Твердая компонента грунтов. Подразделение твердой компоненты при инженерно-геологическом изучении горных пород

результате сложных процессов разложения и синтеза органических остатков идет накопление легкогидролизуемых веществ (битумов и гуминовых веществ). Низкомолекулярные соединения и битумы не оказывают существенного влияния на свойства грунты. ДОПИСАТЬ. Гуминовые вещества могут существенным образом влиять на свойства грунтов. Гуминовые вещества являются основным компонентом гумуса. В их состав входят гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумин. По строению гуминовые кислоты можно характеризовать как мономерные высокомолекулярные образования с конденсированным ароматическим ядром и сложными кислород и азотсодержащими боковыми радикалами, представленными амидными, карбоксильными, гидроксильными и метаксильными группами.  По структуре гуминовые кислоты не являются компактными, а имеют губчатое строение с множеством микропор.  Этим в значительной степени определяется их водоудерживающая способность и сорбционные свойства. Свойства гуминовых кислот в значительной степени зависит от боковых радикалов.

Плотность органического вещества не превышает 1,25-1,80 г/ см³. Плюсовая теплоемкость в 2 раза выше, чем у глин.

1.6 Разновидность твердой компонента

В процессе разложения органических остатков часть органического вещества приобретает молекулярно-дисперсное состояние и переходит в водный раствор. Это наиболее низкомолекулярная и подвижная часть подвижного вещества. Обладает она в основном кислотными свойствами. Присутствие минеральных веществ и особенно глинистых минералов, обладающих достаточной сорбционной активностью, способствуют сорбции органического вещества и образованию органоминеральных комплексов. Механизм образования таких комплексов различается. Так в минерализованных растворах органические кислоты первоначально взаимодействую с катионами сильных образований, с образованием металлоорганических ионов (гуматов). Положительно заряженные металлоорганические ионы сорбируются на базальных поверхностях глинистых минералов. ДОПИСАТЬ. С увеличением дисперсности минералов площадь боковых сколов возрастает, что приводит к росту сорбционной способности минералов. В природных условиях идут оба процесса. Из глинистых минералов наибольшую поглотительную способность проявляют вермикулит и монтмореланит, затем гидрослюда и каолинит.

При  большом содержании органических кислот и достаточного количества минералов гуминовые кислоты могут образовать на поверхности глинистых частиц, в слабой кислой среде структурированные оболочки, которые служат отличным пластификатором грунтов. Для таких грунтов характерна повышенная водоудерживающая способность и обменная способность и значительно более низкие прочностные свойства.

1.7 Лед

При отрицательных температурах поровая влага грунтов кристаллизуется и переходит в лед, который является одной из составных частей твердой компоненты мерзлых грунтов. Существует несколько форм структуры льда. В обычных термодинамических условия, при температурах меньше нуля и атмосферного давления лед имеет гексагональную структуры, в которой 6 молекул воды образуют правильную гексагональную ячейку. При разрушении 16% водородных связей происходит полный переход воды из твердого состояния в жидкое состояние. Плотность льда составляет 0,92 г/см³. Обычно лед бывает химически чистым. Кристаллы льда характеризуются ярко выраженными пластическими деформациями. Обладает диэлектрической проницаемостью, высокой электропроводностью. Наряду с объемной лед обладает значительно большей электропроводностью. ДОПИСАТЬ. Лед относится к наиболее термодинамической неустойчивой  части твердой компоненты, быстро реагирующей на изменение внешних условий.

В грунтах лед может находиться виде льда-цемента, льда-включений и массивных залежей подземных льдов.

Общее содержания льда в грунте характеризуется суммарной льдистостью, определяемой в % или долях единицы. Суммарная льдистость формируется за счет порового льда и льда включений. Различают несколько показателей суммарной льдистости:

а) плюсовая льдистость (i_p)  - это отношение всего льда к массе сухой породы. i_p=m_i/m_б;

б) относительная льдистость (i₀) – это отношение весовой льдистости к суммарной влажности i₀= i_p/w_t0t;

в) объемная льдистость (i_v=V_л/V) – это отношение объема всего льда