геология участка Геологические изыскания

инженерно-геодезические изыскания Геодезические изыскания

георадорное исследование Георадарное обследование

экологические исследования в строительстве Экологические исследования

Page
Menu
Геологические изыскания главная > Инженерная геология

Инженерная геология для студентов и специалистов

 Данный раздел содержит информацию, которая может быть полезна студентам инженерно-геологических факультетов строительных ВУЗов а так же начинающим специалистам в этой области.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ, ч.I

 

Откуда произошли грунты.

 
 
Образование магматических горных пород явилось следствием остывания раскаленной магмы, а также произошло при участии разнообразных горнообразующих процессах на ранних стадиях развития Земли.. В результате воздействия физических и химических факторов, а так же благодаря естественному процессу выветривания они медленно трансформировались в довольно рыхлые горные породы. Мелкораздробленные фракции горных пород постепенно смещались в нижние слои земной поверхности, где и откладывались, образуя при этом разнообразные типы осадочных горных пород. В ряде случаев в результате естественных причин  они оказались близко к земной поверхности, и в тех случаях под действием химического фактора произошло образование крупноскелетных и мелкодисперсных грунтов.
геологические изыскания оперируют понятием "грунты" как названием верхних слоёв коры выветривания литосферы и обычно к ним относят  скальные, полускальные и рыхлые виды горных пород.
Весьма часто верхние слои земной коры сложены  из крупнообломочных, песчаных, пылевато-глинистых, органогенных и техногенных грунтов. В нижних слоях земной  поверхности  почти повсеместно распространены дисперсные грунты. Основная масса дисперсных грунтов появилась в процессе накопления продуктов физических и химических выветриваний. Другие же грунты появились в результате отложения веществ органического происхождения  (к примеру торф), а также в следствии искусственной отсыпки или намыва материалов различного характера (так называемые «техногенные отложения»). Результатом процессов физического выветривания стало образование крупнообломочных и песчаных грунтов. Минералы же, составляющие мелкодисперсную фракцию пылевато-глинистых грунтов образовались в основном в процессе биологического и химического выветриваний. Инженерная геология как раз и является той прикладной частью обширной науки "геология", которая занимается изучением грунтов применительно к строительству и даёт наиболее полное представление о параметрах геологии участка.
инженерная геология пробы грунтов.

Из чего состоят грунты


В значительной части случаев грунты могут состоять из 3х основных составных частей: твердых частиц, собственно воды и воздуха (или других атмосферных газов), то есть главные их компоненты могут находиться в 3х возможных в земных условиях фазах: твердой, жидкой или газообразной. Внутреннее соотношение этих частей и обусловливает основные физические и химические свойства грунтов.
В тех случаях, когда грунты состоят из твердых частиц, все пустоты между которыми заполнены жидкостью, то они представляют из себя двухфазную систему. В основном же в грунтах кроме твердых частиц и жидкости присутствует также и воздух или другой газ, который может быть растворенным в воде, или находящийся в ней в виде пузырьков. Грунты такого типа являются трехфазными системами.
В промерзших грунтах, во всех случаях обычно содержится так же и лед. Он обуславливает некоторые специфические свойства таких грунтов, которые обязательно необходимо учитывать проводя геологические изыскания для строительства, особенно при проведении строительных работ в районах крайнего Севера, где широкое распространение имеет вечная мерзлота.. Такие мерзлые грунты называются четырехфазными системами.
В ряде случаев в определенных видах грунтов, могут присутствовать так же и органические вещества, представляющие из себя различные растительные остатки или даже гумус. Присутствие даже весьма малых количеств таких примесей в грунтах существенно влияют на его свойства. Производя инженерные геологические изыскания в таких условиях эти факторы обязательно должны быть учтены во избежании проблем в пеприод эксплуатации уже построенных зданий.

 Влияние воды на свойства грунтов

Наличие воды в пылевато-глинистых грунтах весьма серьезно влияет на все свойства грунтов, которые находятся в зависти в первую очередь от ее процентного содержания.
Присутствие между частицами пылевато-глинистых грунтов связанной воды во многом определяет такой параметр, как ее пластичность. Прочность грунтов определяется при этом толщиной водяной пленки – чем она толще, тем прочность грунта меньше. Вариация толщины водяных пленок ведет к изменению его агрегатного состояния: от практически почти жидкого, до абсолютно твердого состояния.
Подмокание пылевато-глинистых грунтов приводит к возрастанию толщины водяных пленок между твердыми частицами и как следствие увеличивается объем грунтов.

Особенности физико-механических характеристик грунтов

Зерновой (гранулометрический) состав. Под зерновым составом грунтов подразумеваются соотношение массовых характеристик групп частиц различных фракций к полной массе совершенно сухого грунта. По результатам анализа зернового состава изучаемой породы возможно получить в первом приближении характеристики по водопроницаемости песчаных грунтов; по имеющимся у геолога данным так же предполагается проведение оценки вероятности вымывания мелких фракций песчаных частиц грунтов из-под основания фундаментов зданий и оценены некоторые другие приблизительные параметры. Основываясь на имеющихся результатах изучения зернового состава породы, дается оценка применимости пород для использования в качестве материала для приготовления бетона, строительства земляных плотин, дамб и различных других сооружений..
При проведении исследования зернового состава пород применяются следующие методики анализа:
1. Механический анализ. Производится путем фракционирования образцов породы, на различные по своему размеру частицы. По завершении фракционирования вычисляют процентное соотношение частиц каждой фракции в исследуемом образце грунта.
2 Ситовый анализ. Делается путем просеивания частиц породы через набор калиброванных сит различной частоты (величины отверстий в них).. Метод в основном применяется для проведения анализа песков.
3. Метод Сабанина. В его основании лежит принцип разделения фракций по времени оседания частиц, взвешенных в статичной жидкости. Этот метод применяется при проведении анализа глинистых или пылеватых песчаных грунтов..
5. Пипеточный метод. Основан на проведении отбора специальной пипеткой проб взвеси частиц, не успевших осесть за определенный промежуток времени в процессе оседания. Используется при осуществлении анализа глинистых пород.
6. Ареометрический метод. Результаты получаются путем измерения специализированным ареометром плотности взвешенных в жидкости частиц породы, меняющейся по мере их оседания их в воде.
7. Метод Рутковского. Принцип этого метода основан на особенности глинистых фракций, приводящей к их набуханию в жидкой среде и на разнице времени оседания частиц в жидкости в корреляции от их диаметра их фракций. Применяя этот способ, можно разделить породу на 3 фракционные группы: глинистую, пылеватую, песчаную.
Обычно механический анализ используется для связных и несвязных горных пород, с размером фракций не крупнее 20 мм.
Такие важные параметры, как плотность и пористость грунтов, являются одними из главных физической характеристик породы. Формула величины плотности породы определяется как отношение массы породы, ( с включенной массой воды, содержащейся в порах породы), к занимаемому ей объему.
Значение величины отношения общей массы сухого грунта к объему его твердой части, называется плотностью частиц грунта . Величина значение плотности частиц грунта у различных горных пород может иметь весьма большой разброс и для любой группы пород определяется главным образом ее минералогическим составом. В итоге величина плотности зависит от всех трех факторов: минералогического состава, влажности, и конечно, пористости.
Пористость пород есть совокупность всех пустот и свободных промежутков между минеральными частицами, слагающими породу. Величину пористости n принято выражать как процентное соотношения объема пустот к величине общего объема породы.
Величина, получаемая в результате деления массы воды, содержащейся в порах, на массу сухой породы, называется влажностью породы. Этот параметр является весьма существенной характеристикой физического состояния породы, во многом влияющий на ее прочность и некоторые другие её свойства при применении в инженерных целях.
Пластичностью породы принято называть способность породы к изменению своей формы под воздействием внешних сил, иными словами деформироваться без разрыва сплошности и сохранять первоначальную форму после прекращения воздействие внешних сил.
Величина деформируемости глинистых горных пород под воздействием внешних факторов силы в значительной мере зависит от их консистенции ( в т.ч.относительной влажности). Для выражения в числовых значениях пределов влажности породы, при которых она может обладать пластичностью, существуют понятия о пределах пластичности - верхнем и нижнем.
Нижним пределом пластичности горных пород считается такая величина влажности для глинистой породы, при которой в результате скатывания в жгутики толщиной три миллиметра, глинистое тесто, замешанное на дистиллированной воде, начинает раскрашиваться из-за потери своей пластичности.
Верхним пределом пластичности горных пород считается такая величина влажности для глинистой породы, при которой, положенное в ёмкость глинистое тесто и разъединенное глубокой бороздой, объединяется в один объем после нескольких легких покачиваний ёмкости с породой рукой. При увеличении степени влажности, глинистое тесто сливается без механического воздействия или при одном-двух легких покачиваниях ёмкости с образцом породы..
Набухание – это способность глинистых грунтов при увеличении их насыщения водой увеличиваться в объеме. Увеличение объемных характеристик образца породы в таких случаях сопровождается появлением в ней давления набухания. Степень набухания породы прямо зависит от содержащихся в ней глинистых и пылевых частицах и их минерального состава и также от химического состава растворенных в воде примесей.
Величина набухания обязательно должна учитываться при проведении строительных работ. В основном набухания породы отмечается в, выемках, котлованах , очень заметно оно при возведении плотин и водохранилищ и других гидротехнических сооружений, так как при этом происходит изменение гидрогеологических условий местности сооружения и возрастает влажность пород за счет постоянно поступающей воды.
Явлением усадки породы называется уменьшение её физического объема под воздействием высыхания. Напрямую зависит от величины естественной влажности породы: чем больше величина влажности, тем естественно, большей будет и усадка.
Способность глинистых пород при контакте со стоячей водой к утере связанности и разрушению с последующим превращением в массу рыхлой консистенции с полной или же частичной утерей несущей способности грунтов, носит название размокания. Явление размокание породы имеет огромное значение для определения ее инженерных качеств. Коэффициент скорости, с которой происходит размокания породы, определяет степень ее устойчивости в водной среде.
С целью получения количественных характеристик размокания пород применяются 2 показателя: 1. это время размокания за которое образец данной породы, помещенный в ёмкость с водой , теряет связность и подвергается разрушению на отдельные структурные фрагменты различного размера; 2.характеристики процесса размокания, отражающие качественный критерий распада исследуемого образца породы.
Породы с ионно-ковалентными кристаллизационными структурными связями в основном относятся к практически не размокаемым. Другой тип пород с отсутствием такого типа связей (дисперсные породы) , наоборот подвержены размоканию. Такие грунты, как плотные суглинки и глины, практически не размокающие в воде, подвержены размыванию исключительно при очень длительном воздействии воды на них. Для размокаемых типов пород, характеризующихся слабыми структурными связями, размывание происходит быстро, причем скорость их размывания определяется способностью к сопротивлению размоканию.

Сжимаемость

Глинистые породы под влиянием внешнего механического воздействия деформируются без их разрушения. Параметры деформации грунтов определяются коэффициентом Пуассона, коэффициентом сжимаемости и консолидации, значением модуля деформации, модулем сдвига и модулем объемного сжатия.
Деформационные особенности дисперсных пород определяются возможностью их сжимаемостью под механической нагрузкой, и обуславливается смещением частиц грунта по отношению друг к другу и естественно изменением в меньшую сторону объема пор по причине деформации частиц породы, жидкости, газа.
При определении модуля сжимаемости пород различают показатели, определяющие зависимость их конечной деформации от величины нагрузки и изменение величины деформации грунтов во времени при постоянной величине нагрузке. К 1й характеристике этих показателей относится коэффициент уплотнения, коэффициент компрессии и модуль осадки , ко 2й – коэффициент консолидации.
Сцепление. Способность оказывать сопротивление сдвигу – одно из важнейших прочностных свойство грунтов, знание параметров которого обязательно для решения инженерно геологических задач. Под воздействием некой внешней механической нагрузки в определенных местах грунта между частицами разрушаются связи, и при этом происходит смещение одних частиц по отношению к другим – порода приобретает способность неограниченной деформации под воздействиями этой нагрузки. Механическое разрушение грунтов происходит в виде перемещения одной части массива породы относительно другой её части.
.

 


Разделы

« Предыдущая ВВЕРХ Следующая »
Page
Menu
Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru