Твердая фаза и поровое пространство почв. Реология. Основа, модельные представления презентация

Твердая фаза и поровое пространство почв Профильный курс для студентов IV курса Итоговая аттестация – экзамен

Реология. Основа – модельные представления.

Основные понятия

Деформационные (реологические свойства) Упругость – свойство восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил. Пластичность – свойство необратимо деформироваться под действием внешней нагрузки. Вязкость (внутреннее трение) – характеризует сопротивление действию внешних сил при течении материальных тел

Основные параметры деформаций коэффициент пористости осадка или уплотнение почв Сдвиг () и скорость сдвига (или скорость деформации) Нормальная и тангенциальная нагрузки (величины давления: PN и Pτ - Па, кг/см2 и пр.)

Идеальные законы реологии

Идеальные законы реологии

3-й закон реологии Закон СенСимона- Кулона Идеально пластичное тело

Идеальные законы реологии

Вязкопластичное тело (модель Бингама–Шведова)

Физико-механические константы (пределы Аттерберга: верхний предел пластичности (предел текучести) – влажность почвы, когда образец течет при стандартной нагрузке. Определяется как влажность почвы, когда конус весом 76 г погружается в почву на 10 мм; нижний предел пластичности – почва может деформироваться без разломов. Соответствует влажности почвы, при которой образец можно раскатать в шнур диаметром 3 мм, который начинает распадаться на отдельные кусочки.

Реологические кривые: зависимости скорости деформации (а) и эффективной вязкости () (б)

Образование дальнего и ближнего максимумов притяжения между частицами

Типы межчастичных контактов

Для оценки реологического поведения почв важно: Энергетика связей: дальний или ближний максимум притяжения; Тип связей: коагуляционный, кристаллизационные, смешанные; Форма частиц

Тиксотропия – способность тонкодисперсных систем разжижаться под действием механического воздействия

Дилатансия – изменение плотности (прочности) дисперсного тела при деформациях сдвига

Деформации сжатия и сдвига

Деформации сжатия - уплотнение, консолидация, компрессия Процесс уменьшения порозности не насыщенных водой почв под влиянием эффективного давления за счет уменьшения воздухоносной порозности называется уплотнением. Консолидация – процесс уплотнения первоначально насыщенной почвы путем отбора (медленного «выжимания») воды при свободном ее оттоке. Определяется скоростью оттока воды. Компрессия – процесс уплотнения не насыщенной влагой воды, при котором происходит изменение порового пространства почв как за счет уменьшения объема воздухоносных пор, так и за счет оттока влаги из порового пространства. Компрессия почвы включает процессы уплотнения и консолидации

Компрессионные кривые

Зависимость коэффициента пористости почвы от нормальной нагрузки – «компрессионная кривая» (получается на специальных приборах – одометрах)

Важнейшие формулы

Зависимость компрессионных кривых от свойств почв

Компрессионные кривые характеризуются: Нелинейностью Структурной прочностью Гистерезисом Остаточной деформацией

Просадки – уменьшение порозности почвы под действием нормальных напряжений и ряда сопровождающих причин ПРОСАДКА (ГРУНТА) – постепенное опускание поверхности земли на некотором участке территории вследствие уменьшения объема находящегося в напряженном состоянии грунта при оттаивании мерзлого грунта, вымывания воднорастворимых солей (химическая суффозная просадка в засоленных глинах, послепросадочная деформация в лессовых грунтах), сейсмических колебаниях и воздействии вибрации (сейсмическая вибрационная просадка). Может быть результатом откачки подземных вод для технических и бытовых нужд или добычи нефти и газа. Просадки возможны также при добыче твердых полезных ископаемых шахтным способом. П.г. нередки в пределах городских территорий