3.3.4. Штучні грунти

До групи штучних дисперсних ґрунтів з'єднане достатньо широке коло утворень, які сформовані в процесі цілеспрямованого змі­нення складу і властивостей природних ґрунтів методами технічної меліорації і в ході інженерно-господарської діяльності людини, коли поліпшення їх властивостей за допомогою спеціальних методів не здійснювалося. Ступінь зміни природних ґрунтів при цьому може бути різної. В процесі поліпшення відбувається істотне зміцнення структурних зв'язків. Проте у всіх різновидах зв'язки кристалізації мають підлегле значення. В загальній класифікації ґрунтів ця група підрозділяється на п'ять підгруп.

Штучно змінені дисперсні ґрунти. Ґрунти цієї підгрупи можуть бути створений шляхом використовування спеціальних в’яжу­чих речовин, дією фізичних полів і хімічної модифіка­цією ґрунтів. З органічних речовин частіше за все застосовуються бітуми і дьогті. Вони вводяться в ґрунт в гарячому стані або у вигляді емульсій, розріджених органічними розчинниками. При випадінні бітуму з емульсії або при його застиганні на поверхні час­тинок утворюються адсорбційні бітумні плівки, які зв'язують масу ґрунту, додаючи її гідрофобність. В результаті цього битумізовані ґрунти мають висо­ку водоміцність. В них практично відсутній капілярне під­няття; міцність битумізованих ґрунтів також зростає. На бітумне зміцнення ґрунтів вирішальним чином впливає мінеральний склад порід і склад обмінних катіонів. Більш сприятливі умови взаємодії виявляються там, де є карбонати і в об­мінному стані присутній кальцій.

До методів зміцнення порід, заснованих на дії фізичних полів, відносять електрохімічне закріплення і прогрів ґрунтів. В основі електрохімічного зміцнення лежать процеси електроосмосу, електрофорезу, електролітичної дисоціації, обмінні реакції, процеси утворення нерозчинних солей і гідроокисів. Міцність глинястих ґрунтів у результаті електро­хімічної обробки зростає у 2 - 3 рази, а з урахуванням подальшого зміцнення в 6 - 7 разів.

Прогріті ґрунти - це утворення, що зазнали дію температури порядку 300 - 500°С. При цьому спостерігається істотна зміна у властивостях ґрунтів, які з часом унаслідок гід­ратації можуть значно погіршуватися. Ґрунти що містять у значній кількості монтморилоніт, вже при дії температури 200°С набувається підвищена водостійкість унаслідок агрегуван­ня дрібних фракцій.

Значна частина поліпшених штучних ґрунтів створюється хімічною модифікацією, під якою розуміють зміну властивостей ґрунтів внесенням до них взаємодіючих з органо-мінеральною компонентою різних хімічних реагентів. Хімічна модифікація ґрунтів застосовна до лесових і глинястих порід. Штучне внесення до ґрунту різних солей може сильно змінити їх властивості.

Гідрофобізація ґрунтів (при їх обробці поверхнево-активни­ми речовинами) на відміну від агрегації і диспергації не змінює їх структури. Дія гідрофобізаторів зводиться головним чином до зменшення чутливості природної структури до впливу зовнішнього середовища, особливо зволоження. Речовини гідрофобізатори адсорбуючись на поверхні частинок і агрегатів, створюють водотривкі плівки, які захищають від дії вологи структурні зв'язки.

Ущільнені штучні дисперсні ґрунти створюються за допомогою трамбівок, катків і інших пристосувань або під впливом руху транспорту. Ці методи додають грантам велику густину, знижують їх водопроникність. Вони прості дешеві і використовуються давно. Застосування методів механічного ущільнення не призводить до корінної зміни ґрунтів і виникнення принципово нових чинників структурного зчеплення: типи структурних зв'язків залишаються тими ж, що у природних ґрунтах. Відбувається тільки невелике з­мінення структури і текстури порід і через це перерозподіл, посилення і доповнення властивих їм зв'язків.

Істотне зменшення пористості і водопроникності до­стигається при кольматації піщаних порід, в основі якій лежать процеси механічного і фізичного поглинання тонкодисперстних частинок з суспензії. Глибина проникнення глинястих частинок у дрібнозернистий пісок складає 20 см, у гідрослюдистої - 10 і у каолінової - 5 см.

Поліпшення ґрунтів методом складання «оптимальних сумішей» полягає в тому, що в ґрунт певного гранулометричного складу додаються частинки певного розміру з метою отримати найщільнішу масу, здатну краще чинити опір тиску. При сприятливому поєднанні піщаних і глинястих частинок можна отримати такі суміші, які матимуть максимум позитивних і мінімум негативних з інженерно-будівельної точки зору властивостей.

Насипні ґрунти формуються у процесі будівництва як невід'ємна частина будівельних конструкцій або в процесі складування промислових відходів. Перші отримали назву будівельних насипних ґрунтів, типовими представниками яких є ґрунти насипів автомобільних і залізних доріг, дамб, гребель і інших об'єктів; другі - промислових насипних ґрунтів. Серед них найбільше значення мають відвали виробленої (порожньої) породи гірничорудних підприємств.

Намивні ґрунти створюються у пониженнях рельєфу (наприклад, в заплавах річкових долин) при підготовці до освоєння. Для намивання звичайно використовуються піски руслової фації алювію. Їх ущільнення і дегідратація відбуваються достатньо швидко. Тому піски, намиті з одних і тих же кар'єрів із застосуванням однієї і тієї ж технології в різні роки, мають близькі інженерно-геологічні характеристики.

Культурні шари. Ґрунти цієї підгрупи є складними утвореннями. Під ними розуміють верхні шари розрізу крупних насе­лених пунктів, несучі на собі відбиток діяльності людини По своєму речовинному складу і властивостям ґрунти цього шару відрізняються від природних порід. В культурних шарах як залишки зустрічаються найрізноманітніші матеріали: сміття, бита цеглина і камінь, предмети домашнього побуту - глиняне череп'я і т.п. Формування культурного шару зв'язано, з одного боку, з геологічними і геоморфологічними умовами місцевості, з іншою - з історією міста або селища, характером господарсько-культурної діяльності людини.