Просадочные и некоторые другие явления в глинистых породах

Просадки образуют вполне самостоятельную группу деформаций пород со слабостойкими структурными связями. Они происходят при неизменной внешней нагрузке или даже от собственной массы породы, но под воздействием некоторых побочных факторов: увлажнения, сотрясения и т. д. Просадочные деформации всегда приводят к существенным изменениям первоначальной структуры породы и нередко носят внезапный, иногда катастрофический характер.
Наиболее распространенным видом просадочных деформаций являются просадки макропористых лёссовидных пород и лёссов. Вода, легко проникая через системы трещин и макропор, частично растворяет соли, инкрустирующие их стенки, а также агрегатизирующие мелкие минеральные частицы, а в тонких межзерновых зазорах оказывает расклинивающее действие. В результате несущая способность породы резко падает, что и является причиной просадочных деформаций пород.

Величина (степень) просадочности пород устанавливается путем испытаний образцов в компрессионном приборе. На рис. 36 показана кривая сжатия (компрессии) просадочной породы. Вертикальный отрезок аб диаграммы соответствует уменьшению коэффициента пористости е при постоянной нагрузке р = 3*10в5 Н/м2 только за счет замачивания испытываемого образца породы. Отрезок аб, численно равный разности в величинах коэффициента пористости до и после замачивания, характеризует так называемую макрогористость и именуется коэффициентом макропористости ем. Taк как коэффициент макропористости будет изменять свою величину в зависимости от нагрузки р, то для получения сравнимых характеристик принято определять данный коэффициент при р = 3*10в5 Н/м2.
По коэффициенту макропористости можно рассчитать так называемый коэффициент просадочности iпр = ем/(1—ез), где ез — коэффициент пористости при давлении р = 3*10в5 Н/м2. Очевидно, что. коэффициент просадочности может быть рассчитай по следующему выражению:

где h — первоначальная высота образца породы до испытания;
Аh1 — уменьшение высоты образца при естественной влажности под нагрузкой р1; Ah2 — уменьшение высоты того же образца после замачивания.
Некоторые рыхлые неводостойкие глинистые породы с коагуляционно - конденсационными структурными связями в определенном интервале влажности приобретают тиксотропно-обратимые свойства. По гранулометрическому составу они различны, но всех их объединяет одна общая особенность — водно-коллоидный коагуляционно-стабилизационный тип структурных связей. Среди них выделяются существенно песчаные, пылеватые и глинистые разности. В сухом состоянии такие породы могут обладать известной жесткостью в прочностью, но при нарушении структурных связей и увлажнении они резко ослабевают.
Тиксотропное оплывание наблюдается у тех пород, глинистая фракция которых обладает огромной емкостью обмена (40—111 мг*экв на 100 г породы). Это наблюдается в случае высокой дисперсности глинистой фракции и при содержании в его составе высокомолекулярных органических веществ и ферро-алюмозолей.
Тиксотропно-обратимое оплывание возможно в том случае, когда процесс оплывания породы протекает быстрее, чем процесс тиксотропной стабилизации. В противном случае переход в плывунное состояние возможен только в условиях постоянного вибрационного воздействия.
Подвижные тиксотропно-обратимые структуры при высыхании породы превращаются в хрупкие. При этом эффект упрочнения пород особенно велик у пород, обладающих во влажном состоянии наибольшей подвижностью. Таковы породы, содержащие в своем составе высокогидрофильные минералы (монтмориллонит, глауконит и др.).