Конспект лек Инженерная геология. Конспекты лекций по дисциплине инженерная геология
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
Природные скальные грунты На равнинах скальные грунты обычно располагаются на некоторой глубине под толщей осадочных пород, на поверхность земли они выходят редко. Широкое развитие эти грунты имеют в горных районах, где располагаются на поверхности земной коры. Скальные грунты обладают монолитностью и состоят из кристаллов минералов и их обломков. Эти грунты всегда находятся в плотном состоянии и имеют высокую прочность за счет кристаллических структурных связей. В массивах скальные грунты имеют трещины, возникающие в процессе генезиса этих пород и в результате тектонических движений земной коры. Верхняя часть массивов, контактирующая с атмосферой, обычно бывает разрушена вследствие воздействия процесса выветривания. Эта разрушенная зона называется корой выветривания и характеризуется величиной kвс – степенью выветрелости, которая определяется сопоставлением плотности выветрелого скального грунта с «материнской» (невыветрелой) частью скального массива. Скальне грунты в силу глубокого залегания в земной коре редко служат основанием зданий и сооружений. Когда это происходит, то объекты лучше опирать на «материнский» скальный грунт, т.е. фундаменты должны прорезать кору выветривания. Фундаменты можно опирать и на кору выветривания, но для этого ее следует упрочнять каким-либо методом технической мелиорации грунтов. При строительстве на скальных грунтах следует учитывать, что: в целом скальные грунты по своим свойствам довольно однотипны, но между ними имеются определенные различия (табл.). Различия в свойствах скальных грунтов можно видеть на примере максимальных значений временных сопротивлений сжатию Rс, Мпа: гранит – до 400, кварцит – до 570, хемогенный известняк – до 200, мергель – до 42, кремнистый песчаник – до 17, глинистый песчаник – до 1,6; скальные грунты при нбольших нагрузках, например, от гражданских зданий, практически не сжимаются, но под воздействием очень больших нагрузок и в течение длительного времени они могут проявлять реологические свойства; для скальных грунтов, которые способны к растворению в воде, необходимо устанавливать степень растворимости. По растворимости их разделяют на три группы: труднорастворимые – известняки, доломиты, известковые конгломераты и песчаники; среднерастворимые – гипс, ангидрит, гипсоносные конгломераты; легкорастворимые – каменная соль. Природные дисперсные грунтыГрунты этого класса имеют самое широкое распространение на поверхности земной коры, именно с ними практически постоянно связано строительство самых разнообразных объектов. В этот класс входят две группы: несвязные грунты (с механическими связями) – обломочные осадочные породы в виде крупнообломочных образований и песков; связные грунты (с водноколлоидными связями) – осадочные породы в виде минеральных (глинистых), органо-минеральных и органических образований. Свойства несвязных грунтов. Крупнообломочные грунты (обломки горных пород размером более 2мм) – дресва, гравий, галечник. Эти грунты залегают локальными массивами, имеют небольшую мощность, располагаются в основном в долинах рек, на берегах морей. Для этих грунтов характерна механическая связь обломков друг с другом. Свойства этих грунтов зависят от сложения и петрографического состава обломков. Обломки могут быть представлены любой горной породой. Это чаще всего магматические и метаморфические породы, а из осадочных пород – хемогенные известняки, мергели, песчаники. В табл. показан разновидности крупнообломочных грунтов из окатанных обломков. Наименования этим грунтам даются по названию преобладающих обломков по крупности – валунные, галечниковые, гравийные. Разновидности крупнообломочных грунтов из окатанных обломков Таблица -15
Крупнообломочные грунты являются хорошим основанием для зданий и сооружений, при плотном сложении под нагрузкой не уплотняются, но при большом содержании глинистого материала появляется тенденция к сжимаемости. При сильных землетрясениях водолнасыщенные крупнообломочные грунты могут быть разжижаться и терять устойчивость, что сказывается на устойчивости объектов. Песчаные грунты сложены обломками минералов, размером от 2 до 0,05мм. Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. Пески в строительстве имеют широкое применение. Они являются надежным основанием, служат хорошим материалом для изготовления различных строительных изделий, цементных растворов и т.д. В табл. показаны разновидности песков по крупности составляющих их частиц. В зависимости от крупности и количества тех или иных частиц пески имеют различные названия (гравелистые, крупные и т.д.). Разновидности песчаных грунтов Таблица - 16
Свойства связных грунтов. К связным грунтам относятся осадочные породы минеральные; органоминеральные; органические. Земная кора практически повсеместно (не менее 60% объема осадочных пород) покрыта глинистыми образованиями. В эти образования входят три литологических разновидности: супеси, суглинки и глины. Минеральные (глинистые) грунты. Этот тип грунтов характеризуется большой группой физических свойств: пористостью, влажностью; поглотительной способностью; коррозионными и специфическими свойствами (пластичностью, консистенцией, липкостью, набуханием и усадкой). Глинистые грунты обычно залегают самостоятельными слоями, иногда в виде прослоев или линз в толщах других грунтов, что типично в основном озерным и речным отложениям. Мощность слоев очень разнообразна – от сантиметров до десятков и сотен метров. Пористость nглинистых грунтов различна: супеси – 10-15%, суглинки – 20-30%, глины – 90-95%. Глинистые грунты, особенно в условиях влажного состояния, под нагрузками способны сжиматься, т.е. уплотняется. Сжатие происходит за счет уменьшения пористости. Дальнейшее увеличение нагрузки принимает на себя минеральный скелет грунта. Влажность W глинистых грунтов. Вода в глинистых грунтах находится в порах заполняя их полностью или частично. Вода всегда оказывает очень большое влияние на свойства грунтов, в частности, на поведение их под нагрузками. В природных условиях глинистые грунты практически всегда содержат воду, количество и виды воды бывают различными. Коррозионные свойства глинистых грунтов. Коррозия – это разрушение строительных материалов и подземных металлических трубопроводов, расположенных в глинистых грунтах. Коррозия возникает в результате электролиза, который начинается в грунтах после воздействия блуждающих электрических токов на поровый водно-солевой раствор. Пластичность. Это способность глинистых грунтов под действием внешнего давления изменять свою форму без разрыва сплошности, т.е. без образования трещин и сохранить полученную форму. Пластичные свойства обуславливаются наличием пленочной воды и проявляются только между двумя определенными значениями влажности. Меньшее значение называют нижним пределом пластичности или границей раскатывания Wр, а большее – верхним пределом пластичности, или границей текучести W1. При влажности ниже Wр грунт находится в твердом состоянии, а когда влажность выше W1 – грунт растекается. Разница между значениями Wр и W1 называют числом пластичности Ip , (доли ед.) (рис.30). Консистенция тесно связана с пластичностью, отражает физическое состояние грунтов и показывает степень подвижности частиц в зависимости от различного количества в грунтах воды. Консистенцию J1 определяют по формуле J1 = (W – Wp) / (W1-Wp) По значениям I1 с помощью таблиц устанавливают, в каком состоянии находится грунт, например, суглинки и глины могут иметь консистенцию твердую, полутвердую, тугопластичную, мякопластичную, текучепластичную, текучую. Супеси бывают в твердом состоянии, пластичном и текучим (табл. 25). Набухание – способность глинистых грунтов увеличивать свой объем в результате увлажнения. Этот процесс свойственен прежде всего глинам и тяжелым суглинкам. Набухающие грунты обычно залегают слоями и чаще всего встречаются на поверхности земли сухих районов. Набухание грунтов происходит после соприкосновения с водой, если они были сухие или слабо влажные. Вода проникает в грунт по капиллярам, пленки воды утолщаются до уровня Wммв, частицы грунта раздвигаются и объем грунта возрастает. В увеличении объема грунта играет роль минерал монтмориллонит, который поглощает воду и «разбухает» во много раз. Способность грунтов к набуханию определяют в лаборатории, устанавливают величину относительного набухания Еsw = (hнс– h)/h, гдеh – начальная высота образов и hнс – высота после набухания. При Esw 0,04 грунт считают набухающим; при значении 0,04-0,08 – слабонабухающим; 0,09-0,12 – средненабухающим и при 0,12 – сильно набухающим. Наличие набухающих грунтов устанавливают в период инженерно-геологических изысканий. Если грунты являются набухающими, то при проектировании объектов необходимо предусматривать определенные мероприятия: 1) в надземной части зданий (увеличивать жесткость и прочность зданий); 2) в грунтовом основании. Усадка – это уменьшение объема глинистого грунта при высыхании. Собственно, это процесс, обратный набуханию. Высыхание грунтов может происходить за счет испарения воды или вследствие отсасывания из грунта воды корнями деревьев, которые посажены слишком близко к зданию и их корни проникают под фундамент. При усадке грунт растрескивается, теряет монолитность, прочность. Поверхность земли опускается, и здания, стоящие на этом месте, начинают деформироваться (рис.31.III). |