наймні зниження температури грунтів нижче 0 відбувається поступове замерзання води, зона розв'язною води не зникає, а переходить в зону підвищеної рухливості води. p> Незамерзаючих вода поступово вимерзає. Кількість незамерзаючих води залежить від температури грунту, його дисперсності, вмісту обмінних катіонів і т.д.
Вплив розчинених іонів на структуру і фазові переходи води в дисперсних грунтах.
Гідратація поділяється на:
первинну (іон міцно пов'язує молекули води).
вторинну (електростатичне взаємодія іона відбувається за межами первинної дегідратації)
Залежно від характеру іонів гідратацію поділяють на:
. Позитивну - іон взаємодіє з водою сильніше, ніж вода з водою. p>. Негативну - іон взаємодіє з водою слабкіше, ніж молекули води між собою. p> Внаслідок цього, поблизу позитивно гідратіруемого іона трансляційне рух молекул зменшується, а поблизу негативно гідратіруемого іона - збільшується рухливість молекул. Наявність В«+В» і В«-В» іонів призводить до утворення додаткових асоціатів. p> Наявність позитивно гіратіруемих іонів призводить до збільшення середньої маси асоціатів, а негативно гіратіруемие іони впливають на зміну структури розчину, супроводжуване зміною всіх його фізичних властивостей: в'язкості, щільності і т.д. Де збільшено число негативно гідратіруемих іонів - вода замерзає при більш низькій температурі. br/>
. Міграція вологи в замерзлих, мерзлих і відтають дисперсних грунтах
Замерзання і відтавання грунтів супроводжується міграцією води
Міграція вологи в тонкодисперсних грунтах призводить до утворення крижаних прошарків, до їх осаді і зміни їх фізичних властивостей. З термодинамічної точки зору причина міграції води - нерівноважний стан системи "грунт - водаВ» і відбувається під впливом градієнтів температури, тиску, концентрації іонів. Можливі причини міграції представлені в таблиці. br/>
Агрегатні стани мігруючої води і можливі причини міграції
Стан води Причини міграцііпар1. Різниця пружності парів внаслідок: а) градієнта температури б) форми поверхні менісків в) стан речовини жідкостьСіла тяжіння Зміни тиску в грунті при його замерзанні Капілярні сили Зміна молекулярного тиску під впливом: а) градієнта температури б) кристалізації в) градієнта вологості г) градієнта концентрації розчинених іонів д) різниці електричних та інших потенціаловледВнешнее тиск і сили тяжіння. Внутрішні механічні напруги в грунтах
Розглянемо міграцію води в певному обсязі замерзлого грунту. Розглянемо два випадки:
Загальна кількість вологи залишається постійним, відбувається тільки її міграція і зміна агрегатного стану об'єму грунту - "замкнута системаВ».
При промерзанні даного обсягу грунту загальна кількість вологи в ньому змінюється - В«відкриті системиВ».
. Міграція пара
Міграція пара йде від місць з більш високою температурою до місць з більш низькою. Велика і менша пружність пара може створюватися залежно від більшої або меншої температури випаровування від опуклою до вигнутої поверхні менісків капіляра. p align="justify"> Рівняння Томсона:
Р = РА * де: Р - тиск пари у площинний поверхні
А - капілярна постійна
- щільність пара-щільність рідини-радіус поверхні
Р - тиск насиченої пари у опуклою (позитивної) або увігнутою (негативної) поверхні.
. Міграція рідкої води
Пересування вологи в дисперсних породах підрозділяється на 2 частини:
макропроцесами (рух вільної, гравітаційної води)
микропроцессами (рух невільної, незамерзаючих води)
Теорія Федосова.
Федосов, вивчаючи льдовиделеніе в дисперсних грунтах, зробив висновки:
Пластичність грунтів визначається наявністю колоїдних частинок, що зв'язують воду. Внаслідок цього грунти можуть набухати. p> Набряклі грунти замерзають і віддають частину вологи і зменшуються в об'ємі.
Виділена замерзла вода збільшується в об'ємі на 9%. Якщо перше зменшення обсягу більше ніж збільшення обсягу замерзання води, то при замерзанні загальний об'єм грунту зменшитися, в протилежному випадку грунт пучітся. p> Нерівномірне усадка грунтів призводить до утворення в них тріщин.
Усадка грунту - результат роботи компресорних сил. Ці сили стискають колоїдні оболонки частинок грунту, перерозподіляє їх за обсягом - йде утворення тріщин, змінюється характеристика пористості грунтів. p> Теорія Гольдштейна.
М.Н. Гольдштейн висунув гідротаціонних теорію льодоутворення для глинистих грунтів. Він вважав, що причина міграції вологи - різниця осмотичних тисків у плівках оточуючих частинок грунту. У плівках розташовуються ближче до кристалів льоду вода переходить у лід, залишається зв'язкова вода. Міграція вологи йде від нижележащих талих масивів до біль...
