1.4. Органическая составляющая грунта. Органические вещества являются существенной и неотъемлемой частью почвы. При этом некоторые из них часто отрицательно сказываются при использовании почвы в строительных целях.

Наличие органических веществ придает грунту чрезмерную влагоемкость и пластичность, сильное набухание, плохую водопроницаемость и водоотдачу.

Органические вещества почв очень разнообразны по физическому состоянию и химическому составу. В них на ряду с малоразложившимися остатками растительного и животного происхождения встречаются органические вещества сложного состава, являющиеся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, перерабатывающих органические остатки.

В зависимости от состояния, в котором находятся органические вещества, они называются торф и гумус.

Торф представляет собой грубую полуразложившуюся в условиях повышенной влажности массу остатков болотных растений, в которых в зависимости от степени разложения иногда можно различить строение веществ, послуживших продуктами его образования.

Гумусом называют сложный комплекс органо-минеральных соединений почвы, образовавшихся в результате сложных биохимических превращений, связанных с жизнедеятельностью различных микроорганизмов. В состав гумуса в основном входят углерод, кислород, водород и азот, сочетания которых и дают различные органические вещества.

Создание и разрушение органического вещества – это основа процесса почвообразования. В природе можно выделить два пути биологического распада и последующего синтеза гумусовых веществ:

- аэробный процесс, протекающий при свободном доступе кислорода;

- анаэробный процесс - без доступа кислорода.

В условиях избыточного увлажнения, последний приводит к накоплению торфа.

В результате этих процессов в почве накапливаются следующие органические соединения сложного химического состава:

1) ульминовая кислота, являющаяся продуктом анаэробного превращения органического вещества, она хорошо растворима в воде о образует истинные растворы;

2) гуминовая кислота, образующаяся при аэробном бактериальном превращении органического вещества, имеет черный цвет, ее соли щелочноземельных металлов, железа и алюминия в воде не растворимы;

3) креновая кислота, образующаяся при разложении остатков древесных растений под влиянием грибов и имеющая резко выраженную кислотную реакцию, легко растворяется в воде.

Наличие в грунтах органических веществ в количестве более 2 % по массе, особенно кислого типа, оказывает отрицательное действие при укреплении грунтов цементами.

2. Реологические свойства грунтов.

Под реологическими свойствами грунтов понимают закономерности протекания деформации и изменение прочности грунта во времени под действием приложенных нагрузок. Реология это, соответственно, область науки, которая рассматривает данный процесс деформации (от греч. «рео» - течь).

В дисперсных грунтах эти свойства проявляются в виде релаксации, ползучести и длительной прочности.

Под релаксацией понимают процесс перехода упругой деформации в необратимую пластическую, причем этот процесс протекает длительно и сопровождается постепенным уменьшением напряжений, вследствие раздробления части агрегатов, смещения частиц, выравнивания местных напряжений на контактах ид друг с другом.

Ползучестью называют способность грунтов длительно деформироваться при постоянной нагрузке, меньшей, чем разрушающая.

Длительной прочностью называется постепенно уменьшающаяся прочность грунта при длительном действии нагрузки.

Реологические свойства зависят от структуры грунта в образце или массиве, неравномерности распределения напряжений на контактах частиц, неравнопрочности этих частиц и их агрегатов, а также от величины прилагаемых нагрузок.

При сравнительно небольших давлениях деформации обусловлены, в основном, увеличением числа контактов частиц, уплотнением, а иногда и упрочнением грунта. Они затухают через какой-то промежуток времени.

В случае значительных по величине нагрузок скорость деформации становится практически постоянной в течение длительного времени (пластическое течение).

При больших, длительно действующих нагрузках прочность материала грунта постепенно уменьшается и будет меньше, чем его прочность при кратковременно действующих давлениях. Это падение прочности у различных грунтов может достигать 30 – 70 % по сравнению с мгновенной прочностью.

Реологические свойства имеют большое значение при расчетах прогноза осадки и прочности оснований сооружений, особенно на слабых грунтах.

При оценке реологических свойств грунтов следует помнить, что эти свойства могут изменяться во времени в силу воздействия процессов выветривания и многолетнего воздействия больших нагрузок. Все это приводит к «усталости» грунтов, их структура расслабляется. В грунтах возникают деформации в виде ползучести и даже текучести, т. е. начинает протекать реологический процесс. В результате грунт разрушается и здание деформируется.

2.1. Основные стадии ползучести. Рассмотрим кривую изменения деформации грунтов во времени при неизменном физическом состоянии и нагрузке, большей ркр (рис. 1).

а) б)