SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Различие в составе атмосферного воздуха и газов в грунтах прежде всего заключается в содержании СОг, Ог и N2. Если в атмосферном воздухе углекислота составляет лишь сотые доли процента (~0,03%), то содержание ее в почвах и горных породах достигает десятых и даже целых процентов, а в почвенном воздухе почти 10%. Кислород и азот в толще грунтов содержатся в различных количествах. В почвенной части грунтовой толщи их, как правило, меньше, чем в атмосфере. Это объясняется тем, что в почве происходят процессы поглощения кислорода и азота, выделение углекислоты. В состав газообразной компоненты входит также вода в форме пара. Состояние газов в грунтах. Газы в порах грунтов могут находиться в свободном, адсорбированном и защемленном состояниях. Адсорбированные газы удерживаются на поверхности грунтовых частиц под воздействием молекулярных сил. Благодаря этим силам в сухом грунте на поверхности частиц образуются полимолекулярные газовые пленки. Количество адсорбированных газов в грунтах зависит от их минерального состава, присутствия гумуса и других органических веществ, от дисперсности и величины пористости грунтов. Значительной адсорбционной способностью обладают окиси железа и органические вещества. Обычно содержание адсорбированных газов в почвах подзолистой полосы колеблется от 2 до 7 см3 на 100 г почвы, а для черноземов — в пределах 8—15 см3 на 100 г почвы. С ростом дисперсности грунта количество адсорбированных газов в нем увеличивается. Для кварцевого мелкозернистого песка содержание адсорбированных газов было определено в 1 см3 на 100 г, т. е. в несколько раз меньше его обычного содержания в почвах. При увлажнении грунта происходит вытеснение адсорбированных газов водной пленкой. У лёссовидного суглинка и глинистых грунтов количество адсорбированных газов уменьшается с увеличением влажности и при WMr адсорбированные газы отсутствуют.

В отличие от адсорбир-ых газов, максимальное количество защемленных газов образуется при какой-то оптимальной влажности грунта. В опытах П. Ф. Мельникова (1960) глинистые и лёссовидные грунты, испытавшие одинаковое уплотнение, при небольшой влажности содержат наименьшие объемы защемленных газов. Например, при влажности суглинка 6—10% количество защемленных газов было 1—1,5% от объема образца. С увеличением влажности до 25—30% объем защемленных газов увеличился до 5—6% от объема образца или до 12—16% от объема пор. С дальнейшим увеличением влажности количество защемленных газов будет уменьшаться. При полном заполнении пор водой и при нулевой влажности защемленных газов в грунте не содержится. Защемленные газы могут занимать в глинистых грунтах 20—25% от объема пор. Наличие в грунтах адсорбированных и защемленных газов обусловливает многолетнюю осадку насыпей из глинистых грунтов, деформации и разрывы земляных насыпей, уменьшение водопроницаемости грунтов. Газы могут содержаться в растворенном состоянии также в воде» заполняющей поры грунтов. При этом изменяются ее свойства, и в частности фильтр-ая способность. Для определения максимального значения Кф перед фильтрацией газ из воды должен быть удален.

Макро – и микр-змы составляют живую компоненту грунтов. Макроорг-змы живут в почве и подпочвенной толще; их влияние на состав, строение и свойства грунтов ограничивается несколькими метрами от дневной поверхности. Все микроорганизмы делятся на гетеротрофные и автотрофные. Развитие автотрофиых микроорганизмов происходит за счет световой энергии или энергии окисления ряда неорганических соединений (водорода, серы, аммиака, железа и др.). Гетеротрофные микроорганизмы используют для своей жизнед-сти различные орг-е в-ва, их отдельные представители очень разнообразные по своим свойствам, могут развиваться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода. Многие гетеротрофные микроорганизмы, обитающие в грунтах, способны развиваться в очень бедных питательными элементами растворах (концентрация органических веществ в растворе может составлять не больше 5 мг/л); это — олиготрофные микроор-мы, обычно располаг-ся на поверхности минеральных частиц и получающие питание из омывающих их растворов. аблюдения за состоянием водонасыщенных дисперсных грунтов в основании бетонных плотин крупных ГЭС показывают их значительную загазованность. Это обстоятельство тоже можно связать с деятельностью микр-змов. Так, в иле пресноводных озер, находящихся на территории Марийской АССР, микробиологическое образование метана составляет 0,04—8 см3/л в сутки; по подсчетам в горизонте ила 0—20 см при площади озера 0,1 км2 за год бактериями образуется более 70 000 м3 метана. Механическая прочность грунтов может уменьшаться также за счет выделения микроорганизмами поверхностно-активных веществ. При известных условиях микроорганизмы способны, наоборот, увеличивать механическую прочность грунтов. Примером может явиться деят-ь железобактерий, в результате которой в сильногумифицированных водоемах и болотах образуются ожелезненные прослои песчаников. В рез-те адсорбции микр-ов на глинистых минералах образуются агрегаты размером до 50—100 мкм и более. Размер агрегатов увеличивается вместе с количеством микр-змов. Например, при концентрации микробных клеток в 1 млн/мл агрегаты монт-мориллонитовой глины получались размером 10—20 мкм, а при концентрации 1000 млн/мл агрегаты достигали величины 100—200 мкм. Способность микр-змов заполнять поры пород своей клеточной массой и продуктами своей жизн-сти, в результате чего повышается связность пород и уменьшается их водопрониц-сть, находит уже практическое применение при эксплуатации нефтяных скважин. В сша был разработан метод борьбы с обводнением скважин, основанный на закачке в пласт сульфатвосстанавливающих бактерий вместе с компонентами, образ-ми в порах породы нерастворимый осадок сульфида железа. До наст-го времени микр-змы изучались в геологии главным образом как фактор, влияющий на образование рудных (железа, цветных металлов и др.) и нерудных (нефть, сера и др.) полезных ископаемых, как фактор, влияющ на ход процессов диагенеза и гипергенеза, и очень мало внимания им уделялось при инж-геол изучении горных пород и почв. ТО, живая компонента в грунтах, оказ знач влияние на их св-ва, и поэтому изучение его в инженерно-геол-х целях можно считать перспективным.