Ответы моделирования теплопроцессов. voprosy какие-то. Классификация грунтов. Общие положения
 Скачать 142.68 Kb.
|
|
Классификация грунтов. Общие положения. Классификация грунтов включает следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков: класс – по общему характеру структурных связей; группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности); подгруппа – по происхождению и условиям образования; тип – по вещественному составу; вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств); разновидность – по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов. Класс природных скальных грунтов – грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными) подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности . Класс природных дисперсных грунтов – грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Класс природных мерзлых грунтов – грунты с криогенными структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Класс природных техногенных (дисперсных, скальных и мерзлых) грунтов – грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека, подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Состав грунта и 4 компонента грунта. Состав грунта определяется тремя основными группами: минеральным, гранулометрическим и химическим. Главным из которых является минеральный, который состоит из 4 компонентов: твердый, жидкий, газообразный и биотический. Гранулометрический состав грунтов. Свойства частиц грунта. При выполнении гранулометрического анализа определяются кристаллы, обломки кристаллов или пород, которые получили название структурных элементов. Эти структурные первичные элементы могут соединяться и образовывать агрегаты. При гранулометрическом анализе они должны быть разрушены до первичных. В противном случае получаем микроагрегатный состав, характеризующий не первичную, а вторичную дисперсность. От гранулометрического состава зависят многие свойства горных пород – пластичность, водопроницаемость, сжимаемость, набухаемость и т.д., причем с увеличением размера преобладающих частиц увеличивается водопроницаемость, ухудшаются пластичные свойства, уменьшается влагоемкость, уменьшается набухаемость и т.д. Физические и водные свойства грунтов (знать названия, формулы только плотности, влажности, пластичности) В л а ж н о с т ь е с т е с т в е н н а я. Количество воды, содержащееся в порах грунтов в естественном залегании по отношению к массе абсолютно сухого грунта, называется естественной влажностью. Определяется методом высушивания образца при t = 105 0С до постоянного веса. W = (д.ед. или %), где m – масса, г. Максимальная влажность у торфов достигает до 3000%, значительно ниже у глинистых грунтов (до 30-40%) и составляет лишь несколько процентов у скальных грунтов. Степень заполнения пор водой характеризуется относительной влажностью (Sr), которую вычисляют по формуле: Sr = ,  где Ps – плотность минеральных частиц, г/см3 Pw – плотность воды, г/см3 е – коэффициент пористости По Sr грунты подразделяют на маловлажные (Sr<0.5) , влажные (0,5 < Sr < 0.8) и насыщенные водой (Sr>0,8). П л о т н о с т ь – количественно оценивается величиной отношения массы грунта к занимаемому объему. Обычно используется три показателя плотности: плотность частиц грунта Ps – масса единицы объема твердых частиц (твердой компоненты) минерального скелета: ρs =  плотность грунта в естественном залегании (Ps) – масса единицы объема грунта с естественной влажностью и природным сложением: P =  плотность скелета грунта в сухом состоянии (Pd) – масса твердой компоненты в единице объема грунта при естественной структуре с учетом естественной влажности: Pd =  , где W – влажность грунта в долях единицы. Единицы измерения плотности: г/см3. Под п л а с т и ч н о с т ь ю грунта понимается его способность под воздействием внешних сил изменять форму (деформироваться) без разрыва сплошности и сохранять приданную форму после прекращения этого воздействия. Пластичностью (при определенной влажности) обладают только глинистые и лессовые грунты, мергели, мел, торф, почвы и некоторые искусственные грунты. Грунты, обладающие пластичной способностью, могут находиться и в непластичном состоянии. Состояние пластичности или непластичности зависит от количества воды, но сама способность грунта быть пластичным от W не зависит. От W зависит только состояние, но не свойство. В твердом сухом состоянии глина непластична, но способна быть пластичной во влажном состоянии. Показатели пластичности: предел пластичности W; число пластичности Ip; показатель текучести IL В зависимости от количества воды грунт может находиться в различных состояниях: твердом, полутвердом, тугопластичном, мягкопластичном, текучепластичном, текучем. Граничная влажность, при которой грунт переходит из одного состояния в другое, получила название предела пластичности. При инженерно-геологических исследованиях используются два предела пластичности: а) верхний предел W L – граничная влажность, при повышении которой грунт переходит в текучее состояние из пластичного (или предел текучести); б) нижний предел Wp – граничная влажность, но между твердым и пластичным состоянием грунта (предел раскатывания); Разность в величине влажностей грунта при верхнем и нижнем пределах пластичности называется числом пластичности I p = W L – W p Для оценки физического состояния связных грунтов применяют показатель текучести IL, характеризующий степень деформированности грунта при определенной влажности. I L =  По числу пластичности, как и по гранулометрическому составу, определяют название грунта:
По показателю текучести определяют консистенцию:
или кг/м3. Деформационные свойства ( Деформационные свойства характеризуют поведение пород под нагрузками, не приводящими к разрушению грунта. При действии вертикальной нагрузки в грунте развиваются линейные напряжения, вызывающие линейные деформации. Они могут быть обратимыми (упругими) и необратимыми (пластическими или остаточными), которые в сумме составляют общие деформации. Для скальных грунтов характерны упругие деформации. В глинистых грунтах развиваются как упругие, так и остаточные деформации. Зависимость между напряжением (σ) и деформацией (ε) выведена английским физиком Гуком. σ = ε . E, где E – модуль деформации. Что такое монолит и образец нарушенного строения. Монолитная зона визуально слабо отличается от материнской породы. Она лишь затронута процессами выветривания и не имеет видимых признаков дробления. Глыбовая зона. Это зона представляет собой массив, разбитый трещинами на отдельные глыбы. Химический, минеральный состав этой зоны не отличается от состава материнских пород, но благодаря нарушению монолитности, физико-механические свойства зоны отличаются от физико-механических свойств материнских пород. Наличие трещин способствует увеличению водопроницаемости пород до сотен м/сутки, а сопротивление сдвигу и сжатию снижается за счет нарушения твердых связей между частицами. Что входит в состав инженерно-геологических изысканий. Важнейшие инженерно-геологические характеристики массивов: неоднородность, анизотропия, трещиноватость, выветрелость, обводненность, напряженное состояние Механизм формирования, определение, причины: Бугры пучения: Морозное пучение - это деформация поверхности под действием грунтовой воды, сжимаемой при сезонном промерзании деятельного слоя. При этом формируются бугры пучения и наледи. -Термокарст- то образование провальнопросадочных форм микро- и мезорельефа в результате вытаивания подземных льдов (воронки, провальные ямы, западины, «блюдца», котловины). Термокарст — специфическое явление криолитозоны, с особыми, только ему присущими образованиями, например, полигональный бугристо-западинный микрорельеф, термокарстовые озера и др. Термокарст возникает под влиянием изменившихся условий теплообмена на поверхности земли, за которыми следуют увеличение глубины оттаивания вплоть уровня залегания подземного льда и просадка верхних оттаявших слоев. Образовавшиеся понижения заполняются водой, что, в свою очередь, приводит к значительному потеплению поверхности грунта. Если глубина сформировавшегося мелкого водоема превышает некоторую критическую для данных условий величину, процесс термокарста становится необратимым. Под достаточно крупными термокарстовыми озерами многолетнемерзлых пород (ММП) протаивают на всю мощность, т.е. образуются сквозные талики. В связи с наблюдаемым потеплением климата ожидается активизация термокарста. По некоторым оценкам, в Центральной Якутии к середине XXI столетия вероятность формирования термокарстовых озер возрастет в 3–5 раз. Хозяйственное освоение территорий сопровождается снятием растительного покрова, повышенным тепловыделением инженерных сооружений и другими факторами, способствующими активизации термокарста. При этом наибольшую опасность представляет потеря устойчивости инженерных сооружений вследствие неравномерных просадок оттаивающих грунтов основания. Данное обстоятельство необходимо учитывать при изысканиях под социально-бытовые и хозяйственные объекты криолитозоны, особо выделяя участки, на которых глубина оттаивания (с учетом динамики климата и техногенных воздействий) может превысить глубину залегания подземных льдов и высокольдистых грунтов. -Морозобойное растрескивание - процесс механического раздробления горных пород вследствие их растрескивания под влиянием термического сжатия при охлаждении и расклинивания трещин замерзающей в них водой. -Курумообразование – это процесс выдавливания на поверхность крупных обломков. В холодный сезон крупные валуны промерзают быстрее, чем окружающие песчаные или глинистые породы. Возникающие под валунами линзы льда приподнимают их. В теплое время валун быстрее прогревается, лед под ним тает. Талая подземная вода захватывает мелкие частицы и отлагает их под валуном, не позволяя тому опуститься на первоначальную глубину. -Солифлюкция -это вязкопластичное смещение переувлажненных мелкодисперсных отложений на склонах в ходе оттаивания. Высокая влажность достигается в основном за счет вытаивания льда, содержащегося в породе. В процессе солифлюкции образуются такие формы рельефа, как «языки», потоки, полосы и террасы. Солифлюкционные террасы обычно имеют ширину до 100 м, высоту фронтального уступа около 1 м и протягиваются вдоль склона на десятки метров. Отдельные наиболее крупные террасы имеют протяженность 1000 м и более, а высота уступа доходит до 5 м. Солифлюкция создает большие сложности при строительстве и эксплуатации линейных сооружений (трубопроводы, автомобильные и железные дороги, линии электропередач) на склонах, а также при добыче полезных ископаемых в открытых карьерах. Все криогенные (мерзлотные) процессы развиваются не только под действием природных факторов. Очень часто они бывают вызваны или значительно интенсифицированы человеческой деятельностью. 10. Понятия: Геокриология- раздел геологии и криологии, изучающий криолитозону. Изучает многолетнемёрзлые и сезонномёрзлые горные породы, криогенные геологические процессы и явления. Криосфера- дна из географических оболочек Земли, характеризующаяся наличием или возможностью существования льда. Криолитозона-верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательной температурой горных пород и почв и наличием или возможностью существования подземных льдов. Мерзлые грунты- грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями. Морозные- Вечная мерзлота-это почва, скала или осадочные породы, которые замерзают более двух лет подряд. В областях, не покрытых льдом, он существует под слоем почвы, породы или осадочных пород, который ежегодно замерзает и оттаивает и называется "активным слоем". Эпигенетически промершие- эпигенетические вечномерзлые толщи характеризуются постоянным разреживанием с глубиной горизонтальных ледяных шлиров и им перпендикулярных (обычно более тонких) вертикальных ледяных прожилок, образующих в горной породе систему ледяной решетки до различной глубины. Такая решетка может наблюдаться до разной глубины чаще всего до 15-20 м, реже - до 30 и 40 м Сингенетически промершие- скопления подземного льда, образующего массивные выходы, полигонально-жильного (трещинного) происхождения. Криогенные процессы- это являются экзогенными геологическими процессами и явлениями, обусловленными, в первую очередь, сезонным или многолетним промерзанием и протаиванием горных пород/ грунтов. 11. Понятие текстура и структура мерзлых грунтов Мерзлыми называются грунты с отрицательной температурой, в которых часть поровой воды находится в замерзшем состоянии (в виде кристаллов льда). Мерзлые грунты являются четырехкомпонентными системами, в которых кроме твердой, жидкой и газообразной фаз существует лед. Если неминерализованная вода замерзает при 0 °С, то грунт при такой температуре замерзает только при наличии в них свободной неминерализованной воды, поскольку связанная вода в виде тонких пленок и минерализованная вода замерзает при более низкой температуре. Вечномерзлыми называют грунты, находящиеся в мерзлом состоянии в течение трех лет и более. Вечномерзлые грунты представляют собой ярко выраженные структурно-неустойчивые грунты, так как при их оттаивании происходят просадки в результате нарушения природной структуры.
12. Знать разновидности текстур, будут рисунки надо будет дать название.  Основные виды текстуры мерзлых грунтов: а — слитная (массивная); б — слоистая; в — ячеистая (сетчатая) Слитная (массивная) текстура характеризуется отсутствием видимых невооруженным глазом ледяных тел (линз, прослоек и т.д.) в грунте. Грунты слитной текстуры в мерзлом состоянии обладают, как правило, высокой прочностью, а при оттаивании их прочностные свойства снижаются в меньшей степени, чем у грунтов со слоистой или ячеистой текстурами. Слоистая текстура возникает при одностороннем, медленном промерзании преимущественно глинистых грунтов, обладающих высокой влажностью. Грунты со слоистой текстурой обладают достаточно высокой прочностью, но при оттаивании их прочностные показатели резко падают. Ячеистая (сетчатая) текстура (рис. 2,в) возникает в тех случаях, когда ледяные тела различного размера, формы и ориентировки образуют более или менее непрерывную сетку или решетку. 13. Понятие СТС, СМС, формирование и факторы, влияющие на них. Глубина нулевых колебаний температур. Температурная сдвижка. Сезонноталый слой слой почвы или горных пород, протаивающий в тёплый период года, ограниченный снизу многолетнемёрзлыми породами (ММП). В научной литературе как синоним СТС часто используется термин деятельный слой. Мощность сезонно-талого слоя варьирует от первых метров (у южной границы распространения многолетнемёрзлых пород) до нескольких сантиметров (полярные пустыни) в зависимости от многочисленных географических, геологических, антропогенных и прочих факторов. Сезонно-мёрзлый слой (СМС, seasonally frozen rocks) —часть криосферы, слой грунтов, находящийся в холодное время года в мёрзлом состоянии и подстилаемый толщей немёрзлых грунтов. СМС существует от 1-2 недель до 8-11 месяцев у южной границы криолитозоны и на таликах. Среднегодовая температура СМС равна 0°С или выше. 14. Альбедо- (лат. albedo — белизна) — способность поверхностей или отдельных тел отражать солнечную радиацию. Определяется в долях (%) отраженной радиации от поступающей на поверхность. 15. Строение криолитозоны Западной Сибири, план и разрез (основные черты).  1 — осадочные породы мезозоя; 2 — кайнозойские отложения (пески, супеси, суглинки); 3 — голоценовые торфяники: 4 — мономинеральные залежи подземного льда; 5 — криогенные текстуры; 6" — криопэги; 7 — многолетнемерзлые породы и их границы; 3 — охлажденные породы, 9 — граница между многолетнемерзлыми породами, промерзшими в плейстоцене и позднем голоцене; 10 — направление смещения границы мерзлой толщи (а — деградация снизу, б — деградация сверху, в — аградация)  1 — сложнодислоцированные карбонатно-терригенные породы палеозоя; 2 —субгоризонтальио залегающие палеозойские породы чехла Сибирской платформы (песчаники, сланцы, угли, доломиты, мергели, известняки и др.); 3 — галогенные отложения; 4 — изверженные породы траппового комплекса; 5 — преимущественно терригенные отложения мезозоя; 6 — четвертичные отложения; 7 — залежи подземного льда; 8 — многолетнемерз лые породы и их граница; 9 — охлажденные .породы с криопэгами и морозные монолитные породы; их граница; 10 — деградация снизу границы мерзлой толщи 16. 2 принципа строительства на мерзлых грунтах. Имеются два принципа строительства на вечномерзлых грунтах: I -- грунты основания используются в мерзлом состоянии, которое сохраняется в течение строительства и эксплуатации здания или сооружения, и II -- когда в грунтах основания допускается оттаивание предварительное или в период строительства и эксплуатации зданий или сооружений. |