Капиллярные явления и их роль в создании связности грунтов

Капиллярный подъем жидкости в грунтах. Известно, что наличие кривизны мениска в капилляре приводит к подъему в нем жидкости, если она смачивает его стенки, и опусканию — если не смачивает. Капиллярами неправильной формы являются и поры в грунте. Если в результате образования менисков в жидкости под криволинейной поверхностью возникает перепад давления АР, то условие равновесия жидкости в точке под криволинейной и плоской поверхностями легко находится из требования постоянства напора

Кривизна поверхности менисков в грунте зависит, так же как и в цилиндрических капиллярах, от их размеров; чем меньше поры, тем меньше кривизна поверхности и выше капиллярный подъем влаги. Ниже границы капиллярной каймы все поры в грунте заполнены водой; давление в ней меняется па обычному закону гидростатики, причем ниже уровня стояния воды в скважинах давление больше чем атмосферное, а выше этого уровня — меньше атмосферного. Если в грунте не все

поры заполнены водой, то она остается только в наиболее узких просветах: в местах контакта частиц или в скоплениях особо мелких пор.

Капиллярное сцепление в грунтах. Рассмотрим капиллярные силы, возникающие между двумя частицами при высыхании поровой влаги.

Как видно, один из главных радиусов водного манжета отрицателен, а другой — положителен. Так как по абсолютному значению, то давление внутри манжеты меньше, чем в окружающей атмосфере на величину

Роль капиллярных сил в создании связности грунтов. Капиллярные силы не только сами определяют прочность грунта на разрыв, но могут создавать сцепление в грунтах, связанное с действием молекулярных сил. Рассмотрим механизм появления молекулярного сцепления в грунтах за счет действия капиллярных сил. Предположим, что из серии кривых, показанных на рис. 58, характерной для частиц данного минералогического состава и формы является кривая типа 2. Очевидно, что если при высыхании грунта капиллярные силы, прижимающие одну частицу к другой, окажутся больше величины первого силового барьера, то у частиц после самопроизвольного сближения до непосредственного касания возникнет молекулярная связь, равная величине второго барьера, которую нужно преодолеть при разрыве грунта. Эти связи могут сохраняться в грунте и после насыщения всех пор влагой, если расклинивающее давление, действующее на другие частицы, не приведет к преодолению этих связей.

Из рассмотренного нами механизма действия капиллярных сил видно, что они возникают только в грунтах с частично заполненными водой порами, когда существуют водные мениски и полностью исчезают после заполнения водой всех пор, оставляя после себя следы в виде молекулярных связей между частицами.