18 Вопрос

При медленных нагружениях водонасыщенного грунта его осадка происходит вследствие оттока жидкости из пор в скелете грунта. В этом случае скелет грунта полностью несет действующую на него нагрузку, а деформация грунта целиком зависит от перемещений зерен скелета. Когда на грунт действуют динамические нагрузки, грунт ведет себя как достаточно однородная среда; давление в жидкости и газе, заполняющих скелет грунта, близко к давлению, действующему на грунт, особенно в случае очень влажных грунтов.

Характерным свойством грунта является его сжимаемость. Только в случае малых нагрузок, порядка  грунт можно рассматривать как несжимаемую среду. Сжимаемость грунта существенным образом отличается от сжимаемости металла, воды, воздуха и т. п. Объемная деформация грунта необратима. При возрастании напряжений, сжимающих образец грунта, плотность образца может существенно увеличиться вследствие перемещений зерен грунта, а также их разрушения. При снятии нагрузки, вследствие необратимости вышеупомянутых процессов перемещения и разрушения частиц, плотность уменьшается незначительно. Следует обратить внимание на тот факт, что при динамических нагрузках перемещения зерен грунта не поспевают за ростом давления. Даже после того как давление достигнет максимального значения и начнется процесс разгрузки, имеют место перемещения зерен грунта и связанное с ними объемное сжатие грунта. На рис. 4 отражены

вышеупомянутые свойства для песка с различной начальной влажностью. Уменьшение необратимости объемного сжатия с увеличением влажности вызывается упругостью воды, заполняющей поры скелета.

Последние экспериментальные данные показали, что грунт обладает реологическими свойствами и чувствителен к изменению скорости деформации. Чувствительность к скорости деформации для разных видов грунта различна. Исследованию динамической характеристики грунта посвящены, например, работы [3, 35]. В работе [3] определены эффекты влияния скорости деформации на поведение грунтов.

Рис. 4. Кривые I, II, III соответствуют следующим значениям начальной влажности: 6%, 3%, 0%

22 Вопрос

На поверхности литосферы при проведении различных строительных и горных работ, в результате производственной деятельности человека образуется достаточно большое количество отложений, представляющих собой или отходы хозяйственной деятельности человека (отвалы шахт, заводов, городские свалки и т. д.), или отложения, специально созданные человеком в строительных и производственных целях (намывные грунты, грунты обратной засыпки, насыпи дорог и т. д.). Эти образования получили название техногенных грунтов, иногда именуемых антропогенными. В настоящее время именно под техногенными грунтами понимают естественные грунты и почвы, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования. Под антропогенными образованиями следует понимать твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошли коренные изменения состава, структуры и текстуры природного минерального и органического сырья. Наибольшая часть искусственных грунтов на Земле приурочена к промышленным и городским территориям. Особое беспокойство при этом у человечества вызывают бытовые и производственные отходы, которые занимают очень большие, непрерывно расширяющиеся площади и уже наносят серьезный вред жизненной среде человека. Большое количество искусственных грунтов образуется также в результате военных действий, что тоже значительно изменяет облик земной поверхности, существенно нарушает природные массивы горных пород, создает искусственные грунтовые накопления как из природных минеральных масс, так и за счет разрушенных зданий и сооружений. Техногенные грунты используются в качестве оснований зданий и сооружений, а также материала для строительства различных инженерных сооружений (земляных плотин, насыпей автомобильных и железных дорог и пр.). Глобальный объем техногенных отложений в различных сооружениях измеряется сотнями миллиардов кубических метров. Только при добыче, переработке и сжигании твердого топлива каждые 5 лет в отвалах размещается около 40 млрд м3 пустых (для открытых разработок — вскрышных) пород и 2 млрд м3 золошлаков. Нелишним будет указать на установленный факт: из 100 кг извлекаемого человеком для своих нужд сырья в окружающую среду возвращается 99 кг, но уже в виде отходов! Классификация техногенных грунтов. Инженерно-геологические свойства техногенных грунтов определяются составом материнское породы или отходов производственной и хозяйственной деятельности и характером воздействия на них человека. По петрографическому составу техногенные грунты могут быть самыми различными. В соответствии с общепринятой классификацией грунтов ГОСТ 25100—95 «Грунты. Классификация» техногенные грунты выделены в отдельный класс.