геология. 5. Происхождение осадочных горных порпод

• Название: 5. Происхождение осадочных горных порпод
• Анкор: геология.docx
• Дата: 31.07.2018
• Размер: 34.73 Kb.
• Имя файла: геология.docx
• Тип: Документы; #22289

5. Происхождение осадочных горных порпод.

В геологической классификации по происхождению и условиям образования выделяют осадочные горные породы, которые образовались в результате накопления, уплотнения продуктов разрушения исходных горных пород – магматических, метаморфических и собственно осадочных. Так образуются природные дисперсные осадочные грунты – крупнообломочные, песчаные, глинистые, органо-минеральные (илы и др.), органические (торфы и др.). Составные части таких грунтов: обломки, частицы, агрегаты различного размера и форм – связаны между собой обратимыми механическими и водно-коллоидными структурными связями.

В течение дальнейшей геологической жизни отложения природных дисперсных осадочных грунтов уплотняются, цементируются и преобразуются в природные осадочные скальные грунты и полускальные грунты. Между обломками, частицами, агрегатами устанавливаются необратимые жесткие структурные связи цементационного типа.

В образовании осадочных грунтов также принимают участие продукты накоплений вулканических извержений: вулканические бомбы (обломки размером более 200 мм), лапилли (обломки размером от 2 до 200 мм) и вулканический песок с пеплом (обломки размером менее 2 мм). Если этого, так называемого пирокластического материала в осадочных обломочных (терригенных) отложениях содержится от 50 до 90 %, то при последующем их уплотнении, упрочении и цементации образуются туффиты – неоднородные,
пористые, часто разноцветные (пятнистые) грунты, состоящие из разноразмерных, неокатанных, угловатых, извилистых обломков и частиц. Цемент в осадочных скальных и полускальных грунтах может быть мономинеральный (кальцитовый, глинистый, железистый, опаловый, кварцевый, реже халцедоновый, глауконитовый, гипсовый и др.) и полиминеральный (глинисто-карбонатный, кремнистый и др.).

К осадочным горным породам также относятся природные минеральные химические соединения, которые образовались при выпадении в осадок солей в перенасыщенных водных бассейнах, и природные минеральные химические соединения, которые образовались из остатков и продуктов жизнедеятельности
растительных и животных организмов.

Кроме этого, в геологии, к осадочным горным породам относят группу органогенных горных пород (каустобиолитов), которые образовались при накоплении и преобразовании органических веществ – угли, асфальты и др.

Основные диагностические признаки осадочных горных пород:

- ясно выраженная в массивах слоистость;

- наличие окаменелостей;

-формы выветривания (рельефа) – резко расчлененные, крутые, обрывистые.

16. Сезонность колебаний уровня грунтовых вод.

Весенний подъем обусловлен повсеместно инфильтрацией талых вод и начинается обычно с наступления положительных температур и оттаивания мерзлого слоя почвогрунта. Как правило, весенний подъем является годовым максимумом стояния уровня грунтовых вод.

Осенне-зимний спад уровня характеризуется непрерывным снижением, что связано, с одной стороны, с отсутствием инфильтрации атмосферных осадков, с другой — с постоянным расходом подземного потока. Минимальное годовое положение уровня приходится обычно на конец осенне-зимнего спада и соответствует предвесеннему стоянию.

Большое разнообразие геолого-гидрогеологических условий и геоморфологического строения территории обусловливает различный характер формирования сезонного режима грунтовых вод и значительные диапазоны изменения его параметров.

Так, на междуречных массивах особенно четко выделяются периоды подъема и спада уровня. При этом подъем, обычно резкий и кратковременный, длится 20—30 дней, а спад, несколько пологий, продолжается до двух-трех месяцев. Максимум устанавливается в мае — июне. Амплитуды колебания уровня в зависимости от литологического состава водовмещающих пород и мощности зоны аэрации изменяются от 0,2 до 3 М в песках и суглинках и от 0,5 до 13 М в известняках и гранитах.

Особенностью сезонного режима на склонах являются некоторая сглаженность хода режимных элементов и отсутствие непосредственного влияния на него резких смен метеорологических условий. Отмечается некоторая симметрия между плавным длительным подъемом и равномерным медленным спадом. Максимальное положение уровня грунтовых вод приходится на июль — август, по сравнению с междуречьем наблюдается запаздывание на один-два месяца. Годовые амплитуды колебания уровня на склонах варьируют от 0,15 до 2 М.

Сезонный режим грунтовых вод, взаимосвязанных с поверхностными, формируется в основном под влиянием гидрологического фактора, поэтому в приречной и приозерной полосе грунтовые воды имеют довольно тесную связь с поверхностными. По мере удаления от водоемов эта зависимость постепенно затухает, и режим грунтовых вод определяется уже климатическими факторами.

Сезонный режим грунтовых вод определяется также колебаниями уровня поверхностных вод и характеризуется резким весенним подъемом, связанным с паводком. Подъем уровня в скважинах следует одновременно за подъемом поверхностных вод или с небольшим запаздыванием. Причем во время паводка в течение 10—15 дней уровень грунтовых вод находится ниже уровня речных или озерных вод. Следовательно, в это время они питаются за счет поверхностных вод. Вслед за паводком наблюдается довольно быстрый спад, при этом абсолютная отметка зеркала грунтовых вод остается выше отметки поверхностных вод. Максимум стояния уровня приходится на апрель — май. По мере удаления от реки значительно уменьшается величина подъема и происходит запаздывание в наступлении максимума.

18. Методы определения степени уплотнения скальных и дисперсных грунтов в основаниях сооружений.

1) Определение и назначение коэффициента относительного уплотнения для песков карьеров природного сложения

1.1. Коэффициент относительного уплотнения   для карьеров или других источников песка природного сложения устанавливается проектной организацией по материалам инженерно-геологических изысканий.

1.2. При отсутствии или недостаточном количестве данных инженерно-геологических изысканий на природные карьеры из песка коэффициент относительного уплотнения для определения объема грунта в карьере принимается ориентировочно согласно СНиП 2.05.02-85 . По согласованию с заказчиком, проектной организацией и производителем работ значения коэффициента относительного уплотнения при наличии существенных расхождений должны быть откорректированы в процессе разработки карьера.

1.3. Чтобы установить фактическое значение коэффициента относительного уплотнения или уточнить его проектные значения, следует выполнить выборочное   обследование карьера в пределах характерных геологических элементов по всей полезной мощности карьера с отбором проб грунта как ненарушенного (для установления природной плотности и влажности), так и нарушенного (для определения в лабораторных условиях классификационных и физических показателей песка в карьере) сложения.

1.4. Пробы песков должны отбираться в соответствии с ГОСТ 12071-84 и каждая из них снабжаться сопроводительной этикеткой с указанием необходимых данных.

1.5. Для отбора проб песков ненарушенного сложения в карьерах и штабелях с устойчивыми откосами следует использовать режущие кольца объёмом не менее 500 см³. Допускается отбирать пробы грунта непосредственно из вертикальных стенок шурфа или в забое.

Перед отбором и обязательном порядке следует зачистить обнажённые рыхлые поверхности до достижения природной структуры.

1.6. Из каждого однородного горизонта следует отбирать не менее трех проб ненарушенного сложения и одну пробу массой около 5 кг нарушенного сложения.

1.7. Пробы грунта ненарушенного сложения тщательно упаковываются в полиэтиленовые пакеты для сохранения естественной влажности.

1.8. Пробы грунта ненарушенного сложения в карьерах и штабелях с неустойчивыми откосамиследует отбирать с горизонтальных площадок путем устройства шурфов или приямков.

1.9. Пробы грунта нарушенного сложения в карьерах и штабелях отбирают совком или лопаткой снизу вверх из разных мест в пределах мощности каждого однородного слоя.

1.10. Однородные горизонты песков выделяют визуально по крупности частиц, цвету и т.п. Толщину каждого однородного горизонта мощностью не менее 1 м замеряют рулеткой.

1.11. Пробы грунта ненарушенного сложения обрабатывают в лаборатории согласно ГОСТ 5180-84.

В лаборатории для каждого однородного горизонта устанавливают средние значения плотности грунта ( r ) , плотности (скелета) сухого грунта ( r _d ) и влажности ( W ) .

Расхождения между результатами определений для каждого однородного горизонта не должно превышать:

± 0,04 г/см³ - для r и r _d ;

± 0,6% - для W .

1.12. По результатам лабораторных определений плотности (скелета) сухого грунта и выявленной в процессе обследования мощности каждого однородного горизонта рассчитывают средневзвешенную плотность (скелета) сухого фунта в карьере или резерве по формуле

 ^,

где p_i - среднее значение плотности сухого (скелета) грунта для каждого однородного горизонта песчаного грунта, выделенного визуально;

h_i - мощность каждого однородного отдельно выделенного горизонта песка, см.

1.13. Пробу песка нарушенного сложения в лаборатории высушивают до воздушно-сухого состояния, а затем методом квартования из нее последовательно выделяют две отдельные пробы массой 2000 и 2500 г для определения соответственно зернового состава по ГОСТ 8735-88 или ГОСТ 12536-79, максимальной плотности и оптимальной влажности по ГОСТ 22733-77. Испытание по определению зернового состава песка должно предшествовать испытанию для установления максимальной плотности и оптимальной влажности.

1.14. По данным зернового состава определяют модуль крупности и группу песка по крупности согласно ГОСТ 8736-93 или его тип согласно ГОСТ 25100-95.

1.15. Стандартную максимальную плотность песка при уплотнении следует принимать в зависимости от формы кривой стандартного уплотнения и крупности песка:

- кривая зависимости r _d от влажности ( W ) выражена горизонтальной линией без заметного пика, то максимальной плотности будет соответствовать первая наивысшая точка на горизонтальном участке кривой, а оптимальной влажности влажность, соответствующая данной точке;

- если кривая зависимости p_d грунта от влажности W имеет характерный пик (причем в небольшом диапазоне влажности), предшествующий началу отжатия воды, что характерно для испытания однородных по зерновому составу песков (сте пень неоднородности по ГОСТ 25100-95 менее 3), то за максимальную плотность следует принимать не наивысшую точку графика, а точку слева от максимума, соответствующую значению влажности, уменьшенной на 1% для крупных, средних и мелких песков и на 1,5% - для очень мелких и остальных типов песков.

1.16. Коэффициент относительного уплотнения песка в зависимости от требуемой плотности грунта в конструктивном элементе определяют по формуле





где  - требуемая плотность (скелета) сухого грунта в конструктивном элементе; устанавливается на основе лабораторных определений максимальной   плотности по ГОСТ 22733-77  и требуемого коэффициента уплотнения по СНиП 2.05.02-85 ;

  - средневзвешенная плотность (скелета) сухого грунта и карьере (резерве) природного сложения.

С учетом требуемого коэффициента уплотнения песка K^mp в конструктивном элементе земляного полотна или подстилающем слое основания дорожной одежды значение требуемой плотности (скелета) определяется по формуле

 ^.

2) Определение и назначение коэффициента относительно уплотнения для объемов песка, исчисляемых в транспортных средствах

2.1. За коэффициент относительного уплотнения пески К₁, при исчислении его объёмов в транспортных средствах (автомобили-самосвалы, железнодорожные вагоны, баржи и т.п.) следует принимать соотношение между требуемой плотностью песка в конструктивном элементе земляного полотна и подстилающем слое и плотностью сухого (скелета) песка в транспортном средстве.

2.2. Требуемая плотность песка в конструкции земляного полотна (насыпь или подстилающий слой дорожной одежды) автомобильных дорог определяется в соответствии со СНиП 2.05.02-85 и ГОСТ 22733-77.

2.3. Плотность песка в транспортном средстве рекомендуется определять либо путём непосредственного ее измерения в кузове автомобиля или железнодорожном вагоне объемно-весовым методом с использованием режущих колец объёмом 500 см³ и более, или через насыпную плотность при естественной влажности ( ГОСТ 8735-88).

2.4. При определении плотности песка объемно-весовым методом пробы грунта следует отбирать на глубине 20-25 см от поверхности песка в транспортном средстве из углов на удалении от стенок не менее чем на 0,5 м, а также в центре кузова или вагона. Отбор проб осуществляется по схеме «конверт».

2.5. Отобранные пробы упаковывают в полиэтиленовые пакеты с этикетками. В лабораторных условиях определяют плотность песка, плотность (скелета) сухого песка и естественную влажность.

2.6. Расхождение в результатах параллельного определения плотности и плотности (скелета) сухого песка  по величине не должно превышать 0,04 г/см³. Влажность песка определяют, округляя результаты до 0,1%.

2.7. Стандартную максимальную плотность и оптимальную влажность определяют на средней пробе песка, выделяемой методом квартования из нескольких единичных проб одной партии песка.

2.8. Коэффициент относительного уплотнения рассчитывают по формуле

 

2.9. При определении коэффициента относительного уплотнения песка через насыпную плотность значение последней устанавливают в соответствии с ГОСТ 8735-88 при естественной влажности песка путем заполнения стандартной 10-литровой ёмкости с высоты 1 м.

2.10. Заполнение следует выполнять за 2-3 приема, засыпая песок из мерного ведра или какого-либо другого сосуда непрерывным потоком. Данная процедура должна проводиться не менее 3 раз.

2.11. После каждого испытания, емкость с песком взвешивают на весах, отбирают пробы, для определения влажности расчетом устанавливают насыпную плотность песка в сухом состоянии. Результаты округляют до 10 кг/м³.

2.12. Расхождение параллельных определений насыпной плотности не должно превышать ±10 кг/м³.

2.13. Коэффициент относительного уплотнения определяется по формуле



 где   -  насыпная плотность песка по ГОСТ 8735-88 .

3) Определение коэффициента относительного уплотнения песка с учетом зимних условий

3.1. В зимний период отгружаемый песок находится в сыпучемерзлом состоянии, поэтому коэффициент относительного уплотнения должен устанавливаться через насыпную плотность, определяемую по ГОСТ 8735-88 при естественном состоянии песка.

3.2. Температура стандартной емкости для определения насыпной плотности должна соответствовать температуре окружающего воздуха.

3.3. Процедура определения насыпной плотности и расчёт коэффициента относительного уплотнения аналогичны указанным в п.п. 2.8 - 2.13