3.3.3. Сапропелево-торф'яні грунти

Сапропелево-торф'яні ґрунти, відособлені у загальній класифіка­ції в особливу підгрупу, специфічну по своїх особливостях. Вони представлені геологічно дуже молодими утвореннями, які містять значну кількість органічних домішків і внаслідок цього, надзвичайно гідрофільні. У природних умовах вони звичайно сильно зволожені або водонасичені і надзвичайно сильно стисливі. Всі відносяться до категорії слабких ґрунтів. Серед них відособляються торф'яні і заторфовані ґрунти і сапропелі.

Торф'яні ґрунти. Торф - своєрідна геологі­чно молода гірська порода, що утворилася у результаті відмирання і розкладання болотяних рослин в умовах надмірного зволоження і недостатнього доступу кисню.

Властивості торф'яних ґрунтів. Густина твердих частинок торфів відповідно до особливостей їх складу значно нижче, ніж у мінеральних ґрунтів, причому її значення зменшується при зроста­нні ступені розкладання торфу і складає для верхових торфів при слабому ступеню розкладання 1,57 г/см3, середніх - 1,53, добрерозкладенних - 1,52 і сильно - 1,41 г/см3. Низинні торфу, що характеризуються високій зольністю мають більш високі значення густини твердих частинок (1,50 - 2,10 г/см3).

Густина верхових торфів при їх природній вологості і природному складанні звичайно не перевищує 1,0 г/см3. Низинні тор­фи, особливо алювіально-болотяного генезису, мають більш високу густину від 1,0 до 1,2 г/см3. Густина кістяка торфів -0,07 - 0,2 г/см3, вона знаходиться в значній залежності від ступеня розкладання торфу, у низинних торфів алювіально-болотяного генезису величина цього показника складає 0,15 - 0,50 г/см3.

Відповідно до невеликого значення густини пористість торфів дуже висока: її величина у часто складає 90 - 95%. Із збільшенням ступеня розк­ладання і зольності пористість торфів закономірно зменшується.

При висиханні торфів спостерігається значне усідання: величи­на об'ємного усідання змінюється від 15 - 20 до 65 - 75% (частіше всього 40 - 50%). Вона велика у всіх типів торфів, включаючи низинні висо­козольні різниці (15 - 45%).

Торф водопроникний. Проте, не дивлячись на велику пористість, величина водопроникності його відносно мала (коефіцієнт фільтрації змінюється від 0,1 - 0,3 до 1 - 2 м/доб., рідко більш). Із збільшенням ступеня розкладання і густини активна пористість торфу значно знижується і водопроникність зменшується.

Характеристики міцності торфу також залежать від їх генезису, ступеня розкладання, густини і вологості. Найбільшу мають низинні торфу алювіально-болотяного генезису. Достатньо високе зчеплення торфів обумовлено сумісною дією капілярних, молекулярних і «колоїдних» сил, а також наявністю рослинних залишків, що не розклалися, обумовлюють так зване «структурне зчеплення». Саме цей вид зчеплення є найстійкішим до зміни вологості. При порушенні природної структури торфів кут внутрішнього тертя змінюється мало, тоді як величина зчеплення змінюється у 1,5 - 2 рази.

Неоднорідність будови і складу торф'яного покладу і сильна стисливість торфу можуть привести до значних нерівномірних осідань споруд, що зводяться. Крім того торф'яні ґрунти на відміну від мінеральних властивий мають ще один специфічний вид ущільнення у часі - під впливом мікробіологічних процесів в органічній речовині торфу протягом йогомінералізації.

Сапропелеві ґрунти. Сапропелі - молоді органо-мінеральні відкладення озерних водоймищ, що містять більше 10% органічних речовин.

Властивості сапропелевих ґрунтів. Густина твердих частинок сапропелів зростає від 1,4 - 1,5 до 2,3 - 2,6 г/см3 із зменшенням вмісту органічної речовини від 90 до 10%. Густина скелета цих ґрунтів звичайно складає 0,05 - 0,25 г/см3 і дуже рідко підвищується до 0,3 - 0,5 г/см3. Відповідно до цього пористість сапропелів дуже висока. Вона складає у органічних сапропелів 94 - 98%, у мінералізованих - 72 - 92%. Коефіцієнт пористості відповідно рівний 16 - 30 і 5 - 15. Велика частина пір в сапропелях має розмір ультра пір.

Сапропелі природній вологості не набрякають. При висиханні вони дають велике усідання, величина якої складає 65 - 95%. Пористість при цьому знижується в 6 - 9 разів, причому найбільш сильно у органічних сапропелів.

Сапропелі є пластичними ґрунтами. Число пластичності з 350 - 650 до 120 - 170. Сапропелі є сильностискаємі ґрунти. Коефіцієнт стисливості змінюється від 500 - 3000 МПа^-1 при коефіцієнті пористості 10 - 24 до 3 - 10 МПа^-1 при коефіцієнті пористості 2 - 4.

Опір зсуву сапропелів малий. Він зростає при зменшенні вмісту органічної речовини і вологості від 0,001 до 0,02 МПа. При цьому кут внутрішнього тертя збільшується від 15 - 20 до 27 - 29°, а зчеплення від 0,0002 - 0,0004 до 0006 - 0,007 МПа.

При порушенні структури у результаті динамічного впливу сапропелі переходять у розріджений стан і здатні текти з постійною в'язкістю. Після зняття навантаження вони відновлюють міцність, близьку до первинної. Проте повного відновлення структурних зв'язків при цьому не відбувається.