Главная
Многие глинистые породы могут разжижаться пли размягчаться при встряхивании или под влиянием других механических воздействий, а затем после их прекращения вновь самопроизвольно с большей или меньшей скоростью восстанавливать свое состояние и прочность. Такие обратимые явления называют тиксотропными или тиксотропией (изменение при соприкосновении).
Свойством тиксотропии обладают самые различные глинистые породы — глинистые тонко- и мелкозернистые пылеватые пески, супеси, суглинки и глины с повышенной влажностью и неустойчивой консистенцией при нарушении естественного сложения. Тиксотропия характерна для глинистых пород текучей, вязкотекучей, липко- и вязкопластичной консистенции и, как свидетельствует Б.М. Гуменский, иногда может проявляться при интенсивной вибрации даже в породах полутвердых.
Тиксотропные изменения в глинистых породах протекают по-разному в зависимости от их дисперсности (глинистости), минерального состава тонкодисперсной (глинистой) части, физического состояния — влажности, плотности и консистенции, минерализации и состава поровых вод, а также интенсивности механических воздействий. Одни глинистые породы, например монтмориллонитовые гидрофильные, легко разжижаются и затем быстро восстанавливают свою прочность в полной мере, другие, например каолинитовые малогидрофильные, трудно размягчаются и разжижаются и медленно восстанавливают свое состояние и прочность. У многих пород после нарушения сложения прочность восстанавливается только частично. Как указывает Б.М. Гуменский, некоторые породы вообще не разжижаются, а только размягчаются, причем прочность их снижается, а восстанавливается лишь частично после прекращения механического воздействия. Следовательно, склонность разных глинистых пород к тиксотропным изменениям неодинакова, что связано с различным их физическим состоянием и особенностями структурных связей.
Тиксотропные изменения являются результатом разрушения структурных связей, уменьшения их прочности и расслабления породы (релаксация сил сцепления) и затем восстановления структурных связей и упрочнения породы. Такие обратимые явления характерны для пород, обладающих главным образом молекулярными, водородными и магнитными структурными связями, т. е. связями, обусловленными непосредственным взаимодействием частиц и агрегатов между собой. Такие связи отличаются малой прочностью, мобильностью и обратимостью, большое пластифицирующее влияние на них оказывает свободная иммобилизованная и физически связанная вода. Поэтому такие связи и называют коагуляционно-тиксотропными.
Если связность глинистой породы обусловлена не только коагуляционно тиксотропными силами, но и конденсационно-кристаллизационными (цементирующим действием различных веществ), тиксотропные изменения в ней протекают затрудненно и частично. Размягчение и разжижение такой породы возможны после разрушения цементационных необратимых связей, а восстановление состояния и прочности происходит за счет коагуляцнонно-тиксотропных связей. Потенциальной способностью к тиксотропному разупрочнению под воздействием внешней нагрузки обладают только чувствительные породы, т. е. такие, в которых возможно лавинное разрушение структурных связей. Показателем этой способности является чувствительность породы. Чем она больше, тем выше степень потенциальной способности пород к тиксотропному разупрочнению. Мерой потенциальной способности породы к тиксотропному разупрочнению является их «зыбкость», т. е. способность разжижаться и растекаться под влиянием вибрации. Чем больше будет деформироваться, растекаться порода при таком динамическом воздействии, тем более она способна к тиксотропным изменениям. Наконец, очень важным показателем способности пород к тиксотропии является время восстановления их физического состояния и прочности после механического воздействия на них. Чем быстрее порода восстанавливает свою прочность и физическое состояние, тем большей потенциальной способностью к тиксотропным изменениям она обладает.
При инженерно-геологическом изучении глинистых пород учет и оценка их тиксотропных свойств имеет очень большое значение. Тиксотропия может резко изменять устойчивость и прочность глинистых пород при воздействии на них статических и динамических нагрузок и вызывать нарушение устойчивости сооружений, значительные их осадки, развитие оползневых явлений, увеличение давления пород на ограждения, ухудшение состояния проезжей части дорог и др. Расслабление и разжижение пород часто создают большие трудности при выполнении строительных работ. Однако тиксотропное упрочнение пород, восстановление их устойчивости и прочности со временем имеет и важное положительное значение, так как при этом улучшаются условия устойчивости склонов, откосов, а также условия строительства и эксплуатации сооружений. Поэтому при инженерно-геологических исследованиях необходимо учитывать и оценивать возможность развития тиксотропных явлений.
