Основними фізико-механічними (реологічними) властивостями грунту є липкість, пластичність, набухання й усадка. Усі вони залежатьвідумісту в грунтіглинистихмінералів.

Пластичність– здатність грунту змінювати свою форму підвпливом будь-якоїзовнішньоїсили без порушеннясуцільності та зберігати свою форму післязнешкодженнявпливузовнішньоїсили. Цявластивістьзумовленанаявністю в грунтімулистоїфракції.

Сухий грунт не володієпластичністю. Пластичністьзростає при збільшеннівмістуобмінногонатрію та зменшується при насиченні грунту катіонамикальцію, магнію та гумусовимиречовинами.

Липкість– здатністьвологого грунту прилипати до іншихтіл. Визначається силою, що треба прикласти для відривуметалічноїпластинивід грунту, і виражається в г/см кв.

Залежитьвід тих же факторів, що і пластичність. Обміннікатіони та гумус на явищелипкостівпливаютьаналогічно.

Набухання– збільшенняоб'єму грунту при зволоженні. Зумовленесорбцієювологигрунтовимичастинками й гідратацієюобміннихкатіонів.

Залежитьвідмінералогічного складу та складу колоїдів і обміннихкатіонів. Найвищаздатність до набуханнявстановлена у грунтів, багатих на монтморилоніт та вермикуліт, найменша – у збагаченихкаолінітом. Сильно набухаютьгрунти, насиченінатрієм.

Усадка– зменшенняоб'єму грунту при йоговисиханні.

Усадка – явище, протилежне до набухання, тому залежитьвід тих же факторів. Сильна усадка призводить до утвореннякрупнихтріщин, розривукореневих систем, зростаннявипаровування з поверхні грунту. Пластичність, липкість, сильна усадка та набухання – негативніфізико-механічнівластивостігрунтів. До механічнихвластивостейгрунтів належать такожтвердість, зв'язність і питомийопір.

4.Вологоємність грунту — величина, що кількісно характеризує водоутримуючу здатність грунту; здатність грунту поглинати і утримувати в собі від стікання певну кількість вологи під дією капілярних і сорбційних сил. В залежності від умов, що утримують вологу в грунті, розрізняють кілька видів вологоємкості грунту: максимальну адсорбційну, капілярну, найменшу та повну.

Методи вимірювання вологості ґрунту

Гравіметричний метод ґрунтується на визначенні маси води та маси сухого ґрунту. Зразок ґрунту нагрівають до 105оС до отримання сталої ваги. Процес триває 10...12 год. Вологість ґрунту визначають як відношення маси втраченої води до маси сухого ґрунту. Перевагою методу є можливість брати зразки безпосередньо з ґрунту за допомогою бура, простота процесу обчислень, невисока вартість обладнання. До недоліків слід віднести складність визначення води в ґрунті з неоднорідним профілем, потреба у багатьох зразках при дослідженнях залежності вмісту води від часу та простору, довготривалість методу.

Нейтронний метод використовує оцінку послаблення потоку швидких нейтронів атомами водню, що містяться в ґрунтовій воді. Металевий зонд діаметром близько 40 мм, що містить джерело швидких нейтронів і детектор повільних нейтронів, занурюють у грунт. Швидкі нейтрони поширюються радіально в ґрунті. Внаслідок пружних зіткнень з ядрами речовини ґрунту вони втрачають свою кінетичну енергію. При цьому, рівень послаблення швидких нейтронів пропорційний кількості атомів водню, істотним джерелом яких є ґрунтова вода. Повільні нейтрони оточують зонд, деякі з них потрапляють на детектор. Сигнал з виходу детектора через кабель подається на систему реєстрації.

Вимірювання поглинання гамма-випромінювання. Метод передбачає визначення вологості ґрунту у шарах товщиною 1...2 см. Принцип методу полягає в оцінці залежності рівня поглинання гамма-випромінювання від вмісту ґрунтової води за умови постійності густини ґрунту. Потік випромінювання діаметром близько 4,8 мм формується коліматором. Об’ємну вологість ґрунту визначають розрахунковим методом.

Діелектричний метод ґрунтується на вимірюванні частотної залежності комплексної діелектричної проникності ґрунту.

Діелектрична проникність речовини характеризує поляризацію діелектриків під впливом зовнішнього електричного поля. Вона показує, у скільки разів сила взаємодії між зарядами у вакуумі перевищує силу взаємодії між тими ж зарядами в даному середовищі. Через екранізацію вільних зарядів зв’язаними, що утворюються внаслідок поляризації середовища, виникає ослаблення взаємодії зарядів. Діелектрична проникність води є майже сталою величиною (близько 80), тоді як діелектрична проникність ґрунту дуже чутлива до об’ємної вологості ґрунту. Наприклад, зміні вмісту води у ґрунті від 20% до 21,8% відповідає зміна діелектричної проникності ґрунту від 3 до 5.

5.Щільністю ґрунту називається відношення маси ґрунту (включаючи масу води в його порах) до об'єму, який займає цей ґрунт. Визначається щільність на зразках з непорушеною структурою і природною вологістю:

Для визначення щільності піщано-глинистих ґрунтів найчастіше використовують метод ріжучих кілець та метод парафінування. Для більшості дисперсних ґрунтів щільність змінюється в межах 1,5–2,2 г/см3

6.Для яких характеристик грунту потрібні моноліти. Що таке моноліт грунту.
Моноліт - зразок гірської породи або грунту, вирізаний великим куском.
Для вивчення в лабораторних умовах властивостей грунтів, що складають основу, на будівельному майданчику в процесі інженерно-геологічних вишукувань відбирають зразки грунтів як природної, так і порушеної структури. Зразки грунту природної (непорушеної) структури – це проби з цілковитим збереженням цілісності, внутрішніх структурних зв'язків і природної вологості, відповідних умовам залягання в масиві основи. При руйнуванні структурних зв'язків між частками проба грунту матиме порушену структуру.
Відбір, упаковка, транспортування і зберігання зразків відбувається згідно ГОСТ 12071-2000
Відбір зразків грунту порушеного або непорушеного складання (монолітів) слід здійснювати залежно від властивостей грунту і цільового призначення інженерно-геологічних робіт. Зразки грунту відбирають із зачищених забою і стінок гірничих вироблень (шурфів, котлованів, бурових свердловин і тому подібне), природних і штучних оголень і дна акваторій. Моноліти відразу після відбору мають бути орієнтовані (відзначають верх моноліту). Розміри зразків і їх число мають бути достатніми для виконання необхідного комплексу лабораторних робіт за визначенням складу, стану і властивостей грунту і відповідати вимогам відповідних стандартів на методи визначення характеристик грунтів.
Для упаковки монолітів тару слід виготовляти з корозійностійких матеріалів (парафінований папір, пластмаса і тому подібне). Для ізоляції монолітів застосовують парафін нафтовий марки НВ 56-58 по ГОСТ 23683 з добавкою 35-50 % (по масі) гудрону, марлю, ізоляційну стрічку.
При обробці результатів випробувань обчислюють з точністю:
1. 0,01 г/см – щільність грунту
2. 0,1% – вологість до 30% включно
3. 1% – вологість 30% і вище
4. 1° – кут внутрішнього тертя
5. 1 кПа – питоме зчеплення
6. 0,01 мм – абсолютну вертикальну деформацію зразка
7. 0,001 – відносну вертикальну деформацію зразка
8. 0,001 – відносну об'ємну деформацію зразка

7. Пластичність – здатність грунту змінювати свою форму під впливом будь-якої зовнішньої сили без порушення суцільності та зберігати свою форму після знешкодження впливу зовнішньої сили.
Консистенція - це поняття взагалі характеризує опір течії в'язких матеріалів у глинистих грунтах, цей опір залежить від консистенції, яка в свою чергу залежить від вологості.
Існує 3 форми: тверда, пластична, текуча.
Консистенцію грунту природної вологості характеризують показником текучості: W - природна вологість грунту;
При зміні вологості від Wp до Wl грунт знаходиться у пластичному стані.
Wp — визначається методом розкочуванная 10-20 г грунту з наступним його висушуванням і зважуванням(звичайна вологість).
Wl — визначається шляхом занурення балансового конуса Васильова з подальшим зважуванням і висушуванням і визначенням вологості (остаточна).
Визначаємо вид глинистого грунта: супісок, суглинок, глина
Число платсичності: Il=Wl-Wp
Твердий стан — <1
Пластичній — 0-1
Текучий — >1
Стан глинистих грунтів: Il
0,25-0,5 — напівтвердий
0,5-0,75 — тугопластичний
0,75-1 — м'якопластичний
>1 - текучопластичний

8. Набухання (набрякання)— властивість мінералів, зокрема глинистих порід збільшуватися в об'ємі внаслідок поглинання води.
Найбільшу здатність до набухання звичайно мають глини та глинисті сланці.

9. Усадка – процес обернений набрякання і характерний тільки для глинистих грунтів, до складу яких входять мінерали бентонітової групи (ментморилоніт). При сильній усадці розриваються корні рослин, збільшуються витрати вологи. Чим більше набухання ґрунту, тим сильніше його усадка.

10.

Під текстурою розуміють просторове розміщення часток:

- суцільне – шарувате – блочне - неоднорідне

Структура - цевідмінності (агрегати), на які може розпадатися ґрунт.

Агрегати складаються зі з’єднаних між собою механічних елементів. Форми, розміри і якісний склад структурних відмінностей у різних ґрунтах і горизонтах неоднаковий. Розрізняють, за С.О.Захаровим, три основні типи структури, кожен з яких ділиться на дрібніші одиниці. Грунт може бути структурним і безструктурним. При структурному стані маса ґрунту розділена на відмінності тієї чи іншої форми та величини. При безструктурному стан іокремі механічні елементи, що складають ґрунт, не з’єднані між собою, а існують окремо або залягають суцільною зцементованою масою.

Структурні відмінності в горизонті не бувають одного розміру і форми. Частіше структура буває змішаною, при описі зазначають це двома або трьома словами в послідовності зростання кількості відповідних агрегатів: грудкувато-зерниста, грудкувато-пластинчато-пилувата і т. ін.

Для різних генетичних горизонтів ґрунтів характерні певні форми структури: грудкувата, зерниста - для дернових, гумусових горизонтів, пластинчато-лускувата - для елювіальних, горіхувата -для ілювіальних у сірих лісових ґрунтів тощо.

11. Структурні зв'язки в грунті визначаються міцністю породи:

- водно-колоїдні, які забезпечуються плівками води і колоїдними оболонками; величина цих зв'язків залежить від товщини плівок та оболонок; чим товстіша водно-колоїдна оболонка, тим зв'язки будуть меншими (у водонасиченних ґрунтах), оскільки із зменшенням товщини оболонки збільшується молекулярне притягання діполів зв'язної води; зв'язки є в'язкопластичними, м'якими, зворотними; притаманні глинистим ґрунтам;

- кристалізаційні, які викликані цементацією ґрунту солями; вони міцні, ламкі і незворотні, можуть бути у всіх видів ґрунтів.

12. В грунтах вода може бути:

1. Вільна:

- гравітаційна(пересувається зверху вниз під власною вагою. Це найдоступніша для рослин вода. Однак якщо вона заповнює всі пори, то настає перезволоження грунту. )

- капілярна (вода займає капіляри грунту. За ним вона просувається від більш вологого шару до більш сухому. У міру випаровування води з поверхні грунту такий висхідний струм її може висушити грунту. Капілярнавода цілком доступна рослинам.)

2. Фізично-зв’язна вода(сорбована). Це вода, сорбована поверхнею грунтових часток у вигляді плівки, вона може сорбуватись як із пароподібного, так і рідкого стану.):

- гігроскопічна (Гігроскопічна вода знаходиться в грунті у вигляді молекул в поглиненому стані, утримується поверхнею грунтових частинок, майже недоступна рослинам, пересувається між частинками грунту у формі пари.)

- плівкова(вода покриває частинки грунту у вигляді плівки, що складається з декількох десятків молекул води, і утримується додатковими сорбційними силами. Плівкова вода володіє зниженою розчинювальною здатністю і лише частково доступна рослинам. Вона повільно рухається від частинок з більш товстою плівкою до часток з менш товстою плівкою.)

3. Хімічно-зв’язна вода (Входить до складу твердої фази грунту, не пересувається, не бере участі у фізичних процесах, не випаровується при температурі 100°С, в формуванні водного режиму участі не бере.)

13. Тиск гідродинамічний (фільтраційний) – тиск (напір), здійснюваний внаслідок руху рідини.

У гірських породах гідродинамічний тиск — тиск, який здійснює фільтрувальна вода під впливом напору на скелет гірської породи в напрямку свого руху.Після досягнення напірним градієнтом критичної величиниТ.г.може викликати загальне зміщення гірських порід з їх розпушенням.

При розрахунку стійкості схилів гідродинамічний тиск направлений паралельно лініям руху води.

Визначення величини гідродинамічного тиску виконуємо за формулою:

;

де : - гідравлічний градієнт : ;

- найвищий рівень грунтових вод

в межах розрахункового блоку ;

- найнижчий рівень грунтових вод

в межах розрахункового блоку ;

- ширина розрахункового блоку.

Гідродинамічний тиск може бути причиною плавунів та суфозії.

14. Гідростати́чний тиск –тиск рідини (рухомої або нерухомої) у певній точці водоносної системи.Тобто гідростатичний тиск — загальна величина трьох головних напружень в будь-якій точці гірничого масиву, що перебуває в стані спокою.Високий гідростатичний тиск сприяє обваленню порід покрівлі та підйому підошви виробки, де спостерігаються раптові прориви вод і пливунів.

При розрахунку стійкості схилів гідростатичний тиск, направлений вертикально

Визначення величини гідростатичного тиску виконуємо за формулою:

;