Вскрышной грунт – это побочный продукт горнодобывающей промышленности, который получают в результате добычи полезных ископаемых открытым способом. Он имеет полиморфный состав. Поэтому и свойства у каждой разновидности будут разными.
Для оценки характеристик материала определяются следующие показатели:
- Гранулометрический состав
- Плотность
- Пористость
- Прочность
- Влажность
- Водопроницаемость
- Засоленность
- Кислотность
- Содержание органического вещества
Дальше вы можете подробнее узнать о каждой из приведенных характеристик.
Гранулометрический состав
Гранулометрический состав вскрышного грунта определяют путем просеивания проб сквозь сита с разным диаметром ячеек. В материале попадаются зерна разного размера: от крупных обломков до мелких пылевидных частиц. Большие куски породы встречаются в грунте, полученном из плотных сплошных массивов путем взрыва. Чем больше степень выветривания почвы, тем меньшего размера будут зерна.
По гранулометрическому составу вскрышной грунт делится на:
- Крупнообломочный
- Средний
- Мелкий
Крупнообломочный часто подвергается дополнительному дроблению, чтобы получить более однородный материал. Мелкозернистые дисперсные почвы могут содержать торф и другие органические вещества; их часто используют в сельском хозяйстве.
Плотность вскрышного грунта
Плотность вскрышного грунта – это отношение его массы к объему.
На практике определяют несколько показателей, которые могут лучше охарактеризовать материал:
- Общая плотность
- Плотность твердой фазы или твердых частиц
- Плотность скелета
Первый показатель отображает плотность жидкой, твердой и газообразной фаз, второй – только твердой, а третий – твердой и газообразной.
Грунт, который содержит большое количество горной породы магматического или метаморфического происхождения, обладает высокой плотностью. У осадочных разновидностей этот показатель уменьшается. Самая низкая плотность у грунтов, содержащих органику. Это прежде всего торф.
Пористость
Пористость – это соотношение объемов пустот и всего исследуемого образца. Часто ее определяют сравнением абсолютно сухого вещества и полностью насыщенного влагой. Также пористость можно вычислить по данным плотности грунта.
Эта характеристика зависит от минерального гранулометрического состава грунта и особенностей его сложения. Среди горных пород высокой пористостью обладают известняк, доломит, вулканический туф. Уменьшается количество промежутков между твердыми частицами при высоком содержании глины. Торф и песок, наоборот, увеличивают этот показатель. У крупнообломочных грунтов пористость выше, чем у мелкозернистых.
Чем больше в материале пор, тем легче он изменяет свою форму и лучше пропускает воду.
Прочность
Такая характеристика, как прочность вскрышного грунта, показывает, насколько велика устойчивость материала к разрушению. Воздействовать на него могут различные факторы, но на практике используются показатели прочности по отношению к механическим нагрузкам. Определяется максимальная сила, которая приводит к необратимым деформациям, сдвигам или распаду отдельных частиц грунта.
Испытывают прочность при одноосном и трехосном сжатии, растяжении и сдвиге. Это свойство зависит от типа связей внутри минерального вещества, размера частиц и коэффициента трения между ними, а также сложения вскрышного грунта. Самая высокая прочность у материалов с преобладанием скальных магматических пород. Низкие показатели у песчаников и грунтов с большим количеством органических веществ.
Влажность вскрышного грунта
Эта характеристика позволяет оценить, насколько материал насыщен влагой. Сначала пробу взвешивают, затем полностью высушивают и опять взвешивают. Отношение этих показателей, выраженное в процентах, и является влажностью вскрышного грунта.
При высоком насыщении влагой грунт легче деформируется, набухает, некоторые разновидности могут растворяться. Свойство не является стабильным; оно во многом зависит от длительности хранения грунта в отвалах, степени его промерзания и погодных условий.
Водопроницаемость
Водопроницаемость вскрышного грунта – это его способность пропускать воду при полном насыщении влагой и под давлением градиента напора. Она обусловлена коэффициентом фильтрации. Жидкость способна проходить только через сообщающиеся пустоты. У вскрышных грунтов это поры, каверны и трещины. Показатель определяется по времени прохождения жидкости через материал; измеряется в м/сут или см/сут. Коэффициент вычисляется по специальной формуле.
На водопроницаемость вскрышного грунта влияет много факторов. В первую очередь это общая пористость и форма пустот между твердыми частицами. Значение имеют размер зерен, их способ упаковки и минеральный состав. Хорошей водопроницаемостью обладают известняк, мел, доломит, песчаники. Показатели снижаются при высоком содержании глины, которая имеет свойство впитывать воду и набухать.
Морозная пучинистость
Вода при замерзании увеличивает свой объем. Это сказывается на свойствах грунта, насыщенного влагой. Промерзание ведет к увеличению объема материала – он «пучинится». После оттаивания земля проседает. Такие изменения снижают устойчивость фундаментов и дорожных покрытий. Кроме того, у мерзлого грунта могут изменяться показатели прочности.
Характеристика определяется коэффициентом пучинистости – соотношением высот образца в начальном состоянии и после промерзания.
По этому показателю вскрышной грунт разделяют на такие типы:
- Сильнопучинистый
- Среднепучинистый
- Слабопучинистый
- Условно непучинистый
- Непучинистый
Свойство материала изменять свой объем после заморозки зависит от влажности и гранулометрического состава. Коэффициент пучинистости повышают частицы с диаметром меньше 0,1 мм. Но если в грунте много крупных обломков, мелкие фракции будут оказывать меньшее влияние на морозостойкость материала.
Засоленность
Количество растворимых солей в единице объема вскрышного грунта называется засоленностью. Она определяется в граммах на литр или в процентах. Состав солей бывает разным. В приморских районах и в местах подземного залегания каменной соли это преимущественно хлориды. В континентальных регионах наряду с хлоридами в больших количествах встречаются сульфаты и гидрокарбонаты.
Соли влияют на свойства материала, особенно при высоком содержании. При растворении на их месте образуются пустоты, что способствует снижению прочности и проседанию грунта. Засоленные почвы нельзя использовать для рекультивации, так как у них снижено плодородие.
Кислотность
Под кислотностью понимают свойство грунта нейтрализовать щелочи. Характеристика связана с наличием положительно заряженных ионов водорода. Выделяют кислотность жидкой (актуальную) и твердой (потенциальную) фаз. Чаще всего показатель измеряют в единицах рН; он колеблется в широких пределах – от 3,0 до 9,5. Свойство зависит от минерального состава твердой и жидкой частей грунта.
Очень высокая или низкая кислотность увеличивают химическую агрессивность материала. Его компоненты легко вступают в химические реакции с образованием солей, которые растворяются и вымываются. Такой вскрышной грунт нельзя использовать ни для строительства, ни для рекультивации сельскохозяйственных земель.
Содержание органических веществ
Количество органических веществ во вскрышном грунте низкое. Они представлены остатками трав, лесной подстилки, торфом и небольшим количеством гумуса. Большая часть органики концентрируется в верхних слоях, поэтому ее снимают и складируют отдельно. Вскрышной грунт можно обогатить почвами с более высокими показателями плодородности, добавить в него минеральные удобрения, после чего смесь подойдет для рекультивации.
Также к органическим веществам относят антрациты, горючие сланцы, гипс. Их находят в материалах из открытых угольных и сланцевых карьеров. Такие вещества не влияют на плодородие, некоторые из них могут самовольно возгораться в карьерах. Гипс быстро растворяется в воде, а на его месте образуются пустоты.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунт #вскрыша #вскрышной грунт #строительство #строительные материалы #стройматериалы #сыпучие материалы #нерудные материалы #полезные советы #строительные советы