Эта статья — продолжение рассказа о причинах особенных свойств глин (ссылка на нее размещена в конце). Не только размер и состав частиц влияют на поведение глин. Важное значение имеют структура и всевозможные включения. Иногда даже небольшой процент «чужеродного» вещества способен кардинально изменить свойства.
Какая может быть структура глины
Начну, пожалуй, со структуры, т. е. строения грунта в массиве. Глина, впрочем, как и любой другой грунт, может иметь однородное строение. Это идеальный вариант для ее использования в самых разных целях, начиная с лепки, заканчивая основанием для фундамента. Однородность означает предсказуемость поведения, но такой случай выпадает не всегда. Такая структура больше характерна для морских осадков.
Континентальные глины (и не только глины) чаще всего имеют слоистую структуру. Она формируется при систематическом изменении глубины водоема, его периодическом промерзании, появлении течений. Каждый новый слой подобен годичным кольцам на дереве. Только в случае с деревом граница означает смену сезона вегетации на зимний сон, а в случае с грунтом — смену условий осадконакопления. Снизилась глубина — стали откладываться пылеватые частицы, появилось течение — отложился песок. Если водоем промерз, то осадки временно не откладываются.
Как слоистая структура влияет на свойства грунта
Когда глина слоистая, это означает, что ее свойства будут неоднородны по вертикали и по горизонтали. Представьте себе однородный кусок глины, который разрезали очень острым ножом, а потом одну часть положили на другую. Если надавить сверху, то этот разрез ни на что не повлияет, а если попытаться сдвинуть, то по срезу это будет сделать намного легче, т. к. связей между частицами почти нет.
Часто бывает так, что внутри глины есть тонкие слои более крупного материала — песка. Если вертикально глина почти не пропускает воду, то при такой структуре по горизонтали вода сможет проникать вглубь. Условием формирования верховодки в глинистых грунтах является именно такая слоистость, а вода может туда попасть как с поверхности, так и путем испарения снизу (про испарение и его влияние на фундамент была отдельная статья). Чем чаще в массиве расположены такие тонкие прослойки, тем больше воды может проходить через грунт.
Слоистая структура создает условия для смачивания глины внутри массива, что ведет к значительному изменению консистенции, а значит и показателей механических свойств. Такая особенность глин является причиной, по которым именно в глине чаще всего образуется поверхность скольжения оползней.
Какие бывают включения
В процессе отложения донных осадков в них может попасть все, что угодно: обломки скальных пород, песчинки, остатки растений и животных. Часто в морских глинах находят скелеты моллюсков и даже более крупных животных. В ледниковых глинистых отложениях изобилуют включения дресвы, щебня и даже валунов и глыб. Озерные глины могут содержать включения торфа и неразложившиеся растительные остатки.
Как включения влияют на свойства глин
Любое твердое включение «армирует» глину. Появление в общей массе микроскопических частиц отдельных камней уменьшает общую пористость, а значит, такой грунт лучше противостоит сжатию, в меньшем диапазоне меняет консистенцию. Появившаяся неоднородность делает этот грунт более устойчивым к сдвигу.
Попадание в глину органических веществ резко меняет поведение грунта. Если мы говорим об относительно молодых отложениях, то органика обычно представлена торфом. Всем известно, что торф очень сильно сжимается под нагрузкой, этим он награждает и глину, в которую попал. В качестве аналогии можно привести слова из известного анекдота: если в трехлитровую банку варенья добавить ложку нечистот, то будет трехлитровая банка нечистот. Чем больше торфа, тем «слабее» грунт. Если органики больше 5% по массе, то такой грунт уже называют органоминеральным и относят к специфическим.
Для дочетвертичных (древних) глин такое выделение не выполняют, т. к. за многие тысячи и миллионы лет вся органика разложилась до углерода. Дальше разлагаться нечему, вроде бы можно не обращать на это внимание, но это не совсем так.
Реологические свойства глин
Включения органических веществ в древних глинах определяют их поведение во времени под нагрузкой. Есть термин «незатухающая ползучесть», который обозначает, что глина продолжает медленно деформироваться под воздействием неизменной нагрузки очень длительное время. Другое название этого свойства — реологическое.
Известен факт, что юрские глины, будучи в твердом состоянии, при высокой нагрузке начинают вести себя подобно сметане. Прочностные характеристики в этом состоянии становятся идентичны текучим глинам. В ИЖС такие нагрузки нереальны, поэтому обратимся к более молодым отложениям.
Схожими свойствами обладают органоминеральные глины. В отличие от древних, четвертичные глины, содержащие включения торфа, деформируются при гораздо меньших нагрузках. Если на такой грунт опереть фундамент даже легкого дома, осадки могут быть непредсказуемыми.
Предыдущая статья про глины:
