Необычный случай неожиданного закрепления естественного отложения глины грунтовыми водами и его предпосылки

Этот случай продемонстрирован на рис. 11.11 и 11.12. В период проводившегося Чеботаревым лабораторного исследования образцов, взятых с участка проектируемого нового дока, была встречена большая линза пылеватой глины, имевшая весьма необычные свойства. Линза простиралась в одном направлении на 600 футов и по меньшей мере на 300 футов в перпендикулярном к нему направлении. Ее мощность была равна около 17 футов. В пределах этой линзы пылеватая глина обладала весьма высокой естественной влажностью wn, которая колебалась в пределах 100—169%. Соответствующее значение предела текучести wL было также очень высоким — 140—220%. Предел пластичности wp колебался в пределах 70—170%. Необычные свойства глины определялись высокими значениями предела усадки ws=60/125% и прочности на сжатие в одноосном напряженном состоянии (см. рис. 11.11). Таким образом, образец с wn=169% и wL=174% разрушался при относительной деформации 4% (хрупкое разрушение, см. п. 7.10) и удельном давлении 2,65 т/фут2. Коэффициент структурной прочности («чувствительности») глин был значительным: S=5,5 и S'=17,7. Образец был представлен только на 30% частицами размера глинистых, на 40% — пылью и на 30% — песком. Кривые «сжатие — время», полученные из компрессионного испытания, характеризовались почти прямыми линиями.

Заметим, что все образцы с этими необычными свойствами содержали небольшие вкрапления белого вещества, окраска которого в течение нескольких минут после извлечения на воздух становилась светло-голубой. Это вещество было изучено профессором геологии Принстонского университета Е. Семпсоном путем визуального осмотра и анализа с помощью рентгеновских лучей и определено как вивианит. Это дало ключ для дальнейшего изучения данного явления. Проф. Н.X. Фермен обнаружил в образцах грунта значительное содержание фосфатов. Это подтвердило определение, так как вивианит содержит до 27% фосфатов (Р2О5). Он содержит также до 35% окислов железа Fe2O3 и FeO. По утверждению Уинтеркорна, эти вещества вызывают цементацию зерен грунта в присутствии воды, которая создает необычное сочетание высокой прочности и весьма рыхлой структуры грунта. Затем Е. Семпсоном в лаборатории физики грунтов, руководимой Уинтеркорном, была предпринята попытка искусственно воспроизвести такие условия. Возможно, что дальнейшие исследования смогут привести к разработке практического метода подводного закрепления намывных материалов.

Следует указать на одну из наиболее важных характеристик этого необычного естественного грунта. Несмотря на то что давление на грунт перекрывающих слоев в любой период его прошедшей истории не превышало 0,45 т/фут2 и грунт никогда не подвергался высушиванию, нагрузка предварительного уплотнения грунта по его состоянию могла оказаться в 12,5 раза выше, вплоть до 5,7 т/фут2. Это показывает, что на нагрузку предварительного уплотнения вопреки существующим традиционным убеждениям могут оказывать значительное влияние и иные факторы, отличные от гравитационного уплотнения или капиллярности в период усыхания породы.