Экологический аспект усадки глинистых грунтов

Савиновская В.С.

Московский государственный университет им М.В. Ломоносова, Россия

Усадка глинистых грунтов как геологическое явление в целом негативно влияет на формирование среды обитания человека, действуя опосредованно через разрушение возведенных им сооружений. Усадка формирует отрицательные прочностные и деформационные характеристики свойств глинистых массивов грунтов, существенно и непрогнозируемо влияет на фильтрационные характеристики при использовании глинистых грунтов как непроницаемых экранов для хранилищ воды и растворов.

В работе исследовано несколько вопросов методического характера: возможность определения пределов усадки в жестких условиях дегидратации; действующие напряжения при усадке, их величина и влияние адгезионных факторов; характер усадки при действии внешних напряжений.

По данным рентгеноструктурного анализа исследуемые образцы имеют следующий минеральный состав: первая их группа содержит глинистые минералы с жесткой кристаллической решеткой, и среди глинистых частиц содержится до 60% частиц кварца; во второй группе образцов преобладают глинистые минералы с жесткой кристаллической решеткой, содержится до 5% смектита и до 20% частиц кварца; третья группа содержит в основном глинистые минералы с жесткой кристаллической решеткой, а также до 30% смектита и до 10% частиц кварца.

В ходе экспериментов выдерживались жесткие режимы дегидратации. Результаты экспериментов следующие. Для определения параметров усадки глинистых грунтов необходимым и достаточным условием можно считать получение предельных значений плотности образцов в состоянии полной усадки, а влажность усадки образцов с достаточной точностью предлагается определять расчетным путем. Адгезионные силы оказывают решающее влияние на процесс усадки и отвечают за появление трещин. Их действие сильно снижается на контактных поверхностях с отрицательным краевым углом смачивания. Оценку напряжений усадки рекомендуется производить по величине давления набухания, принимая его равным по величине и противоположным по направлению действия. Полученные напряжения усадки в опытах изменялись от 580 кПа (5,8 кгс/см²) для образцов первой группы до 1440 кПа (14,4 кгс/см²) для образцов третьей группы. При действии внешних напряжений 240 Па(2,4 кгс/см²) и в ходе дегидратации усадка протекала активно в направлении действия касательных напряжений. Время процесса зависит от условий массообмена.