Міцностні властивості заморожених порід
Міцностні властивості заморожених порід багато в чому визначаються співвідношенням кількості льоду і незамерзаючих води. Чим більше в замороженої породу льоду, тим она.прочнее.
незамерзаючих вода при звичайних негативних температурах (по, принаймні до температури приблизно -70 ° С) завжди зі -
тримається в тій або іншій кількості в заморожених породах. Незамерзаючих вода в мерзлих і многолетнемерзлих грунтах може бути в двох станах: міцно пов'язаний і пухко зв'язаному. Міцно зв'язана вода не замерзає навіть при дуже низьких температурах до -70 ° С. Рихло зв'язана вода замерзає при температурах значно нижче 0 ° С. У зв'язку із зазначеним кількість незамерзаючої води в заморожених породах зменшується зі зниженням негативної температури породи, причому кожен грунт характеризується цілком певною кривий змісту незамерзаючих води. На рис. 4.2 показана залежність кількості незамерзаючих води (зміна початкової вологості WH від температури заморожування).
Як видно з рис. 4.2, чим більш дисперсних породи, тим більше води залишається в незамерзаючих стані при даній негативною -. температурі. Це пов'язано з тим, що при збільшенні дисперсності зростає питома поверхня мінеральних часток, а отже, породи мають більшу здатність пов'язувати порові воду. Таким чином, зміст незамерзаючих води в заморожених породах і її зміни під впливом зовнішніх впливів багато в чому визначають фізико-механічні властивості заморожених порід.
газоподібними компонентами замороженої породи можуть з'явитися пари води при неповному насиченні замороженої породи водою і льодом. Пари води в заморожених породах можуть грати в окремих випадках суттєву роль, тому що вони переміщаються від місць з більшою стійкістю (залежить від температури) до місць з меншою пружністю і в водонасичених грунтах можуть стати основною причиною перерозподілу вологості в процесі заморожування і відтавання гірських порід.
Сукупна вплив перерахованих компонентів в значній мірі впливає на зміну фізико-механічних властивостей заморожених порід в процесі зміни зовнішніх впливів ((температури, тиску і т. д.).
Вищевикладене лягло в основу одного з основних законів механіки мерзлих порід, який свідчить: кількість, склад і властивості незамерзаючих води і льоду, що містяться у заморожених породах, не залишаються постійними, а змінюються в залежності від зовнішніх впливів, перебуваючи в динамічному одно -
весіі з останнім. Цей закон отримав назву принцип, ч рлі-новесного стану води і льоду в мерзлих грунтах, устанавлНІ ет динамічна рівновага між кількістю незамерзаючих н <> ди і льоду в мерзлих грунтах і величиною зовнішніх впливів: температурою, тиском і пр.
У процесі заморожування дрібнодисперсних порід (дрібнозернисті піски, глини) спостерігається міграція вологи (підсмоктування води до кордону льодоутворення), інтенсивність якої залежить від швидкості заморожування. Чим нижче температура заморожування, тим менше це явище, відоме. Заморожені породи є тілами, в яких напруги та деформації, виникнувши під дією зовнішнього навантаження, не залишаються постійними, а з часом міняються, обумовлюючи процеси релаксації (розслаблення) напруг і повзучості (наростання деформацій у часі). Перераховані вище чинники обумовлюють нестабільність механічних властивостей заморожених: порід. У зв'язку з цим при проектуванні ледопородних огороджень необхідно враховувати цю особливість заморожених порід.
|