- •Конспект лекцій з навчальної дисціпліни “грунтознавство”
- •1.Склад і будова грунтів
- •1.1 Тверда компоненту грунту
- •1.1.1. Підрозділ твердої компоненти грунту за мінеральним складом
- •1.1.2 Органічна речовина і органо-мінеральні комплекси
- •1.1.4. Розмір, морфологічні особливості і кількісне співвідношення елементів твердої компоненти грунту
- •1.1.5. Взаємозв'язок мінерального складу і дисперсності грунтів
- •1.2. Рідка компоненту грунту
- •1.2.1. Класифікація видів води в грунтах
- •1.2.2. Зв'язана вода
- •1.2.3. Вільна вода
- •1.2.4. Природна вогкість грунтів і її вплив на їх властивості
- •1.3. Газова компоненту грунту
- •1.3.1. Склад газів в грунтах
- •1.3.2. Стан газів в грунтах
- •1.4. Жива компоненту грунту
- •1.4.1. Макроорганізми в грунтах
- •1.4.2. Мікроорганізми в грунтах
- •1.5. Грунт як багатокомпонентна система
- •1.5.1. Взаємодії компонент грунту
- •1.5.2. Структурні зв'язки в грунтах
- •1.5.3. Структура і текстура грунтів
- •2. Властивості грунтів
- •2.1. Фізичні властивості грунтів
- •2.1.1. Щільність грунтів
- •2.1.2. Проникність грунтів
- •2.1.3. Теплофізичні властивості грунтів
- •2.1.4. Електричні властивості грунтів
- •2.1.5. Магнітні властивості грунтів
- •2.2. Физико-хімічні властивості грунтів
- •2.2.1. Розчинність грунтів
- •2.2.2. Адсорбційні властивості грунтів
- •2.2.3. Електрокінетичні і осмотичні властивості грунтів
- •2.2.4. Корозійні властивості грунтів
- •2.2.5. Налипання грунтів
- •2.2.6. Пластичність грунтів
- •2.2.7. Набрякання грунтів
- •2.2.8. Усідання грунтів
- •2.2.9. Капілярні властивості грунтів
- •2.2.10. Водоміцність грунтів
- •3. Характеристика основних типів грунтів
- •3.1. Класифікація грунтів
- •3.3.1. Види класифікацій
- •3.3.2. Загальна класифікація грунтів
- •3.2.Скельні грунти
- •3.2.1. Магматичні грунти
- •3.2.2. Метаморфічні грунти
- •3.2.3. Осадові зцементовані грунти
- •3.2.4. Штучні скельні грунти
- •3.3. Дисперсні грунти
- •3.3.1. Уламкові (незв'язні) грунти
- •3.3.2. Глинисті і пильоватиє (лесові) грунти
- •3.3.3. Сапропелево-торф'яні грунти
- •3.3.4. Штучні грунти
- •4. Масиви грунтів
- •4.1. Загальні відомості про масиви грунтів
- •4.2. Чинники, які визначають інженерно-геологічні властивості масиву
- •4.3. Характеристики масиву
- •4.3.1. Неоднорідність
- •4.3.2. Анізотропія
- •4.3.3. Тріщинуватість
- •4.3.4. Звітрелість
- •4.3.5. Обводневість
- •4.3.6. Напружений стан
2.1.2. Проникність грунтів
Властивість ґрунтів пропускати крізь себе рідину, гази і їх суміші за наявності перепаду тиску - проникність. При гідрогеологічних і інженерно-геологічних дослідженнях звичайно доводиться вивчати водопроникність ґрунтів під якою розуміють здатність останніх пропускати воду. Рух води в ґрунтах під дією перепаду тиску, або фільтрація, у повністю водонасичених ґрунтах при ламінарному режимі течії описується лінійним законом фільтрації - законом Дарсі.
Коефіцієнт фільтрації, що є мірою водопроникності ґрунту, рівний швидкості фільтрації при градієнті тиску, рівному одиниці. Коефіцієнт фільтрації вимірюється в м/доб. Залежить від геометрії порового простору і гідродинамічних властивостей рідини, що фільтрується (в'язкості, густини) .
Для характеристики властивостей фільтрацій водонасичених ґрунтів разом з коефіцієнтом фільтрації використовується коефіцієнт водопровідності Т = Кm, де K - коефіцієнт фільтрації, m - середня потужність водоносного горизонту. Він вимірюється в м2/сут і відбиває здатність водоносного горизонту потужністю і шириною 1 м фільтрувати воду в одиницю часу при напірному градієнті, рівному одиниці.
Для характеристики проникності ґрунтів, залежної тільки від геометрії порових каналів і тріщин і не залежної від властивостей рідини або газу, використовується коефіцієнт проникності. Він є проникністю такого пористого середовища (ґрунту), при русі через зразок якого площею 1 см2 потоку рідини з в'язкістю 1 сантіпуаз при перепаді тиску на 1 технічну атмосферу (9,81х104 Па) на 1 см довжини витрата рідини складає 1 см3/с (швидкість фільтрації дорівнює 1 см/с).
Для більшості ґрунтів закон Дарси справедливий в досить великому діапазоні зміни швидкості. Але в тріщинуватих скельних і крупноуламкових ґрунтах залежно від градієнта тиску рух води може відбуватися як в ламінарному так і турбулентному режимі. Рух турбулентного потоку не описується законом Дарсі, при турбулентному режимі використовується Краснопільського (так званий нелінійний закон фільтрації).
Водопроникність ґрунтів визначається їх хіміко-мінеральним складом і структурно-текстурними особливостями, складом, концентрацією і властивостями рідини, що фільтрується, а також умовами, при яких відбувається фільтрація (величина напірного градієнта, температура і ін.). Найважливішою з цього різноманіття факторами є геометрія порового простору (розмір пір, їх звивистість і т. п.) і характер розкриття тріщин, а також властивості рідини, що фільтрується.
Розмір пір і їх форма, а також величина пористості в значному ступені визначаються дисперсністю і мінеральним складом. Тому глинясті ґрунти мають низьку водопроникність у порівнянні з граблистими, а монтморилонітові глини мають значно (в сотні і тисячі разів) меншу водопроникність в порівнянні з каоліновими.
Водопроникність піщаних і крупноуламкових ґрунтів залежить від ступеня однорідності їх гранулометричного складу, наявності домішкив глинястих частинок або органічних речовин. У всіх випадках в неоднорідних ґрунтах розмір пір значно менше ніж у однорідних, і, отже, їх водопроникність істотно нижче.
Мінеральний склад визначає не тільки розмір частинок, але і їх форму і взаємодію з водою. В крупних фракціях (пилуватих, піщаних) він визначає форму частинок яка багато в чому обумовлює розмір і конфігурацію пір і тим самим водопроникність ґрунту.