Грунты и их физико-механические свойства
Производительность мелиоративных машин зависит от свойств грунтов, от сопротивления, которое оказывают
они рабочим органам машин. Грунтами называют горные, породы и
минерально-органические среды, образующие поверхностный слой земной
коры и представляющие собой сложную среду, состоящую из минеральных
частиц, воды и воздуха. Свойства грунтов определяются химическим
составом, формой минеральных частиц и степенью влажности.
Органические грунты (торф, ил, чернозем, фосфориты) образовались в
результате химического разложения растительных и животных организмов.
Минеральные грунты (результат выветривания и разрушения горных пород и
минералов) делятся на скальные (изверженные и осадочные),
сцементированные конгломераты и нескальные (глинистые и
песчано-гравийные). Минеральные грунты состоят из твердых частиц -
мелких обломков горных пород диаметром от нескольких миллиметров до
тысячных долей их. Частицы одного диаметра, содержащегося в грунтах,
носят названия фракций. Различают песчаную фракцию диаметром частиц
0,05 мм, крупно пылеватую - от 0,05 до 0,01 мм, пылеватую -0,01-0,001
мм и пылеватую - менее 0,001 мм. Все частицы диаметром более 0,01 мм
объединяют в группу физического песка, частицы диаметром менее 0,01 м -
в группу физической глины. Механический состав грунтов характеризуется
процентным содержанием в грунтах песка и глины. Глины состоят из мелких
частиц, плотно прилегающих друг к другу, и не пропускают воду, образуя
водоносные слои. Частицы песка совершенно не связаны между собой,
поэтому легко пропускают воду. Существуют две классификации грунтов,
наиболее часто употребляемые в практике мелиоративного строительства -
по Качинскому и Охотину.
Механический анализ грунта определяют в специальных лабораториях и в полевых условиях (по специальной шкале).
К физическим свойствам грунтов относят объемную и удельную массу,
пластичность, разрыхляемость, связность, водопроницаемость и влажность
грунтов. Объемная масса - это масса абсолютно сухого грунта в единице
его ненарушенного сложения. Органические грунты и грунты легкого
механического состава обладают меньшей массой по сравнению с плотными
минеральными грунтами тяжелого механического состава.
Удельной массой твердой фазы грунта называют массу абсолютно сухих
частиц при сплошном заполнении ими (без пор) единицы объема. Связность
грунта - способность противостоять или оказывать сопротивление силам
(разрыву, сдавливанию и другим воздействиям), механически разъединяющим
его частицы. Она зависит от механического состава (чем больше в грунте
глинистых частиц, тем выше связность), влажности (глинистые грунты
обладают большой связностью в сухом состоянии, песчаные приобретают
некоторую связность в увлажненном состоянии), от сил внутреннего трения
и сцепления между частицами грунта и является показателем, определяющим
трудность разработки грунта резанием и копанием. От связности грунтов
зависит допускаемое заложение откосов земляных сооружений.
Пластичностью грунта называют способность его изменять форму
(деформироваться) без разрушения и сохранять ее после прекращения
действия внешних сил неопределенно долго. Пластичность определяется
влажностью и способностью грунта раскатываться в жгут.
Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме во время
разработки. Разрыхленный грунт с течением времени уплотняется.
Разрыхление грунта, происходящее при его выемке, называется
первоначальным, а разрыхление, сохраняющееся после уплотнения -
остаточным. Отношение объема разрыхленного грунта к его объему,
занимаемому в плотном состоянии, называется коэффициентом разрыхления.
Основными водно-физическими свойствами грунтов следует считать водопроницаемость, влагоемкость и влажность.
Водопроницаемость - способность грунта проводить воду из верхних слоев
в нижние. Наибольшей водопроницаемостью обладают пески, минимальной -
глины. Грунты, находящиеся в разрыхленном состоянии, обладают лучшей
водопроницаемостью, чем грунты плотного сложения.
Влажность - содержание в грунте воды, выраженное в процентах к массе
или объему грунта, находящегося в абсолютно сухом состоянии.
