1.Определить понятия «минерал», «кристалл». Укажите формы кристаллов.
2. На какие виды делятся обломочные, в том числе глинистые, осадочные породы по сотсаву и крупности частиц?
3.Опишите процессы выветривания горных пород.
4.Что такое карст, каковы условия и особенности его развития в карбонатных, сульфатных и хлоридных породах.
5.Чем обусловлена прочность различных грунтов : скальных, крупнообломочных , песчаных и глинистых? Какими характеристиками она определяется?
6.Опишите процессы и явления, возникающие при заполнении водоемов.
7.Задачи и способы разведки по выбранному варианту трассы.
Вариант7
1.Масса пустого сосуда емкостью 1 литр равна 220 гр. Масса сосуда с песком 1890 гр. Определите объемную массу песка.
Решение:
mv=1,890-0,2201∙10-3=1670гм3
2.Пользуясь таблицей, определите количество глинистых частиц в грунте, если при раскатывании в шнур он начал разрушаться при диаметре 2мм.
Ответ : 20%.
1.Определить понятия «минерал», «кристалл». Укажите формы кристаллов.
По физическим свойствам и молекулярной структуре твёрдые тела разделяют на три класса: кристаллические, аморфные и композиты.
Кристаллы — твёрдые тела, в которых атомы расположены периодично, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.
Кристаллическая структура, будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам.
Кристаллизация — образование кристаллов из паров, растворов, расплавов, вещества в твёрдом состоянии (аморфном или другом кристаллическом), в процессе электролиза и при химических реакциях. Приводит к образованию минералов.
По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.
Вид кристаллической ячейки льда первым удалось определить Лайнусу Пойлингу в 1935 году.
В такой элементарной ячейке каждый атом кислорода соседствует с четырьмя атомами водорода, причём угол между связями 109,5°, а у воды угол – 105°. Такое различие в углах приводит к искажению формы молекулы, что приводит к тому, что атомы водорода не могут располагаться посредине между атомами кислорода. Элементарная ячейка льда имеет гексагональную структуру, соответствующую шестисторонней симметрии снежинок.
Гексагональная структура льда остается устойчивой при комнатной температуре до температуры плавления. При других температурах и давлениях могут образовываться различного строения снежинки и льдинки.
Разные кристаллы не обязательно формируются разными элементами. Пример, алмаз и графит. Различие в их свойствах связано исключительно с различием их кристаллической структуры.
Минерал – природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами.
Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество.
По высказыванию известного минералога, профессора Санкт-Петербургского горного института Д. П. Григорьева, “минерал – это кристалл”. Ясно, что свойства минералов и горных пород теснейшим образом связаны с общими свойствами кристаллического состояния.
Русский учёный Фёдоров Е. С. установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих всевозможные кристаллические структуры.
К простым кристаллическим решёткам можно отнести
– простую кубическую (частицы располагаются в вершинах куба);
– гранецентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой грани);
– объёмноцентрированную кубическую (частицы располагаются и в вершинах куба и в центре каждой кубической ячейки);
– гексагональную.
Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны.
В зависимости от строения, кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические.
Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов (положительно заряженный ион) и анионов (отрицательно заряженный ион), которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. Ионные кристаллы образуют большинство солей неорганических и органических кислот, оксиды, гидроксиды, соли. В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными (образованные перекрытием пары валентных электронных облаков) связями. Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра.
Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот, белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями. Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений.
Металлические кристаллы образуют чистые металлы и их сплавы. Такие кристаллы можно увидеть на изломе металлов, а также на поверхности оцинкованной жести. Кристаллическая решетка металлов образована катионами, которые связаны подвижными электронами («электронным газом»). Такое строение обусловливает электропроводность, ковкость, высокую отражательную способность (блеск) кристаллов.
Следует разделить идеальный и реальный кристалл
2. На какие виды делятся обломочные, в том числе глинистые, осадочные породы по составу и крупности частиц?
Подавляющему большинству осадочных пород присуща слоистость: многие осадочные породы представляют собой осадки, отлагавшиеся слоями в течение длительного времени. Отдельные слои отличаются друг от друга составом минеральных зерен, их величиной, окраской, плотностью сложения.
В зависимости от условий накопления пластов, различают слоистость горизонтальную, характерную для морских отложений; косую, характерную для речных отложений; диагональную и перекрестную, характерную для эоловых образований (рис. 1). Однако существуют и такие осадочные породы, в которых слоистость не наблюдается (например, в химических и органогенных отложениях).
Рис. 1. Типы слоистости осадочных горных пород:
а – горизонтальная, б – косая, в-диагональная, г – перекрестная
Количество пород осадочного происхождения достаточно велико. По условиям образования их разделяют на три группы:
1) обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению ранее существовавших пород;
2) химические, образовавшиеся в результате выпадения осадков из растворов;
3) органогенные, возникшие как следствие жизнедеятельности организмов.
Многие породы двух последних групп имеют общее происхождение и иногда их называют биохимическими.
Структуру осадочных пород различают по размерам, форме и составу слагающих их частиц.
По размерам различают следующие структуры: крупнообломочная, диаметр частиц, слагающих породу, составляет более 2,0 мм; псаммитовая (песчаная), диаметр частиц 2,0–0,05 мм; алевритовая (пылеватая), диаметр частиц от 0,05 до 0,005 мм; пелитовая (глинистая), диаметр частиц менее 0,005 мм. В случае скопления более или менее одинаковых частиц, структура носит название равномерно-зернистой, в противном случае – разнозернистой. По форме частиц породы бывают с окатанной и неокатанной структурой.
Для химических пород характерны оолитовая (зерна имеют форму шариков), игольчатая, волокнистая, листоватая и зернистая структуры. Породы органического происхождения, состоящие из хорошо сохранившихся раковин или растений, имеют биоморфную структуру.
Текстура осадочных пород чаще всего пористая и компактная (непористая).
Если осадочные породы представляют собой скопление отдельных, не соединенных друг с другом частиц, они называются сыпучими. Когда отдельные более крупные частицы скрепляет тонкозернистый материал, называемый цементом, породы получают название сцементированных и характеризуются компактной текстурой. Цементирование пород может происходить одновременно с их образованием, а также и после, в результате выпадения различных солей из циркулирующих по порам растворов. По составу различают глинистый, битумный, известковый, железистый, кремнистый и другие цементы. Характер цемента в значительной мере обусловливает плотность и прочность сцементированных пород. Самыми слабыми считаются породы на глинистом цементе, а породы же с кремнистым цементом отличаются наибольшей прочностью. Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных осадочных горных пород.
Обломочные горные породы
Они состоят из обломков различных пород и минералов. По величине обломков выделяют:
1) крупнообломочные породы (псефиты), состоящие в основном из обломков диаметром более 2,0 мм;
2) среднеобломочные (псаммиты), состоящие из обломков диаметром от 2,0 до 0,05 мм;
3) мелкообломочные (алевриты), состоящие из обломков диаметром от 0,05 до 0,005 мм;
4) глинистые породы (пелиты), состоящие в основном из частиц диаметром менее 0,005 мм.
Имеется несколько классификаций обломочных пород, в которых размеры указанных выше обломков, относимых к тому или иному виду пород, несколько колеблются.
Крупнообломочные породы. К ним относят породы, состоящие из обломков размером от 2,0 мм до нескольких метров в поперечнике. В зависимости от структуры и текстуры выделяются следующие разновидности пород.
Глыбы – угловатые обломки размером свыше 200 мм, щебень – угловатые обломки размером от 200 до 40 мм и дресва – от 40 до 2,0 мм. Если же обломки указанных размеров окатанны, то их соответственно называют валунами, галькой и гравием.
Сцементированные щебень и дресва называются брекчией, а сцементированные галька и гравий – конгломератом.
Все крупнообломочные породы широко используются в качестве строительных материалов. Необходимо помнить, что названия «валуны», «щебень», «галька» и т.д. не говорят о свойствах пород, а лишь о размерах их обломков, а поэтому в строительстве их следует называть «галька песчаника», «щебень гранита» и т.п.
Среднеобломочные породы. К ним относят широко распространенные в природе пески и песчаники. Пески представляют собой рыхлые скопления обломков размером от 2,0 до 0,05 мм, а песчаники – сцементированные между собой обломки той же величины. В зависимости от величины обломков выделяют следующие фракции, мм: гру-бая (2,0–1,0), крупная (1,0–0,5), средняя (0,5–0,25), мелкая (0,25–0,10) и тонкая (0,10–0,05). По составу обломков пески и песчаники чаще бывают кварцевыми, иногда с примесями полевых шпатов, слюд, глауконита и других минералов.
Крупно- и среднеобломочные породы обычно редко состоят из одной фракции и поэтому для определения их названия в инженерной геологии пользуются классификацией ГОСТ 25100–82, приведенной в табл. 2.
Для установления наименования грунта по табл. 2 необходимо последовательно суммировать проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 200 мм, затем – крупнее 10 мм, далее – крупнее 2,0 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.
Мелкообломочные, или пылеватые породы представлены лессами, лессовидными суглинками, супесями, суглинками.
Лесс – порода, состоящая главным образом из частиц кварца размером 0,05–0,01 мм, с примесьюглинистых частиц (диаметром менее 0,005 мм) и кальцита. Лесс обладает большой пористостью (на долю пустот приходится 40 – 50% объема породы), в сухом состоянии порода прочна и выдерживает без изменения значительные нагрузки. При увлажнении лесс очень быстро теряет связь между составляющими его частицами и уплотняется. Явление уменьшения объема породы при увлажнении называют просадочностью. Уменьшение мощности лесса при увлажнении может достигать 10%, что обычно вызывает разрушение возведенных на нем сооружений.
Мощные толщи лесса (100 м и более) имеются в Северном Китае. Лесс широко распространен также и в СССР (на территории Украины, республик Средней Азии и в ряде районов Сибири).
Лессовидные суглинки отличаются от лессов тем, что в них помимо крупнопылеватьгх частиц (диаметром 0,05–0,01 мм) содержится значительное количество частиц более мелких. Состав же их близок к лессу и они обладают просадочностью.
Супеси – породы, содержащие до 10% глинистых (диаметром менее 0,005 мм) частиц, разделяются на легкие (3,0–6,6%) и тяжелые (6,0–10,0%).
Суглинки – породы, содержащие от 10 до 30% глинистых частиц, подразделяются на легкие (10–15%), средние (15–20%) и тяжелые (20–30%) разновидности.
Сцементированные супеси и суглинки называются алевролитами. Эти породы в воде не размокают.
Глинистые породы. К ним относят глины, которые весьма широко распространены на поверхности Земли. Эти породы состоят как из механически образовавшихся при разрушении других пород тончайших обломков, так и из частиц, возникших в результате химического разложения коренных пород. Типичными минералами глин являются каолинит, иллит и монтмориллонит. Содержание глинистых частиц в этих породах превышает 30%. Плотные, сцементированные кремнеземом глины называются аргиллитами. Они раскалываются на слои и не размокают.
Для определения супесей, суглинков и глин в полевых условиях применяют довольно простой способ. Комочек породы размельчают, слегка смачивают водой и скатывают в шарик, который затем сдавливают пальцами. Если при этом шарик рассылается, то породу относят к супеси; если не рассыпается, но по краям лепешки образуются трещины – к суглинку; типичная глина расплющивается в лепешку без образования трещин по краям.
3.Опишите процессы выветривания горных пород.
Выветривание горных пород – Выветривание горных пород и минералов – это процесс разрушения и химического изменения горных пород под влиянием температуры, химического и механического воздействия на них атмосферы, воды и организмов.Различают три типа выветривания: физическое, химическое, биологическое.Физическое выветривание – это процесс механического раздробления горных пород без изменения химического состава образующих их минералов.Физическое выветривание активно протекает при больших колебаниях суточных и сезонных температур, например в жарких пустынях, где поверхность почвы иногда нагревается до 60 – 70°С, а ночью охлаждается почти до 0°С. Процесс разрушения усиливается при конденсации и замерзании воды в трещинах горных пород, поскольку, замерзая, вода расширяется на своего объема и с огромной силой давит на стенки. В сухом климате аналогичную роль играют соли, кристаллизующиеся в трещинах горных пород. Так, соль кальция CaSO4, превращаясь в гипс (CaSO4 – 2H2O), увеличивается в объеме на 33%. В результате от породы, разбитой сетью трещин, начинают отпадать отдельные обломки, и с течением времени ее поверхность может подвергнуться полному механическому разрушению, что благоприятствует химическому выветриванию.Химическое выветривание – это процесс химического изменения горных пород и минералов и образования новых, более простых соединений в результате реакций растворения, гидролиза, гидратации и окисления.Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода выступает в роли активного растворителя горных пород и минералов, а растворенный в воде углекислый газ усиливает разрушающее действие воды.Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород – гидролиз – приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссоциированных молекул воды.С деятельностью воды связана также гидратация – химический процесс присоединения воды к минералам. В результате реакции происходит разрушение поверхности минералов, что в свою очередь усиливает их взаимодействие с окружающим водным раствором, газами и другими факторами выветривания.Реакция присоединения кислорода и образования оксидов (кислотные, основные, амфотерные, солеобразующие) называется окислением. Окислительные процессы широко распространены при выветривании минералов, содержащих соли металлов, особенно железа.В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов, разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает такие свойства, как связность, влагоемкость, способность к поглощению и др.Биологическое выветривание – это процесс химического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием организмов и продуктов их жизнедеятельности.При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностном горизонте породы, создавая условия для формирования почвы. Корни растений и микроорганизмы выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, яблочную, янтарную, плавиковую, азотную, серную и др.), которые разрушают минералы и усиливают процесс выветривания.Большая роль в биологическом выветривании монолитных пород принадлежит лишайникам, которые разрушают породы как химически, выделяя углекислоту и кислоты, так и механически, проникая гифами внутрь минералов и трещин горных пород.Животные в меньшей степени, чем растения, влияют на горные породы. Однако и они разрушают их путем механического разрыхления и выделения продуктов жизнедеятельности.Разные породы и минералы имеют неодинаковую устойчивость к выветриванию. Более легко выветриванию подвергаются пористые породы с высоким содержанием минералов: вулканические пеплы, слюды и др. Наоборот, минералы с плотной структурой – устойчивы к выветриванию – это кварциты, граниты и др. Промежуточное положение занимают полевые шпаты.Интенсивность выветривания зависит также от климатических условий и главным образом от температуры и количества осадков. В условиях засушливого климата продукты выветривания накапливаются, в условиях влажного климата – вымываются (выщелачиваются).
4.Что такое карст, каковы условия и особенности его развития в карбонатных, сульфатных и хлоридных породах.
Карст – совокупность процессов, форм рельефа и явлений, связанных с химическим растворением пород подземными и поверхностными водами.
Существует несколько классификаций карста по различным признакам.
По инженерно-геологическим условиям образования:
1) открытый карст. Карстующая порода выходит на земную поверхность или перекрывается толщей проницаемых для воды отложений, мощностью до 3 метров.
2) покрытый карст. Карстующая порода покрыта проницаемой для воды толщей, мощностью более 3 метров.
3) перекрытый карст. Карстующая порода перекрывается водонепроницаемой толщей. Карст происходит в дефектах покрышки.
Морфологическая классификация:
1) поверхностный карст. Процессы растворения протекают только на поверхности воды.
2) глубинный карст. Процесс растворения протекает внутри карстующей породы.
3) комбинированный (провальный) карст. Комбинация поверхностногои глубинного карста.
Литологическая классификация:
1) галоидный (солевой) карст. Происходит в каменной и калийной солях.
2) сульфатный (гипсовый) карст. Растворение гипса и ангидрита.
3) карбонатный карст. Происходит в известняках, доломитах, мергелях, а так же в обломочных породах с карбонатным цементом.
Условия развития карста и растворимость пород
Для развития карста необходимо сочетание следующих основных условий: а) наличие растворимых пород – карбонатных, сульфатных, галоидных, доступных для проникания в них поверхностных и подземных вод;
б) водопроницаемость карстующихся пород, обуславливающая возможность движения в них воды;
в) движение подземных вод, интенсивность водообмена и вынос продуктов выщелачивания;
г) агрессивность, растворяющая способность поверхностных и подземных вод, обусловленная их химическим составом, температурой, присутствием газов (СО2, Н2S, и др) и микроорганизмов.
Сульфатный тип карста
Сульфатный тип карста имеет наибольшую площадь развития в пределах изучаемой территории. Граница распространения на севере проходит через поселки Векино – Волокобино – Преображенское. Южная граница проходит через поселок Боняково – устье Тезы – вдоль Клязьмы, по границе с Владимирской областью до поселка Фролищи. Данный тип карста развит в пределах распространения сульфатной толщи сакмарского яруса нижней перми. Сульфатная толща здесь перекрывается или непосредственно песчано-глинистыми отложениями четвертичного возраста или же, что чаще всего, маломощными глинистыми породами татарского яруса мощностью от 5,3 м (деревня Мурзиха) до 24,6 м (село Волокобино).
Характерной особенностью сульфатной толщи является ее монолитность, а так гипсы и ангидриты являются хорошим водоупором, развитие карста происходит лишь в кровле сульфатной толщи. Площадь развития этого типа карста около 350 км2. Сюда можно отнести карст левобережья реки Тезы и ее долины, районы поселков Архиповка, Курмыш, Боняково.
Сульфатный карст на поверхности проявляется в виде воронок одиночных или цепью. Встречаются воронки от 1,5 – 3,0 м до 30 – 100 м в диаметре и глубиной от 1 – 2 м до 10 – 12 м. Такие воронки в изобилии встречаются в пойме реки Тезы, в районе поселка Моста, селе Волокобино, в деревне Путятино и др. Сюда же можно отнести озеро Литвин, размеры которого до 220 м в диаметре. Озеро находится в лесу, в 2 км западнее деревни Емельяново, имеет почти правильную округлую форму. А так же озеро Святое в Южском районе, расположенное севернее поселка Мургеевский. Озеро имеет неправильную форму, вытянутую с запада на восток. Размеры озера 2,6*1,4 км [28].
Кроме воронок развиты болота и заболоченные участки карстового происхождения. Ряд болот имеют значительную протяжность и, как правило, сопровождаются многочисленными карстовыми воронками. Сульфатный карст развивается по трещинам в сульфатных отложениях, имеющих тектоническое происхождение. Подземные воды, приуроченные к кровле сульфатной толщи, расширяют трещины путем механического воздействия и химического растворения. Трещины при этом заполняются материалом вышележащих пород и с течением времени на поверхности образуются просадки [8].
Карбонатный тип карста
К югу от сульфатной толщи распространен карбонатный тип карста. Южная граница проходит от устья Тезы к западу по Клязьме по границам с Владимирской областью. Карбонатный тип связан с породами ассельского яруса нижней перми, представленными доломитами и известняками. Отложения вышележащего сакмарского яруса выклиниваются на западе (примерно в районе Фурманов – Савино). Ильинская и Ивановская скважины подтверждают данный факт. Казанский ярус так же полностью выклинивается. Таким образом, породы ассельского яруса перекрываются отложениями татарского яруса верхней перми в западных районах территории, или непосредственно четвертичными образованиями [20, 8].
Почти повсеместно карбонатные породы закарстованы до глубины 50 – 60 м. Под воздействием пресных вод, приуроченных к верхней части карбонатной толщи, и в условиях активного водообмена трещиноватые известняки и доломиты разрушаются до основания щебня, и даже муки. Разрушенность карбонатных пород неодинакова, и объясняется это, прежде всего вещественным составом и температурными особенностями карбонатных пород. Политоморфные окремненные доломиты и известняки подвержены выщелачиванию значительно меньше, чем пористые и органогенные. Так как при превращении доломитов и известняков в муку первоначальный объем пород не изменяется, то на поверхности карстовый процесс не проявляется. На поверхности карстовые формы проявляются интенсивно там, где наиболее активна тектоническая деятельность. Вероятнее всего, что наиболее интенсивна она при пересечении нескольких систем тектонических трещин, где создаются благоприятные условия для вмывания в трещины разрушенного материала, при этом на поверхности образуются блюдцеобразные понижения. Такой тип карста наиболее распространен в бассейне реки Шижегды [Приложение 4].
Развитие поверхностных форм карста происходит на участках, где глубина залегания карстующихся пород составляет 45 – 50 м и они не перекрываются татарскими отложениями, а в случае присутствия последних мощность их не должна быть слишком большой (20 – 25 м). К северу же глубина залегания карстующихся пород увеличивается до 60 – 100 м, а мощность глинистых татарских отложений до 50 – 8 м.
Глины татарского яруса обладают низкой водопроницаемостью, и поэтому взаимосвязь поверхностных и подземных вод сильно затруднена.
В основном большинство карстовых форм приурочено к склонам и долинам древних и современных рек. Это связано с размывом и отсутствием отложений татарского яруса, которые препятствовали сообщению сульфатных трещинно-карстовых вод, приуроченных к кровле гипс – ангидритовых пород с пресными водами четвертичных отложений. Кроме того, размыв верхнепермских отложений создает благоприятные условия для разгрузки и дренажа подземных вод, залегающих в карстующихся породах.
5.Чем обусловлена прочность различных грунтов : скальных, крупнообломочных , песчаных и глинистых? Какими характеристиками она определяется?
Грунт скалистого типа – это по сути даже не грунт, а горная порода, которая представляет собой сплошной каменный массив, части которого прочно связаны между собой. Скальный грунт – самый прочный из всех возможных, он не сжимается, не пропускает воду и не накапливает в себе влаги, является непучинистым. Фундамент дома можно ставить прямо на такой грунт, не опасаясь ни усадки, ни сил морозного пучения. Грунт скалистого типа легко определить на глаз, спутать его с другими грунтами невозможно.
Грунт крупнообломочного типа – это грунт, который более чем на половину состоит из больших обломков камней, щебня и гравия, пространство между которыми заполняет песок или глинистый грунт. Размер крупных частиц – от 10 см и более. Крупнообломочный грунт тоже имеет очень большую несущую способность, его можно считать несжимаемым. Этот грунт будет подвержен пучению только в том случае, если содержит глинистые включения. Если пространство между крупными фракциями заполняет песок, то крупнообломочный грунт будет непучинистым.
Песчаный грунт более чем на половину состоит из частиц песка размером меньше 5 мм. В сухом состоянии грунт песчаного типа рассыпается; если его растирать ладонями, то он не скатывается в шнур. Коэффициент сжатия песчаного грунта небольшой, а скорость его уплотнения под нагрузкой велика, поэтому осадка фундамента, построенного на уплотненном песчаном грунте пройдет быстро. В зависимости от того, какого размеры песчинки преобладают в грунте, его делят на несколько видов:- гравелистый песок – преобладают песчинки размером от 0,25 мм до 5 мм, несущая способность – 6 кг/см2- крупный песок – преобладают песчинки размером от 0,25 мм до 2 мм, несущая способность 5-6 кг/см2- средний песок – песчинки имеют размер от 0,1 мм до 1 мм, несущая способность 4-5 кг.см2- мелкий или пылеватый песок имеет размер песчинок менее 0,1 мм, несущая способность в сухом состоянии 3-4 кг/см2, во влажном – 1,5 кг/см2.Чем крупнее песок, тем лучшие свойства он показывает: гравелистый и крупный песок более прочен, имеет большую несущую способность и плохо удерживает влагу, и поэтому мало подвержен пучению.
Грунт глинистого типа состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, обладает пластичностью, очень хорошо удерживает в себе влагу и поэтому сильно подвержен пучению: при замерзании может увеличиваться в объеме на 10-15%. Он сильно подвержен сжатию (сильнее, чем песок), и скорость осадки глинистого грунта ниже, поэтому процесс осадки будет занимать гораздо больше времени. Грунты глинистого типа делят на несколько видов: супесь, суглинок, глина.
Супесь содержит не более 10% глинистых частиц и является промежуточным грунтом между глиной и песком. Супесь в сухом состоянии рассыпается и крошится, очень плохо скатывается в шнур, если увлажненную супесь скатать в шар, то он легко рассыпается. Несущая способность супеси в сухом и пластичном состоянии 3 кг/см2.Суглинок содержит от 10% до 30% глины, в сухом состоянии суглинок обладает слабой пластичностью. Во влажном состоянии из суглинка можно скатать шар, который при сжатии образует лепешку с трещинами по краям. Несущая способность суглинка в сухом состоянии 3 кг/см2, в пластичном 2,5 кг/см2.Более 30% глинистых частиц – это чистая глина. Она обладает хорошей пластичностью, хорошо скатывается в шнур, глиняный шар сдавливается в лепешку без образования трещин. Несущая способность сухой глины 6 кг/см2, пластичной – 4 кг/см2.
6.Опишите процессы и явления, возникающие при заполнении водоемов.
Процесс Подтопления – опасный геологический экзогенный процесс, формирующийся под действием природных и техногенных факторов. В результате подтопления изменяется водный режим и баланс территории (участка), происходит повышение уровней грунтовых вод (УГВ) и влажности горных пород, превышающих определенные критические значения и нарушающих необходимые условия для сохранения экосистем и хозяйственного использования территории. Для предотвращения подтопления необходимо выполнение комплекса инженерных (предупредительных и защитных) мероприятий, ликвидирующих угрозу геологической опасности объекта.
Основным общим условием формирования процесса подтопления является превышение питания подземных вод (грунтовых, верховодок, техногенных водоносных горизонтов) над их разгрузкой.
Формирование подтопления носит скрытный (латентный), а его развитие «ползучий» характер. Воздействие подтопления являются неожиданным, что усиливает его опасный характер.
Все территории делятся на виды: подтопленные и неподтопленные. В зависимости от масштаба воздействия факторов подтопления и размера территории, подверженной действию процесса, выделяются региональные и локальные подтопления, а по генезису они подразделяются на природные и техноприродные.
Техноприродное подтопление подразделяется на: строительное (в населенных пунктах), гидротехническое (подпоры от водохранилищ, водоемов), ирригационные (массивы орошений, ирригационные каналы).
Все подтопления по периодичности и масштабу распространения подразделяются: по времени – сезонные, периодические, постоянные, временные, эпизодические; по характеру развития – линейные, площадные, точечные (объектовые).
Для оценки степени подтопления территории вводится критерий потенциальной подтопляемости Р:
P= Hkp | Ho – Δh(x, y,t,ω) (2.15)
Где Ho – глубина залегания уровня грунтовых вод (УГВ) до начала развития подтопления или в момент выполнения оценки подтопляемости;
Δh – возможный (прогнозируемый) подъем уровней подземных вод в точке (x, y,) на момент времени t при их дополнительном питании ω;
Hkp – подтопляющая критическая глубина подземных вод для данной территории (объекта), при превышении которой последние начинают воздействовать на объект (заболачивание, засоление, деградация почв, снижение бонитета леса, интенсификация провоцируемым подтоплением других геологических процессов – карста, оползней, суффозии, осадок, пучения, набухания, просадки; повышения сейсмического балла, затопление подвалов и траншей подземных коммуникаций, ухудшение санитарных условий).
Величина Hkp определяется конкретно для каждого случая расчетов в ходе проектирования (инженерно-геологические условия, глубина и тип фундамента, конструкция подземных сооружений, вид хозяйственной деятельности).
При Р≥1 территория является подтопленной или потенциально подтопляемой, а при Р<1 и при tс≥ Т (tс – момент времени наступления Hkp, Т – расчетный период времени) территория не является потенциально подтопляемой.
В зависимости от вышеперечисленных величин производится типизация территорий по степени подтопления (таблица 2.8).
Таблица 2.8.
Принципиальная схема типизации территорий по подтоплению
Вид терри-тории по подтоплен-ности (области) Подвид процесса (районы) Разновидности процесса (участки) Приложения
I. Подтоплен-ные террито-рии
Но≤Нкр,
Р≥1 I. А. Подтопленные в естественных условиях
Нео ≤ Нкр
I. A.1. Постоянно подтопленные
Нсмо ≤ Нкр
Условные обозначения:
Нсмо- глубина до начального, среднего многолетнего положения УГВ, м;
An – естественное периоди-ческое приращение к средне-му многолетнему УГВ с 11-летним циклом, м;
Ac – естественное сезонное (максимальное расчетной обеспеченности) приращение к среднему многолетнему УГВ, м;
Ат – техногенное периоди-ческое приращение к сред-нему многолетнему уровню с учетом колебаний в нару-шенных условиях, м;
Δh – прогнозируемое при-ращение к среднему много-летнему УГВ при дополни-тельном питании ωо, м;
Нео, Нто – глубина до началь-ного уровня соответственно в естественных и техногенно нарушенных условиях, м;
Т – расчетный период вре-мени
I. A.2. Периодически подтопленные
Нсмо – Аn≤ Нкр
I. А.3. Сезонно подтопленные
Нсмо – Ас≤ Нкр
I. Б. Подтопленные в техногенно нарушенных условиях
Нто ≤ Нкр
I. Б.1. Постоянно подтопленные
Нсмо≤ Нкр
I. Б.2. Временно подтопленные
Нсмо – Ат≤ Нкр
II. неподтоп-ленные террито-рии
Но>Нкр,
Р(Т)≤1 II. А. Потенциально подтопляемые (при