Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Структурные связи физической природы

Читайте также:
  1. V Связи с общественностью
  2. XLVIII. Отказ бортовых или наземных систем (средств) радиосвязи
  3. Автомобиль связи и освещения.
  4. Академический отпуск в связи с призывом на военную службу
  5. Анализ современного состояния сферы услуг связи в РФ
  6. Анализ состояния и тенденций развития сферы услуг связи Выкунского района
  7. Асинхронная передача данных по каналу связи

Это связи, обуслов­ленные действием физических полей разной природы вокруг взаимодействующих частиц. К таким полям относятся:

- гравитационное поле Земли,

- электрическое поле,

- магнитное поле,

- поле механических напряжений.

 

Гравитационные структурные связи обусловлены действием на соседние частицы силы тяжести и проявляются за счет веса вышележащих пород. Под действием веса и давления вышележащих пород частицы дисперсных грунтов плотнее прилегают друг к другу. — Происходит слеживание грунтов, которые становятся более связными, монолитными. Следовательно, увеличивается прочность гравитационных структурных связей.

Следует отметить, что гравитационные связи не единственно ответственны за слеживание грунтов. В этом процессе играет роль время слеживания, наличие влаги и др [2].

 

 

Рис. 2. Сыпучий грунт до (а) и после (б) слёживания частиц (б). Помимо формирования более плотной упаковки частиц при слёживании возрастают силы аутогезионного сцепления частиц за счёт увеличения связи и возрастания площади контакта. В результате после слёживания прочность аутогезионных контактов (Fnаут)!! В грунте превышает эту величину до слёживания (Fnаут)! [2].

 

 

Электростатические структурные связи обусловлены наличием у взаимодействующих частиц разноименных электростатических (кулоновских) зарядов. За счет дипольного (кулоновского) взаимодействия разноименных зарядов частиц формируется их взаимное притяжение.

Электростатические структурные связи проявляются в точечных контактах между структурными элементами грунтов.

Причина и механизм образования электростатических зарядов у частиц грунта:

1. Трение частиц. При этом все минеральные частицы приобретают тот или иной заряд. Знак и величина заряда зависят от минерального состава (кварцевые и слюдистые частицы разного размера приобретают отрицательный заряд, а частицы кальцита и гипса – положительный), гранулометрического состава, электрических свойств частиц, характера адсорбционных пленок на поверхности частиц, влажности воздуха и др [1, 2].

2. Пьезоэффект. Некоторые кристаллы при изменении формы (при сжатии) способны продуцировать электрический заряд. Это явление носит название прямой пьезоэффект. Такими свойствами обладают кварц, топаз, минералы группы турмалина и некоторые другие [5].

 

3. Контактная разность потенциалов. При соприкосновении двух частиц при определённых условиях происходит неравноценный обмен электронами, в результате которого взаимодействующие частицы приобретают противоположные заряды. Описанное явление наиболее характерно для частиц-проводников [4].

 

4. Изоморфные замещения атомов в кристаллической структуре глинистых минералов [2].

 

Во влажной воздушной среде электростатический заряд не сохраняется («стекает» с частиц в результате заземления). Поэтому в такой среде электростатические связи между частицами или ослаблены, или отсутствуют.



Связи магнитной природы в грунтах образуются при наличии у частиц магнитного момента. Поэтому они могут проявляться и как силы притяжения, и как силы отталкивания между частицами в зависимости от направления (ориентации) магнитного момента.

Магнитные связи, как и электростатические, являются дальнодействующими. Они могут проявляться в любых средах, однако, в зависимости от их экранирующей способности (учитываемой магнитной проницаемостью μ), величина их может быть различна.

Величина магнитных зарядов у частиц грунтов зависит от их минерального состава, обусловливающего магнитную восприимчивость частиц, наличия на их поверхности ферромагнитных пленок и примесей ферромагнитных минералов (магнетита, гетита, гематита и др.). Остаточная намагниченность частиц горных пород зависит от их генезиса, возраста и условий образования в геомагнитном поле Земли.

Загрузка...

Прочность единичного контакта, возникающего за счет магнитного притяжения между частицами, невелика, порядка 10-8—10-9 Н, т.е. такая же, как и для электростатической связи [1, 2].

 

Связи механической природы обусловлены физическим полем механических напряжений и эффектами сцепления и трения структурных элементов друг с другом.
В общем случае сила механической связи Fмex между частицами грунта определяется двумя составляющими:

 

F мех = Fсц + F тр,

где Fcuсила механического сцепления частиц; Fтр — сила трения между ними.

Наряду с зацеплением определенный вклад в механические связи вносит и трение взаимодействующих частиц Fтр , особенно в области их зацепления. Эта составляющая зависит от состояния и шероховатости поверхности минеральных частиц. Наличие водной прослойки в контактном зазоре, действую­щей как смазка, снижает трение частиц, и величина Fтр уменьшается [2].

 

 

Рис.3. Схема возникновения механического зацепления частиц (область А), F – прочность механической связи [2].

 

Структурные связи механической природы характерны для более грубых систем, например, для песчаных и крупнообломочных грунтов.

Величина зацепления зерен и обломков зависит от плотности породы, ее зернового состава и окатанности зерен. Она возрастает с крупностью и неоднородностью зернового состава породы и угловатостью минеральных составляющих [1,2].

Далее

 

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 230 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Структурные связи химической природы| Физико-химические структурные связи

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.005 сек.)