Взаимосвязь микроструктурных, диффузионных и осмотических параметров глинистых грунтов

Глава 6. Характеристика диффузионных и осмотических параметров микроструктурно-минеральных разновидностей глинистых грунтов.

В первом разделе главы обосновывается целесообразность рассмотрения взаимосвязи показателей свойств грунтов, с одной стороны, и диффузионных и осмотических свойств, с другой, в отдельности для каждой микроструктурно-минеральной разновидности. Рассмотрение общего массива грунтов с разными микроструктурными и минеральными особенностями приводит к искажению тенденций диффузионной проницаемости в зависимости от показателей свойств грунтов. Доказательство этого проводится следующим образом. Показано, что коэффициенты парной корреляции показателей свойств грунтов и коэффициента диффузии при рассмотрении всего массива значений незначительны. В то же время при разбиении массива данных на выборки, соответствующие микроструктурно-минеральным разновидностям, получаемые коэффициенты корреляции являются значимыми. Рассмотренное доказательство входит в третье защищаемое положение (пункт а).

Во втором разделе главы рассмотрено влияние структурных показателей - пористости и коэффициента извилистости - на диффузионные и осмотические параметры грунтов отдельных микроструктурно-минеральных разновидностей. Показано, что взаимосвязь коэффициента диффузии и коэффициента осмоса со структурными показателями (коэффициент извилистости, пористость) определяется комплексом структурно-минеральных особенностей грунтов, а именно: структурой порового пространства и гидрофильностью глинистых минералов.

В третьем разделе описано влияние показателей свойств грунтов на коэффициенты диффузии и осмоса в рамках отдельных микроструктурно-минеральных разновидностей. Данный раздел также доказывает третье защищаемое положение (пункт b). Показано, что взаимосвязь коэффициента диффузии (и коэффициента осмоса) и относительного содержания глинистых минералов в грунтах тонкодисперсных классов микроструктуры и среднедисперсного класса слабоориентированного подкласса является наиболее сильной для каолинитового грунта, и менее сильной - для смектитового. При повышении степени агрегированности и ориентированности микроструктурных элементов особенности минерального состава в значительной степени компенсируются изменением микроструктуры. Коэффициент диффузии возрастает при переходе от тонкодисперсного класса микроструктуры к крупнодисперсному при фиксированных значениях влажности и пористости. Одним из примеров данного утверждения является рис. 3.

В четвертом разделе исследуются закономерности протекания диффузионного процесса в грунтах неполной степени водонасыщения. Показано, что увеличение диффузионной проницаемости глинистых грунтов под влиянием роста степени водонасыщения характеризуется зоной медленных изменений коэффициента диффузии при значениях степени водонасыщения K_w=0,50-0,80 для микроструктурно-минеральных разновидностей крупнодисперсного класса и K_w=0,90-0,95 для микроструктурно-минеральных разновидностей тонкодисперсного класса (рис. 4). Влияние микроструктурно-минеральных различий грунтов выражается в сдвиге точки перелома графика к началу координат графика при переходе от тонко- к крупнодисперсным классам микроструктуры.

Наиболее наглядно влияние фазового (компонентного) состава грунта на его коэффициент диффузии выявляется помощью треугольных диаграмм фазового состава. Совместное влияние степени водонасыщения (K_w) и пористости (n) для грунтов с одинаковыми микроструктурными характеристиками выражается в увеличении коэффициента диффузии при увеличении K_w и n (рис. 5). Уплотнение грунтов (снижение пористости) приводит при той же влажности к увеличению степени водонасыщения, необходимой для инициации диффузионного процесса.

Результаты, изложенные в рассмотренном разделе диссертации, доказывают четвертое защищаемое положение.

В пятом разделе описаны закономерности изменения микроструктурных параметров глинистых грунтов под воздействием самого диффузионно-осмотического потока. Показано, что двигающийся фронт солей закономерно изменяет микроструктуру глинистого грунта.