3.3. Структура, текстура и связность грунтов.

Под структуройгрунта понимают размер, форму и состояние поверхности грунтовых частиц, относительное расположение этих частиц и характер связей между ними, препятствующих взаимному смещению частиц друг относительно друга под действием внешних сил. Связи между частицами грунта называются жесткими связями. Совокупность твердых частиц грунта и жестких связей между ними (если они существуют) называетсяскелетомгрунта.

Прочность скелета (структуры) грунта, т.е. сопротивление изменению взаимного расположения частиц зависит от прочности связей между частицами и агрегатами. Именно прочность структурных связей обуславливает деление грунтов на связные и несвязные. Связные грунты отличаются от не связных способностью воспринимать хотя бы небольшие растягивающие напряжения и охранять без обрушения вертикальные откосы.

Связность грунтов объясняется:

• молекулярными силами взаимодействия между частицами;

• силами взаимодействия между частицами и ионами в поровой воде (водно-коллоидные структурные связи);

• цементационными связями, соединяющими частицы грунта.

Особенностью водно-коллоидных связей является то, что после их разрушения они восстанавливаются в процессе сближения частиц. Важнейшей особенностью цементационных связей является то, что при достаточном смещении частиц и разрушении цементационных связей они не восстанавливаются (или восстанавливаются очень долго). Поэтому грунты нарушенной структуры при той же плотности обладают меньшей связностью, т.е. меньшей прочностью и большей деформируемостью.

Структура несвязных грунтовможет быть плотная или рыхлая. Плотное сложение сыпучих грунтов является наиболее устойчивым, поскольку поры в этом случае заполнены более мелкими частицами. Для рыхлой структуры характерно наличие большого количества пор, размеры которых превышают размеры отдельных частиц.

Структура глинистых грунтовболее сложна, поскольку она образуется в результате осаждения в водной среде продуктов кристаллических горных пород; в дальнейшем, в процессе диагенеза первоначальная структура может видоизменяться. Осаждение глинистых частиц может происходить без коагуляции (т.е. без предварительного объединения частиц в микроагрегаты) - в этом случае образуетсяячеистая структура, при осаждении частиц с предварительной коагуляцией образуетсяячеисто-хлопьевидная структура. При одновременном длительном осаждении глинистых, пылеватых и песчаных частиц образуется сложная неоднородно-ячеистая структура, в которой между более крупными песчаными и пылеватыми частицами располагаются мельчайшие глинистые частицы. Подобнаякаркасная структура характерна для суглинистых и пылеватых грунтов.

Совершенно особой структурой обладают лессы и лессовидные грунты.Для них характерна не только высокая пористость, но и наличие большого количества крупных пор, б'ольших размеров самих частиц. Связь между частицами в лессовидных грунтах осуществляется за счет структурного сцепления, создаваемого, главным образом, карбонатами кальция , сравнительно легко растворимых в воде.

Взаимное расположение частиц массива грунта с одинаковой структурой определяет текстуругрунта. Наиболее характерные текстуры - массивная (неслоистая) и слоистая. Слоистые текстуры характеризуются наличием слоев, выделяемых по их составу, структуре, окраске и т.д.

В целом текстуры всех пород могут быть разделены на две большие группы: с упорядоченным расположением материала породы и с неупорядоченным. Первая характерна для большинства осадочных, метаморфических и для некоторых магматических пород. Эти текстуры вызывают резкую анизотропность водно-физических и механических свойств в различных направлениях. При неупорядоченном расположении материала свойства пород бывают, как правило, изотропными (сходными во всех направлениях).