Почвы и торфы
Почвы и торфы
Особенности почв отличны от особенностей подстилающих их горных пород. Это своеобразие объясняется в первую очередь тем, что в почвах неорганическое минеральное вещество тесно сочетается с органическим. Это и определяет специфику свойств почв. Данные особенности приходится учитывать при использовании почв в качестве грунтов при строительстве аэродромов, железных дорог и других инженерных сооружений. В основу инженерно-геологического подразделения почв целесообразно положить значение рН. Почвы, имеющие рН > 7, резко отличаются по составу органического вещества, строению и свойствам от почв, у которых рН < 7 (рН > 7 - сероземы, каштановые и бурые, черноземы, засоленные и др.; рН < 7 - лесостепные, подзолистые и дерново-подзолистые, тундровые, болотные и др.).
Почвы щелочной реакции - группа монтмориллонита. Почвы кислой реакции - группа каолинита. В обоих случаях обычно содержатся различные модификации вторичного кварца и окислов железа.
Важное значение имеют простые соли, которые в почвах находятся в твердом состоянии. Их общее количество колеблется от долей процента (например, в подзолистых почвах) до десятков процентов (в нижних горизонтах черноземов, каштановых почв, в солончаках). Наличие этих солей оказывает влияние на ряд ; инженерно-геологических особенностей почв (например, их агрес- сивность по отношению к строительным материалам).
Содержание органической части почв - гумуса - колеблется от долей % до 20 - 22 % по весу. Особенно большое содержание гумуса характерно для черноземных и черноземновидных почв. При инженерно-геологической оценке следует учитывать вертикальное строение. Различные горизонты почв различаются по генезису, составу, физико-механическим и физико-химическим особенностям и свойствам
Торф - своеобразная, геологически относительно молодая, не прошедшая стадий диагенеза, фитогенная горная порода. Образуется в результате отмирания и разложения болотной растительности в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа кислорода. Выделяются два типа по генезису: озерно-болотный и аллювиально-болотный.Подразделение биогенных пород в инженерно-геологических целях целесообразно производить по степени их разложения и зольности (содержание в торфе минеральных 1- веществ достигает 18 % у торфов озерно-болотного происхождения и 40 % - у торфов аллювиально- болотного генезиса). Выделяются: слаборазложившиеся торфы (степень разложения R = 5 - 20 %), среднеразложившиеся (R – 30 - 40 %), сильноразложившиеся (R > 40 %) торфы. Они в связи с этим различаются по своим свойствам.
При малой общей влажности торфа (50 %) вся вода находится в связном состоянии. Содержание гравитационной воды в торфе невелико даже при высокой его влажности и составляет 4 - 9 %. Количество воды зависит от состава и степени разложения торфа, его зольности, степени осушения залежи и давления, под которым она находится. Влажность торфа особенно зависит от степени его разложения. Чем выше степень гумификации торфа, тем он плотнее, тем меньше в нем растительных остатков и способность впитывать воду. При высыхании торфов наблюдается значительная усадка, величина которой определяется начальной влажностью, степенью разложения и зольностью. У высокозольных торфов она достигает 14 - 44 %. Торф является водонепроницаемым, но величина его Кф ) мала относительно его большой пористости. Анализ сжимаемости указывает на достаточно тесную ее связь с генезисом торфов, их степенью разложения, плотностью и влажностью.
Аллювиально-болотные торфы, обычно средне- и высокозольные, обладают более высокой объемной массой и характеризуются наиболее низкой сжимаемостью, причем ее величина уменьшается с увеличением ее зольности и снижением влажности торфов.
Для нормальнозольных торфов озерно-болотного генетического типа наиболее важной характеристикой, определяющей их компрессионные свойства, является степень разложения. При равных условиях наибольшей сжимаемостью обладают слаборазложившиеся торфы, наименьшей - сильноразложившиеся.
Наибольшей прочностью обладают низинные торфы аллювиально-болотного генезиса, имеющие высокую зольность. Для нормальнозольных торфов наблюдается достаточно закономерный рост величины сдвигающего усилия с увеличением степени разложения торфов. Торф может обладать достаточно высоким сопротивлением сдвигу даже при значительной влажности.
Искусственные породы как грунты оснований
Можно выделить искусственные грунты с прочными кристаллизационными связями, со слабыми кристаллизационными и структурными ионно-электростатическими связями; искусственные грунты с ионно-электростатическими, капиллярными и структурными молекулярными связями.
Искусственные скальные грунты. Для придания прочности скальным породам в трещины нагнетают цемент или силикат. Если нет необходимости стремиться к значительному повышению прочности, но надо придать им монолитность для уменьшения водопроницаемости массивов, то трещины тампонируют глинистыми или глинисто-силикатными растворами и битумами.
При закреплении трещиноватых и кавернозных грунтов для придания им прочности и монолитности в трещины нагнетаются растворы, которые, отвердевая, образуют либо химические ковалентные связи кристаллизационного характера внутри вещества и со стенками трещин (например, цемент), либо ионно-элек-тростатические связи (глины). Можно сделать так, что горная дисперсная порода окаменеет и превратится в скальный грунт.
При этом используются методы:
1) укрепление дисперсных грунтов цементом, продуктами золоуноса, известью, жидким силикатом, карбамидными и фурфиролонилиновыми смолами и другими веществами;
2) обжиг лессовых и глинистых грунтов.
Надежным методом искусственного «окаменения» крупнообломочных, песчаных, лессовых и глинистых пород является внесение в них портландцемента.
Искусственные дисперсные грунты можно подразделить на сильно измененные и значительно измененные грунты.
Сильно измененные дисперсные искусственные грунты наряду с ионно-электростатическими и структурными молекулярными связями имеют слабые структурные кристаллизационные связи, которые образуются в результате горячей ихолодной битумизации лессовых и глинистых пород, а также при воздействии на них электростатического тока (электрохимическое закрепление) и сравнительно невысоких температур (прогрев). Такие же структурные связи могут образоваться в песчаных породах при введении в них битумных эмульсий.
Прогретые грунты - это породы, испытавшие воздействие температуры порядка 300 - 400°.
Значительно измененные дисперсные искусственные грунты - это различные типы искусственных грунтов, имеющих ионно-электростатические, капиллярные и молекулярные, но не структурные кристаллические связи.
Улучшенные грунты - один из основных методов химической модификации грунтов. К методам химической модификации относится обработка лессовых и глинистых пород солями при диспергации и агрегации частиц, а также и гидро-фабизации этих пород поверхностно-активными и кремнийорганическими соединениями.
Искусственное внесение в грунт различных солей может сильно изменить их свойства. Например, добавка к связным грунтам хлористого натрия в результате физико-химических процессов уменьшает или полностью устраняет водопроницаемость. Обработка грунтов солями Na приводит не только к изменению их водопроницаемости, но и пластичности, и уплотняемости.
НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ