ВЛИЯНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ИЗМЕНЕНИЙ СВОЙСТВ ГИДРАТНЫХ ПЛЕНОК
ПРИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

© 2021 г. Ф. С. Карпенко^1,*, В. Н. Кутергин¹,
С. И. Фролов¹, Р. В. Собин¹

¹ Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Москва
*E-mail: kafs08@bk.ru

Поступила в редакцию 10.09.2020 г.

Изменение прочности грунтов при воздействии температуры оказывает влияние на их устойчивость, безопасность строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Необходимость адаптации к таким изменениям и снижения их неблагоприятного воздействия требует разработки методики достоверного и объективного прогноза изменения прочностных свойств грунтов при различных температурах. Изменение прочностных свойств глинистых грунтов при температурном воздействии рассмотрено с позиций физико-химической механики. Показано, что реакция связных дисперсных грунтов на температурное воздействие определяется свойствами гидратных пленок минеральных частиц, слагающих грунт. При флуктуациях температуры вода гидратных пленок может терять связь с частицами и переходить в свободную воду. Изменение толщины гидратных пленок вызывает изменение величины их расклинивающего давления, нарушая баланс сил взаимодействия частиц, что оказывает влияние на прочность грунта в целом.

Ключевые слова: глинистые грунты, структурные контакты, гидратные пленки, α- и β-пленки, расклинивающее давление, общие эффективные напряжения, реальные эффективные напряжения

DOI: 10.31857/S0869780921010033

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ананян А.А. Оценка средней толщины пленок воды в талых и мерзлых тонкодисперсных горных породах // Связанная вода в дисперсных системах. Вып. 2. М.: Изд-во МГУ, 1972. С. 106-113.
2. Дерягин Б.В., Обухов Е.В. Аномальные свойства тонких слоев жидкости // Коллоидный журнал. 1935. Т. 1. Вып. 5. С. 385-398.
3. Дерягин Б.В., Кусаков М.М. Экспериментальное исследование сольватации поверхностей // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1937. № 5. С. 1119-1152.
4. Дерягин Б.В. Теория гетерокоагуляции, взаимодействия и слипания разнородных частиц в растворах электролитов // Коллоидный журнал. 1954. Т. 16. № 6. С. 425-438.
5. Дерягин Б.В., Нерпин С.В. Равновесие, устойчивость и кинетика свободных пленок жидкости // Докл. АН СССР. 1954. Т. 99. № 6. С. 1029-1032.
6. Дерягин Б.В. Устойчивость коллоидных систем // Успехи химии. 1979. Т. 48. № 4. С. 675-721.
7. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Смачивающие пленки. М.: Наука, 1984. 137 с.
8. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986. 205 с.
9. Ершова Г.Ф., Зорин З.М., Чураев Н.В. Температурная зависимость толщины полимолекулярных адсорбционных слоев воды на поверхности кварца // Коллоидн. журн. 1975. Т. 37. № 1. С. 208-210.
10. Карпенко Ф.С., Кутергин В.Н., Кальбергенов Р.Г. Влияние расклинивающего действия гидратных пленок на прочностные свойства глинистых грунтов // Геоэкология. 2018. № 4. С. 91-97.
11. Карпенко Ф.С. Физико-химическая природа пределов пластичности глинистых грунтов // Геоэкология. 2018. № 5. С. 66-72.
12. Карпенко Ф.С. Физико-химическая природа прочности глинистых грунтов // Геоэкология. 2019. № 5. С. 48-60.
13. Осипов В.И. Физико-химическая теория эффективных напряжений в грунтах. М.: ИГЭ РАН, 2012. 74 с.
14. Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств. М.: ГЕОС, 2013. 576 с.
15. Перевертаев В.Д., Мецик М.С. Исследование адсорбции паров воды на поверхности кристаллов слюды // Коллоидн. журн. 1966. Т. 28. № 2. С. 254-259.
16. Собин Р.Г., Карпенко Ф.С., Кутергин В.Н. Влияние газовой компоненты на свойства мерзлых грунтов и динамика ее выделения при изменении температуры // Сергеевские чтения. Геоэкологические аспекты реализации национального проекта «Экология». Диалог поколений. Матер. годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. М.: РУДН, 2020. С. 204-210.
17. Хименков А.Н., Кошурников А.В., Карпенко Ф.С. и др. О фильтрации газов в многолетнемерзлых породах в свете проблемы дегазации литосферы Земли и формирования естественных взрывных процессов в криолитозоне // Арктика и Антарктика. 2019. № 3. С. 16-38.
18. Хмелевцов А.А. Инженерно-геологические свойства аргиллитоподобных глин сочинской свиты и их влияние на условия строительства в городе Сочи: автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. Ростов-на-Дону, 2014. 33 с.
19. Хмелевцов А.А., Карпенко Ф.С., Кутергин В.Н., Кальбергенов Р.Г. Особенности строения и физико-химических свойств аргиллитоподобных глин сочинской свиты в связи с условиями их образования // Сергеевские чтения. Развитие научных идей академика Е.М. Сергеева на современном этапе. Вып. 16. М.: РУДН, 2014. С. 145-149
20. Чувилин Е.М., Перлова Е.В. Формы нахождения и условия формирования газовой компоненты мерзлых пород // Вестн. Моск. ун-та. Серия 4. Геология. 1999. № 5. С. 55-57.