Глинистые составы могут отличаться по степени консистенции, набухания, пластичности, размокаемости и липкости. Рассмотрим каждую из этих характеристик поподробнее.
Консистенция
Этот параметр по большей мере зависит от влажности участка. Термин «консистенция» означает степень подвижности частиц глинистого грунта относительно друг друга. То есть, проще говоря, характеризует уровень густоты и плотности состава и то, каким именно образом он ведет себя при различных механических воздействиях.
От того, насколько густым и плотным по консистенции будет грунт, во многом зависит его несущая способность. Эта характеристика зачастую определяет, как именно основание будет вести себя под зданием.
Пластичность
Пластичностью называют степень способности грунта подвергаться различным деформациям, оставаясь при этом целостным, а также способность сохранять полученную при подобном механическом воздействии заданную форму после его прекращения.
Пластичность грунта также напрямую зависит от его влажности. При этом имеет значение не только количество воды, которой пропитан грунт, но и ее качество. При изменении увлажненности почвы изменяется и степень ее пластичности. Этот параметр в геодезии определяется так называемыми пределами пластичности или характерными влажностями. Наиболее важными в инженерно-геологической практике считаются верхний и нижний пределы.
При этом верхним пределом называется такой процент уровня увлажненности грунта, при котором он переходит в текучее состояние, а нижним – в твердое. Первый показатель также называют границей текучести (Wf), а второй – границей раскатывания (Wp).
Зная значение этих показателей, несложно рассчитать зачастую очень важное в геологических изысканиях число пластичности грунта (Ip). Для этого нужно из числа границы текучести вычесть число границы раскатывания.
Все три показателя – пределы текучести и пластичности, а также число пластичности очень часто используются для определения степени подвижности грунта и его устойчивости при проведении земельных работ в различных выемках, котлованах и т.д. Исходя из этих показателей, проводится классификация глинистых грунтов.
Однако нужно знать, что число и пределы пластичности характеризуют не весь грунт в целом, а лишь отдельные его частицы. При этом эти показатели могут указывать косвенным образом на минералогический состав, форму, степень дисперсности, концентрацию порового раствора и другие показатели, характеризующие данный конкретный участок.
Проводя инженерно геологические изыскания при параллельном определении пластичности грунта и содержания в нем глинистых фракций имеется возможность установления показателя гидрофильности последних, их физико-химической чувствительности, коллоидной активности и других важных инженерно-геологических свойств исследуемой глинистой породы. Предел пластичности грунта можно определить самыми разными методами.
Набухание
Под набуханием подразумевают процесс насыщения грунта влагой с одновременным увеличением его объема. Подобные изменения зачастую приводят к деформации и разрушению фундаментов зданий и других сооружений, полотна автомобильных дорог и к другим неприятным последствиям. Набухание можно достаточно часто наблюдать при проходке выемок и котлованов.
Степень набухания грунта может быть определена несколькими способами, самые важные из которых классифицированы на пять групп, которые основываются на оценке собственно набухания:
- По давлению этого процесса;
- По его теплоте;
- По объему осадка, который седиментируется в жидкости;
- По весу или объему воды, вызвавшей набухание;
- По показателю прироста объема грунта после пропитывания его водой.
Некоторые из перечисленных выше способов на практике обычно не применяются. К ним относится, например, характеристика по теплоте набухания. Это связано с тем, что собственно выделение теплоты происходит только при начале впитывания грунтом воды. В дальнейшем этот процесс прекращается, либо проявляется очень незначительно, и провести измерения при этом практически невозможно. Набухание грунта в принципе и вызывается этим последующим связыванием воды.
На практике при проведении инженерно-геологических работ чаще всего применяется способ изучения набухания по показателю прироста объема грунта. При этом используется метод, разработанный А. М. Васильевым.
Липкость
Липкостью называют особую способность глинистого грунта прилипать к различным предметам, с которыми он соприкасается. Такая особенность проявляется при его намокании. Помимо влажности на степень липкости могут влиять также минералогический и гранулометрический состав грунта.
При увеличении степени увлажненности липкость грунта растет до определенного момента. После того, как произойдет его перенасыщение влагой этот показатель прекращает расти, а при дальнейшем увлажнении начинает резко снижаться и, в конце концов, грунт совершенно теряет способность прилипать к чему-либо.
Определение липкости грунта необходимо при оценке его пригодности в качестве покрытия дорожного полотна. Кроме того, этот показатель важен при определении степени сложности его обработки дорожным транспортом. Определяют степень липкости по величине усилия, которое необходимо приложить для отрывания предмета от глинистого грунта. За единицу измерения при этом принимают г/см?.
Размокаемость
Размокаемостью называют способность грунта полностью терять свою несущую способность при насыщении водой. При этом он превращается в совершенно рыхлую и несвязанную массу. Этот показатель может зависеть от многих факторов, таких как начальная увлажненность грунта, степень связанности частиц, его состав.
Определение величины размокаемости необходимо, к примеру, при оценке явлений изменения берегов водохранилищ, устойчивости различных земляных сооружений, таких как стенки котлованов, откосы каналов и т.д. Определяют степень размокаемости устойчивостью грунта под водой. При этом основными показателями считаются:
- Время, за которое исследуемый образец размокает, полностью теряя связность;
- Характеристики получившихся в результате этого процесса частиц (пыль, величина комочков и т.д.).
В зависимости от того, с какой целью проводятся работы, требующие определения степени размокаемости грунта, исследования могут проводиться на образцах с нарушенной или ненарушенной структурой.