Твердая фаза: минералогический состав и форма частиц.
Форма твердых частиц грунтов очень разнообразна: шарообразная, пластинчатая, листообразная и тонкоигольчатая, листообразная.
Крупные фракции диаметром более 0,05 мм имеют округлую или остроугольную форму, а мелкие и мельчайшие частицы глинистых грунтов пластинчатую или игольчатую.
Минералогический состав также играет определенную роль, оказывая влияние на физико-механические свойства грунтов.
Минералогический состав крупных фракций, образовавшихся в результате физического выветривания (т.е. без изменения химического состава) из различных генетических типов скальных пород, обычно значительно меньше влияет на поведение грунтовых оснований под нагрузкой, чем гранулометрический состав.
В то же время минералогический состав мелких фракций может существенно влиять на свойства грунтовых оснований. Так, присутствие в глинистых грунтах минерала монтмориллонит обеспечивает свойство набухания, т.е. увеличения грунта в объеме при замачивании. Это вызвано тем, что кристаллическая решетка монтмориллонита имеет подвижную молекулярную структуру, куда проникают молекулы воды, обуславливая тем самым указанное свойство. В результате строительные конструкции подвергаются дополнительному давлению до 0,5 МПа.
Соответственно, при высыхании такие грунты дают усадку. Кристаллическая решетка другого глинистого минерала каолинита имеет неподвижную молекулярную структуру, и грунты с большим содержанием каолинита практически не набухают.
Жидкая фаза. Виды воды в грунтах. Миграция и фильтрация.
Вода может находиться в грунтах в парообразном, твердом или жидком состоянии.
Молекула воды представляет собой диполь, т.е. полярную молекулу с положительно заряженными ионами водорода и отрицательно заряженными ионами кислорода.
В зависимости от интенсивности электромолекулярных сил поровую воду разделяют на несколько видов: прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Прочно- и рыхлосвязанную воду называют физически связанной водой.
Прочносвязанная вода удерживается на поверхности частиц настолько сильно, что по своим свойствам приближается к твердому телу и как бы представляет с грунтовой частицей одно целое.
Количество прочносвязанной воды, содержащееся в грунте при обычных давлениях и температуре, называют гигроскопической влажностью, а максимально возможное количество прочносвязанной воды в грунте называют максимальной гигроскопичностью.
Рыхлосвязанная вода расположена дальше от поверхности частиц и отличается от прочносвязанной меньшим уровнем энергии связи.
При передаче давления на грунт рыхлосвязанная вода может из него удаляться, под действием электрических сил перемещаться к частицам с большим электрическим потенциалом. Такое движение называется миграцией влаги.
Переход грунта в плывунное состояние называют тиксотропией.
Суммарное количество в грунте прочносвязанной и рыхлосвязанной воды называется молекулярной влагоемкостью.
Свободная вода это вода в порах грунта. Свободную воду делят на гравитационную( движущуюся под силой тяжести) и капиллярную ( по порам).
Движение свободной воды по порам грунта под действием разности напоров называется фильтрацией.