 |
Главная |
Приведите классификации подземных вод. Сформулируйте основные законы фильтрации подземных вод. Объясните причины агрессивности воды к бетону и металлу
 2019-11-21 |
 274 |
 Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Объясните значение инженерной геологии для строительства железных и автомобильных дорог, трубопроводного транспорта, промышленных и гражданских сооружений и их эксплуатации. Опишите строение Земной коры. Охарактеризуйте элементы категории сложности инженерно-геологических условий по СП 47 13330-2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения», Приложение А (обязательное), по анализу элементов геологической среды.
Инженерная геология является одной из геологических дисциплин. Она разрабатывает широкий круг научных и практических проблем, решает многие задачи, возникающие при проектировании, строительстве сооружений (железных и автомобильных дорог, трубопроводного транспорта, тоннелей, плотин, мостов, дорог и различных промышленных и гражданских зданий) и при проведении инженерных работ по улучшению территорий (осушение борьба с оползнями, карстом и другими геологическими явлениями).
Известно, что всякое инженерное сооружение должно быть возведено с наименьшими затратами рабочей силы, материалов и времени. Одновременно оно должно обладать высокой прочностью и устойчивостью. Иногда возводимые сооружения вызывают возникновение новых природных геологических процессов и изменение существующих. Поэтому оценка природных условий района строительства является важнейшим условием его успешности. Чтобы обезопасить сооружение от деформации и разрушения в каждом случае следует определить возможность появления процессов, которые могут непредсказуемо проявить 
ся впоследствии. При этом опасны не столько неблагоприятные геологические условия, сколько их недостаточное знание. Поэтому при возведении сооружений необходимо проведение тщательных и весьма детальных инженерно-геологических изысканий, которые бы позволили вскрыть всю сложность геологического строения и предупредить проектировщиков от ошибок и недоучета геологических особенностей и физико-механических свойств горных пород в местах постройки, а также предусмотреть необходимые профилактические мероприятия, предохраняющие сооружения от различных деформаций и обеспечить их нормальную эксплуатацию.
Проведение инженерно-геологических изысканий при изучении районов строительства дает возможность при проектировании сооружений учесть все природные особенности места строительства и выбрать наиболее благоприятные участки. Для организации инженерно-геологических изысканий и последующего инженерно-геологического заключения следует получить ясное представление о геологическом строении местности, т.е. стратиграфии, тектонике, литологии, физико-геологических процессах, получивших развитие в данном районе. Правильно установленная стратиграфия определяет положение горных пород, обладающих различными физико-механическими свойствами, и тем самым является необходимой для оценки условий размещения сооружения. Роль тектоники в оценке инженерно-геологических условий места возведения сооружения очень велика. Тектонические нарушения горных пород создают иногда настолько трудные условия для строительства, что приходится искать мероприятия, позволяющие с безопасностью возводить сооружение, или определять другое место для его возведения.
Сложные формы залегания пород вызывают чрезвычайную изменчивость инженерно-геологических условий. Весьма значительна роль гидрогеологических особенностей в инженерно-геологических работах.
Инженерно-геологические изыскания выполняются при составлении проекта любого инженерного сооружения или хозяйственного использования территории. Материалы изысканий служат обоснованием проекта, поэтому в них освещаются геологические условия и оцениваются все факторы, влияющие на выбор места расположения сооружения, условия его строительства, эксплуатации и реконструкции.
Категории сложности инженерно-геологических условий по СП 47 13330-2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 – КАТЕГОРИИ СЛОЖНОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
| Факторы | I (простая) | II (средней сложности) | III (сложная) |
| Геоморфологические условия | Площадка (участок) в пределах одного геоморфологического элемента. Поверхность горизонтальная, нерасчлененная | Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная. слабо расчлененная | Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов разного генезиса. Поверхность сильно расчлененная |
| Геологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой | Не более двух различных по литологии слоев, залегающих горизонтально или слабо наклонно (уклон не более 0,1). Мощность выдержана по простиранию. Незначительная степень неоднородности слоев по показателям свойств грунтов, закономерно изменяющихся в плане и по глубине. Скальные грунты залегают с поверхности или перекрыты маломощным слоем нескальных грунтов | Не более четырех различных по литологии слоев залегающих наклонно или с выклиниванием. Мощность изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине. Скальные грунты имеют неровную кровлю и перекрыты нескальными грунтами | Более четырех различных по литологии слоев. Мощность резко изменяется. Линзовидное залегание слоев. Значительная степень неоднородности по показателям свойств грунтов, изменяющихся в плане или по глубине. Скальные грунты имеют сильно расчлененную кровлю и перекрыты нескальными грунтами. Имеются разломы разного порядка |
| Гидрогеологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой | Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный горизонт подземных вод с однородным химическим составом | Два и более выдержанных горизонтов подземных вод. местами с неоднородным химическим составом или обладающих напором и содержащих загрязнение | Горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, с неоднородным химическим составом или разнообразным загрязнением. Местами сложное чередование водоносных и водоупорных пород. Напоры подземных вод и их гидравлическая связь изменяются по простиранию |
| Геологические и инженерно-геологические процессы, отрицательно влияющие на условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений | Отсутствуют | Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов | Имеют широкое распространение и (или) оказывают решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов |
| Специфические грунты в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой | Отсутствуют | Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов | Имеют широкое распространение и (или) оказывают решающее влияние на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов |
| Техногенные воздействия и изменения освоенных территорий | Незначительные и могут не учитываться при инженерно-геологических изысканиях и проектировании | Не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений и проведение инженерно-геологических изысканий | Оказывают существенное влияние на выбор проектных решений и осложняют производство инженерно-геологических изысканий в части увеличения их состава и объемов работ |
Примечание: Категории сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать по совокупности факторов, указанных в табл. 1.1. Если какой-либо отдельный фактор относится к более высокой категории сложности и является определяющим при принятии основных проектных решений, то категорию сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать по этому фактору. В этом случае должны быть увеличены объемы или дополнительно предусмотрены только те виды работ, которые необходимы для обеспечения выяснения влияния на проектируемые здания и сооружения именно данного фактора.
Строение Земли и состав земной коры
В целом планета Земля имеет форму геоида, или сплюснутого у полюсов и экватора эллипсоида, и состоит из трех оболочек.
В центре находится ядро (радиус 3400 км), вокруг которого располагается мантия в интервале глубин от 50 до 2900 км. Внутренняя часть ядра предполагается твёрдой, железо — никелевого состава. Мантия находится в расплавленном состоянии, в верхней части которой располагаются магматические очаги (рис. 1.1).
Рисунок 1.2 – Строение земной коры
На глубине 120-250 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.
Выше мантии находится земная кора, мощность которой резко изменяется на материках и в океанах. Подошва коры (поверхность Мохоровичича) под континентами находится на глубине в среднем 40 км, а под океанами — на глубине 11-12 км. Поэтому, средняя мощность коры под океанами (за вычетом толщи воды) составляет около 7 км.
Земную кору слагают горные породы, т. е. сообщества минералов (полиминеральные агрегаты), возникшие в земной коре в результате геологических процессов. Минералы — природные химические соединения или самородные элементы, обладающие определенными химическими и физическими свойствами и возникшие в земле в результате химико-физических процессов. Минералы делятся на несколько классов, каждый из которых объединяет десятки и сотни минералов. Например, сернистые соединения металлов образуют класс сульфидов (200 минералов), соли серной кислоты формируют 260 минералов класса сульфатов. Существуют классы минералов: карбонатов, фосфатов, силикатов, последние из которых наиболее широко распространены в земной коре и образуют более 800 минералов.
Типы горных пород, составляющих земную кору
Итак, горные породы – природные агрегаты минералов более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Форма, размеры и взаимное расположение минеральных зерен обусловливают структуру и текстуру горных пород.
По условиям образования (генезиса) различают: осадочные, магматические и метаморфические породы.
Строение земной коры
Земная кора условно подразделяется на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Строение земной коры по М.В. Муратову)
показано на рис. 1.
Рис. 1. Схема строения земной коры (по М.В. Муратову)
1 – вода, 2 – осадочный слой, 3 – гранитный слой, 4 – базальтовый слой, 5 – глубинные разломы, магматические породы, 6 – мантия,
М – поверхность Мохоровичича (Мохо), К – поверхность Конрада,
ОД – островная дуга, СХ – срединно-океанический хребет
Каждый из слоев неоднороден по составу, однако, название слоя отвечает преобладающему типу пород, характеризующихся соответствующими скоростями прохождения сейсмических волн.
Верхний слой представлен осадочными породами, где скорость прохождения продольных сейсмических волн менее 4,5 км/с. Для среднего гранитного слоя — характерны скорости волн порядка 5,5—6,5 км/с, что экспериментально отвечает гранитам.
Осадочный слой маломощен в океанах, но имеет значительную мощность на континентах (в Прикаспии, например, по геофизическим данным предполагается 20—22 км).
Гранитный слой отсутствует в океанах, где осадочный слой непосредственно залегает на базальтовом. Базальтовый слой - нижний слой земной коры, расположенный между поверхностью Конрада и поверхностью Мохоровичича. Он характеризуется скоростью распространения продольных волн от 6,5 до 7,0 км/с.
На материках и океанах земная кора различается по составу и толщине. Материковая кора под горными сооружениями достигает 70 км, на равнинах — 25-35 км. При этом верхний слой (осадочный) составляет обычно 10—15 км, за исключением Прикаспия и др. Ниже располагается гранитный слой толщиной до 40 км, а в подошве коры — базальтовый слой также до 40 км.
Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровичича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. В общих чертах форма поверхности Мохоровичича представляет собой зеркальное отражение рельефа внешней поверхности литосферы: под океанами она выше, под континентальными равнинами – ниже.
Поверхность Конрада (по имени австрийского геофизика В. Конрада, 1876-1962) - поверхность раздела между "гранитным" и "базальтовым" слоями материковой земной коры. Скорость продольных сейсмических волн при прохождении через поверхность Конрада скачкообразно увеличивается, примерно с 6 до 6,5 км/сек. В ряде мест поверхность Конрада отсутствует, и скорости сейсмических волн возрастают с глубиной постепенно. Иногда, наоборот, наблюдается несколько поверхностей скачкообразного возрастания скоростей.
Океаническая кора тоньше материковой, и имеет двухслойное строение (осадочный и базальтовый слои). Осадочный слой обычно рыхлый толщиной несколько сотен метров, базальтовый — от 4 до 10 км.
В переходных областях, где находятся окраинные моря и имеются островные дуги, выделяется так называемый переходный тип коры. В таких участках континентальная кора переходит в океаническую, и характеризуется средними значениями толщин слоев. При этом, под окраинным морем, как правило, отсутствует гранитный слой, а под островной дугой он прослеживается.
Островная дуга – подводный горный хребет, вершины которого поднимаются над водой в виде дугообразного архипелага. Островные дуги являются частью переходной зоны от материка к океану; характеризуются сейсмической активностью и вертикальными движениями земной коры.
Срединно-океанические хребты – крупнейшие формы рельефа дна мирового океана, образующие единую систему горных сооружений протяжённостью свыше 60 тыс. км, с относительными высотами 2—3 тыс. м и шириной 250–450 км (на отдельных участках до 1000 км). Представляют собой поднятия земной коры, с сильно расчленёнными гребнями и склонами; в Тихом и Северном Ледовитом океанах срединно-океанические хребты расположены в краевых частях океанов, в Атлантическом — посередине.
2. Дайте определение основных генетических групп горных пород (магматических, осадочных и метаморфических). Охарактеризуйте каждую группу как основание сооружений и строительный материал. Опишите породы (табл. 1), отвечая на вопросы, помещенные в примечании к этой таблице.
1. Осадочные горные породы
Генезис осадочных пород — либо результат разрушения и переотложения ранее существовавших горных пород, либо выпадение осадков из водных растворов (различные соли), либо — результат жизнедеятельности организмов и растений. Характерной чертой осадочных горных пород является их слоистость, отражающая изменяющиеся условия отложения геологических осадков. Составляют около 10 % массы земной коры и покрывают 75 % поверхности Земли. С осадочными горными породами связано 3/4 полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота, платины, алмазов, фосфориты, стройматериалы). В зависимости от исходного материала осадочные породы подразделяются на обломочные (терригенные), хемогенные, органогенные (биогенные) и смешанные.
Обломочные породы образуются за счёт накопления обломков разрушившихся горных пород, т.е. это породы, состоящие из обломков более древних горных пород и минералов. По величине обломков различают грубообломочные (глыбы, щебни, гравий, галька), песчаные (песчаники), пылеватые (алевриты, алевролиты) и глинистые породы. Наиболее широко распространены в земной коре такие обломочные породы, как пески, песчаники, алевролиты, глины.
Хемогенные породы являются химическими соединениями, которые образуются в результате выпадения из водных растворов. К ним относятся: известняки, доломиты, каменные соли, гипс, ангидрит, железные и марганцевые руды, фосфориты и др.
Органогенные породы накапливаются в результате отмирания и захоронения животных и растений, (биогенные породы) - осадочные горные породы, состоящие из остатков животных и растительных организмов или продуктов их жизнедеятельности (известняк-ракушечник, мел, ископаемые угли, горючие сланцы и др.).
Породы смешанного генезиса, как правило, образуются за счёт различного сочетания всех рассматриваемых выше факторов. Среди этих пород выделяются песчаные и глинистые известняки, мергели (сильно известковые глины) и др.
2. Магматические горные породы
Генезис магматических пород — результат застывания магмы на глубине или на поверхности. Магма, являясь расплавленной и насыщенной газообразными компонентами, изливается из верхней части мантии.
В состав магмы, в основном, входят следующие элементы: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий, водород. В небольших количествах в магме присутствуют: углерод, титан, фосфор, хлор и др. элементы.
Магма, внедряясь в земную кору, может застывать на различной глубине или изливаться на поверхность. В первом случае образуются интрузивные породы, во втором — эффузивные. В процессе остывания горячей магмы в слоях земной коры происходит образование минералов различной структуры (кристаллической, аморфной и др.). Эти минералы формируют горные породы. К примеру, на большой глубине при застывании магмы образуются граниты, на сравнительно небольшой глубине — кварцевые порфиры и т. д.
Эффузивные породы образуются при быстром застывании магмы на поверхности Земли или на морском дне. Примером могут служить туфы, вулканическое стекло.
Интрузивные горные породы – магматические горные породы, образовавшиеся в результате застывания магмы в толще земной коры.
Магматические горные породы по содержанию SiO2 (кварц и другие соединения) делятся на: кислые (SiO2 более 65 %), средние — 65-52 %, основные (52-40 %) и ультраосновные (менее 40 % SiO2). По содержанию в породах кварца изменяется окраска пород. Кислые обычно имеют светлую окраску, основные и ультраосновные — темную до черной. К кислым породам относятся: граниты, кварцевые порфиры; к средним: сиениты, диориты, нефелиновые сиениты; к основным: габбро, диабазы, базальты; к ультраосновным: пироксены, перидотиты и дуниты.
3. Метаморфические горные породы
Метаморфические породы образуются в результате воздействия высоких температур и давлений на горные породы другого первичного генезиса (осадочные или магматические), т. е. за счёт химических преобразований под действием метаморфизма. К метаморфическим породам относятся: гнейсы, кристаллические сланцы, мрамор. К примеру, мрамор образуется за счёт метаморфизма первичной осадочной породы — известняка.
Скальные, магматические, метаморфические и осадочные породы являются хорошими основаниями зданий и сооружений, так как обладают жесткими связями, высокой прочностью и большой несущей способностью.
Монолитные или слабо трещиноватые скальные породы длительно удерживают крутые и вертикальные откосы, если только плоскости трещиноватости или напластования в массиве не наклонены в сторону падения склона, к оси выемки, к карьеру или котловану. При развитой трещиноватости склоны могут обваливаться, а из откосов будут происходить вывалы, сам откос может обрушиться. Породы, растрескивающиеся при выветривании, держат только пологие откосы, с которых не осыпается и не соскальзывает накапливающий мелки материал. Часто наиболее трещиноватые породы, обладающие сланцеватой или полосчатой текстурой - глинистые гнейсы, хлоритовые сланцы и др.
Из обломков скальных пород можно возводить земляные сооружения. Если порода легко выветривается или размокает, то из нее не рекомендуется возводить плотины, дамбы, подтопляемые насыпи. Относительно быстро размокают и выветриваются некоторые мергели, мел, аргиллиты, алевролиты, глинистые сланцы, трепел и другие породы.
Метаморфические и магматические горные породы с древнейших времён используются в строительстве в естественном виде, пройдя лишь поверхностную обработку:
Многие горные пород применяют в качестве различных строительных материалов. В табл. 1.2 указаны важнейшие свойства и область применения широко распространенных горных пород в качестве строительных материалов.
Таблица 1.2 – Применение горных пород в строительстве
| Порода | Объемная масса, кг/м3 | Предел прочности при сжатии, МПа | Применение в строительстве |
| Гранит | 100-300 | Облицовочные плиты, лестничные ступени, полы, бортовые камни, щебень, памятники, гидротехнические сооружения | |
| Сиенит | 2400-2900 | 150-200 | |
| Диорит | 2700-2900 | 180-300 | Дорожные камни, облицовочные плиты |
| Габбро | 2800-3100 | 100-280 | Гидротехнические сооружения, щебень, облицовочные плиты |
| Кварцевый порфир | 2400-2600 | 130-180 | Щебень, штучный камень |
| Диабаз | 2800-3000 | 200-300 | Щебень, штучный камень, плиты, брусчатка, облицовочный материал |
| Базальт | 2700-3300 | 100-500 | Дорожные покрытия |
| Порфирит | 2200-2800 | 60-240 | Облицовочный материал, щебень, брусчатка |
| Пемза | 400-1400 | 0,4-2,0 | Теплоизоляционный материал, активная добавка к извести и цементу |
| Вулканический туф | 1250-1350 | 8-19 | Крупные стеновые блоки, облицовочный материал, добавки к воздушной извести и цементу |
| Песчаник кремнистый | Различная | До 200 | Щебень, облицовка опор мостов и зданий, дорожные покрытия |
| Конгломерат, брекчия | То же | Различный | Щебень, штучный камень, облицовочный материал |
| Гипс | То же | То же | Облицовочный материал внутренних стен зданий |
| Ангидрит | То же | То же | Облицовочный материал внутренних стен, вяжущие материалы |
| Известковый туф | То же | То же | Штучный камень, щебень для легких бетонов |
| Известняк | 1700-2600 | 10-100 | Щебень, облицовочные плиты, архитектурные детали, известь, портландцемент |
| Известняк-ракушечник | 900-2000 | 0,4-15 | Стеновые камни и блоки, заполнитель легких бетонов |
| Доломит | Различная | Различный | Щебень, облицовочные плиты, вяжущие материалы |
| Мел | То же | То же | Малярные работы, замазка, известь портландцемент |
| Трепел, диатомит | 400-1200 | То же | Теплоизолирующие материалы, легкий кирпич, гидравлические вяжущие, активные минеральные добавки и бетоны |
| Глинистый сланец, филлит | Различная | То же | Кровельные материалы |
| Гнейс | То же | То же | Бутовые камни для фундаментов зданий |
| Мрамор | То же | До 300 | Облицовка внутренних стен зданий |
| Кварцит | То же | До 400 | Облицовка зданий и опор мостов |
| Песок и гравий | С содержание не более 1-2% частиц мельче 0,1 мм | Заполнители бетонов |
Таблица 1.2 – Характеристика горных пород
| Порода | Происхождение | Минералогический состав | Структура | Текстура | Цвет | Реакция с HCl | Физико-механические свойства | Применение в промышленности строительстве |
| 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Сиенит | магматическая (изверженная) порода | полевые шпаты (ортоклаз или микроклин с плагиокла-зом), пироксен, роговая обманка, биотит | полнокристалличес-кая, равномер-нозернис-тая или порфиро-видная | массивная, редко гнейсовид-ная | розовый, красный, светло-серый, белый | нет | склонен к выветриванию, удельный вес (плотность) от 2600 до 2750 кг/куб. м., прочность на сжатие 150-300 МПа | как облицовочный материал для кладки монументальных сооружений, набережных, цоколей зданий, колон, мостовых опор; как бутовый, отделочный камень, как щебень в качестве балласта, дорожного покрытия и инертного заполнителя в бетон; используется в стекольном производстве, кожевенной и текстильной отрасли |
| Мергель | Осадочное, образуется в морских и озерных условиях | карбонатно-глинистый состав, состоит из 50…70 % кальцита (реже доломита) и 25…50 % глинистых частиц | землистая | массивная | серый, белый, розовый, желтоватый, красноватый, зеленоватый | Вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты, оставляя после реакции темное пятно | Скальный грунт, неводостоек, неморозостоек, склонен к набуханию | сырье для производства теплоизоляционного материала – минеральной ваты, служит наполнителем для производства бетона и строительных блоков, идет на производство портланд-цемента |
| Кварцит | метаморфическая | Кварц 70-80%, слюда, плагиоклазы, тальк | зернистая | массивная, сланцеватая, пятнистая | Белый, серый, красноватый | высокая плотность, прочность, низкое водопоглоще-ние, твёрдость - 7, огнеупорность до 1770 °C; Высокая устойчивость к выветриванию, трудный для мех. обработки | для изготовления динаса и как флюс (в металлургии); кислотоупорный материал, строительный (в том числе декоративный) камень. | |
| Известняк | осадочное (хемоген-ное, органоген-ное, смешанное) | кальцит, примеси: глина, песок, доломит, кварц, пирит, битум | от крупно- до мелкозернистой | плотная, пористая, кавернозная | сероватый, красноватый, черный | растворяется в НCI с шипением на холоде | Растворим в воде, не морозостойкий Известняки, содержащие кремнезем, более прочны и стойки, чем другие виды известняков | Как строительный вяжущий материал, для создания скульптур; обжиг известняка даёт негашёную известь; как щебень, который используется в дорожном строительстве и в производстве бетонов. как флюс; в виде бутового камня (для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом), плит и фасонных деталей для облицовки стен, цоколей и карнизов, ступеней, а также в качестве щебня для бетона, основания для дорог и сырья для получения извести и портландцемента. |
3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений (табл. 2).
Таблица 3.1 – Характеристика дисперсных грунтов
| Класс грунтов | Свойства грунтов |
| Дисперсные грунты | Главные физические свойства: |
| – прочность (сопротивление грунтов сдвигу); | |
| – плотность; | |
| – влажность; | |
| – пористость; | |
| – гранулометрический состав. | |
| Дополнительные характеристики: | |
| – пластичность; | |
| – консистенция; | |
| – просадочность; | |
| – пучение; | |
| – набухание; | |
| – усадки. |
Таблица 3.2 – Характеристика скальных грунтов
| Физические | Механические |
| Плотность ,т/м3 Коэффициент размягчения крз Степень растворимости в воде Степень выветрелости квс Коэффициент трещиноватости Ктр Пористость n ,% | Прочность - сопротивление одноосному сжатию RC , МПа Деформативность - модуль деформации Е, МПа |
Таблица 3.3 – Характеристика нескальных грунтов
| Физические | Механические |
| Гранулометрический состав | Прочность - временное |
| Плотность сухого грунта | сопротивление сжатию RC . МПа |
| ,т/м3 | Сопротивление сдвигу С (кПа), |
| То же частиц , т/м3 | (град) |
| Влажность природная W | Деформативность - модуль |
| Степень влажности S | деформации Е, МПа |
| Пористость n ,% | |
| Коэффициент пористости е | |
| Число пластичности l р ,% | |
| Показатель консистенции ll | |
| Коэффициент фильтрации кф, | |
| м/сут |
Плотность грунта (ρ), г/см3 – это отношение общей массы образца грунта при естественной влажности и строении, к занимаемому образцом объёму. Плотность грунта зависит от минералогического состава, влажности и пористости.
,
где ρ — плотность грунта, г/см3;
m — масса грунта с естественной влажностью и сложением, г;
V — объём, занимаемый грунтом, см3.
Плотность минеральной части грунта (ρск) – это отношение веса минеральных частиц или веса абсолютно сухого грунта к весу воды при 4°С, взятой в объеме, равном объему частиц.
Пористость (n) в % – наличие в грунтах мелких пустот.
Количественно пористость обычно выражают процентным отношением объема пустот (V) к общему объему грунта (V):
Коэффициент пористости (e) определяется по формуле:
,
где ρs — плотность частиц грунта, г/см3;
ρd — плотность сухого грунта, г/см3.
Влажность (W) – количество воды, содержащейся в порах грунта в условиях его естественного залегания. Величина естественной влажности является важной характеристикой физического состояния грунта, определяющей его прочность и поведение под нагрузками от сооружений.
Влагоемкость (Wемк) – способность грунтов вмещать и удерживать максимальное количество воды, обусловленная их структурными особенностями и, прежде всего, той или иной категорией пористости
Коэффициент фильтрации (Kф) – это скорость фильтрации воды при гидравлическом градиенте i = 1 (см/сек; м/сут).
Коэффициент размягчаемости (Kр) – показатель водоустойчивости скальных и полускальных горных пород, численно равный отношению временного сопротивления сжатию образца породы после насыщения водой к временному сопротивлению сжатию образца до насыщения водой.
Временное сопротивление сжатию (Rсж), или предел прочности на сжатие – есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности) механического напряжения, превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) сожмет тело из конкретного материала — тело разрушится или неприемлемо деформируется.
Сцепление (С) – взаимное притяжение частиц, слагающих связные грунты, вызываемое цементацией частиц, водно-коллоидными связями, непосредственным взаимодействием частиц. Это прочностная характеристика, определяемая как сопротивление структурных связей нескальных грунтов любому перемещению связываемых ими частиц.
Угол внутреннего трения (f) – характеризует соотношение между нормальным и сдвиговым напряжениями внутри массива, трение между частицами грунта и в большей степени зависит от величины вертикального давления на грунт.
Модуль общей деформации (Ео) – это коэффициент пропорциональности линейной связи между приращениями давления на образец и его относительной линейной обшей деформацией. Это деформационная характеристика грунта, обобщенно учитывающая упругие и остаточные деформации при одноразовом загружении грунтового основания сжимающей нагрузкой.
Таблица 3.4 – Основные физико-механические свойство горных пород (пример таблицы в ответе на вопрос)
| ρ г/см3 | n | W % | Kф м/сут | Rсж МПа | С, КПа | f° | Ео, МПа | |
| Мрамор | 2,6 – 2,84 | 0,09 – 2,97 | 0,01 | – | 35 - 300 | – | – | 400 |
| Песок | 1,2 – 1,45 | 6,0 – 52,0 | 0,1– 0,4 | 12,0 – 18,0 | – | – | 12 | 18 |
| Суглинок тугопластичный | 1,98 – 2,1 | 28 | 0,1 – 0,2 | 0,1 – 1,5 | – | 27 | 22 | 8 |
Болотные отложения
Болото — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Это недостаточность кислорода, более низкая, чем на окружающей территории температура, сниженная активность микроорганизмов — все эти условия приводят к образованию торфа.
Болота возникают двумя основными путями: из-за заболачивания почвы или же из-за зарастания водоёмов. Непременным условием образования болот является постоянная избыточная влажность. Одна из причин избыточной увлажнённости и образования болота состоит в особенностях рельефа — наличие низин, куда стекаются воды осадков и грунтовые воды; на равнинных территориях отсутствие стока — все эти условия приводят к образованию торфа.
В зависимости от условий водно-минерального питания болота подразделяют на
– низинные — тип болот с богатым водно-минеральным питанием, в основном за счёт грунтовых вод. Расположены в поймах рек, по берегам озёр, в местах выхода ключей, в низких местах;
– верховые — расположены обычно на плоских водоразделах, питаются только за счёт атмосферных осадков, где очень мало минеральных веществ, вода в них резко кислая;
– переходные — с растительностью, занимающей промежуточное положение.
На рис. 3.1 приведены схемы типов болот по условиям их залегания.
2019-11-21 274 Обсуждений (0)
