контр раб №2 осн инж геологии и гидрогеологии. Контрольная работа 2 по дисциплине Основы инженерной геологии и гидрогеологии Вариант 3 студент гр. Иб360871
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
4 Виды воды в горных породах Взависимости от того, в каком состоянии в грунтах находится вода, она классифицируется следующим образом: парообразная; связанная — прочносвязанная (гигроскопическая), рыхлосвязанная; свободная — капиллярная, гравитационная; в твердом состоянии (лед); кристаллизационная и химически связанная. Парообразная вода. Водяной пар играет большую роль в процессах, протекающих в грунтах, в силу того, что может свободно передвигаться в грунте при незначительной его влажности, а также потому, что при конденсации пара на поверхности грунтов образуются другие виды воды. Подвижность парообразной влаги в определенных условиях влияет на свойства грунтов, особенно глинистых, лессовых, где она воздействует на их естественную влажность. Связанная вода. Связь между пленками воды и минеральными частицами обусловлена молекулярными силами. Связанная вода составляет более 40 % всей воды, содержащейся в глинистых породах. Присутствие различных категорий связанной воды в грунтах любого состава резко изменяет их состояние и свойства. Связанная вода перемещается в грунтах в сторону падения электрического потенциала, увеличения дисперсности грунта, большего содержания глинистых минералов. Связанную воду принято подразделять на прочносвязанную и рыхлосвязанную. Прочносвязанная вода. Максимальное количество прочносвязанной воды в грунтах примерно соответствует максимальной гигроскопичности. Сама прочносвязанная вода имеет несколько разновидностей, каждая из которых существенно влияет на свойства пород. При полном содержании всех видов прочносвязанной воды, указанная потеря прочности глинистыми грунтами весьма значительна. Содержание прочносвязанной воды в дисперсных грунтах определяется их минералогическим составом, дисперсностью, степенью однородности, формой и характером поверхности минеральных частиц, а также составом обменных катионов в них. Рыхлосвязаннаявода по своим свойствам существенно отличается от прочносвязанной, например, имеет плотность, близкую к плотности свободной воды. Рыхлосвязанная вода подразделяется на пленочную и осмотическую. Пленочная влага как бы облекает собой прочносвязанную и удерживается молекулярными силами в значительно меньшей степени. Капиллярную воду подразделяют на три вида: 1) вода углов пор; 2) подвешенная вода; 3) собственно капиллярная вода. Первый вид воды (вода углов пор, или стыковая вода) иногда называют капиллярно-разобщенной водой или капиллярно-неподвижным состоянием свободной грунтовой воды. Вода углов пор обычно образуется в местах соприкосновения — на контактах частиц — в виде отдельных капель, занимающих суженные части пор и ограниченных менисками воды. Собственно капиллярная вода формируется за счет поднятия воды вверх от уровня грунтовых вод, образуя под грунтовыми водами в массиве грунта капиллярную кайму. Капиллярное поднятие зависит от ряда факторов, например, степени дисперсности, неоднородности грунта, его минералогического состава, формы и характера поверхности грунтовых частиц, плотности и пористости грунта. При промачивании грунтов сверху, например, при атмосферных осадках, при возведении грунтовых плотин гидромеханизацией или отсыпкой, при увлажнении и укатке грунта, а также в других случаях, возникающих в строительной практике, в грунтах образуется подвешенная вода. Наиболее часто формирование ее происходит в песках, как в однородных, так и слоистых их толщах. Образование подвешенной воды зависит от гранулометрического состава песка и его исходной влажности. Эта вода способна передвигаться за счет разности температур (от холода к теплу), растворять и переносить соли; при испарении воды эти соли кристаллизуются и этим разрушают структуру грунтов и строительных материалов, например в дорожных одеждах. Гравитационная вода подразделяется на: 1) просачивающуюся и 2) воду грунтового потока. Первый вид воды преимущественно располагается в зоне аэрации и перемещается под действием гравитационной силы сверху вниз. Это движение продолжается до тех пор, пока вода не встретит на своем пути фактически водонепроницаемый, водоупорный горизонт. После этого дальнейшее движение воды происходит под влиянием напора в виде потока грунтовых вод. Слой грунта, в котором движется вода фунтового потока, называют водоносным горизонтом. Минерализация подземных вод увеличивается с глубиной. Растворенные в воде соли находятся в подвижном равновесии с твердой составляющей грунтов и взаимодействуют с ней. Гравитационная вода практически всегда находится в движении. Движущаяся вода способна к растворению горных пород, выносу из них частиц, т. е. к изменению структуры и состава грунтов, к образованию и активизации геологических процессов. Вода в твердом состоянии. При температурах ниже нуля гравитационная вода замерзает и содержится в грунте в виде льда. Лед может формировать в грунте как прослои различной, иногда значительной мощности, так и рассеянные в его толще отдельные кристаллы. Свойства мерзлых рыхлых грунтов зависят от изменений температуры, особенно при колебаниях ее около О °С, так как вблизи этой границы резко меняется количество в грунте незамерзшей воды. Соотношение содержания незамерзшей воды и льда в грунте влияет на изменение большей части физических и химических свойств дисперсных мерзлых грунтов. Резкое изменение строения грунтов происходит при миграции влаги и льдовыделении в процессе промерзания дисперсных, особенно глинистых, грунтов. Эти изменения влекут за собой естественное изменение физических и механических свойств грунтов. Следует иметь в виду, что повторное замерзание и оттаивание дисперсных пород приводят к необратимым изменениям структуры и свойств этих пород, так, например, увеличивается количество свободной воды, возрастает фильтрационная способность, изменяются прочность, электрические и другие свойства. Кристаллизационная и химически связанная вода. Кристаллизационная и химически связанная вода, часто называемая конституционной, участвует в формировании кристаллических решеток различных минералов. Так, вода входит в состав таких минералов, как гипс (CaS04 * 2Н20) и ряда других. Кристаллизационная вода, участвуя в построении кристаллической решетки минералов, сохраняет свою молекулярную форму. Химически связанная вода входит в состав таких соединений, как, например, лимонит (Fe203 * nН20). Эта вода не сохраняет своего молекулярного единства, однако более прочно, по сравнению с кристаллизационной, связана с другими молекулами кристаллических решеток7. 7 Виды воды в горных породах (грунтах) и их влияние на состояние и свойства горных пород. https://studopedia.org/6-75852.html 5 Параметры депрессионной воронки При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды. Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока. Радиус депрессионной воронки называетсярадиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом. Также на величину и форму воронки оказывают влияние условия питания водоносного горизонта, его связь со смежными горизонтами и поверхностными водоемами и т.д. В практических расчетах для определения радиуса влияния или радиуса депрессии обычно используют приближенные формулы, иногда дающие только порядок его величины. Формула Кусакина (для безнапорного пласта при установившейся фильтрации) имеет вид R = 2S√(H•Кф), где S - понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м H - мощность пласта, м Кф - коэффициент фильтрации, м/сутки. Формула Зихардта для напорных пластов R = 10S√(Кф), где S - понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м Кф - коэффициент фильтрации, м/сутки.8 8 Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния. http://mydocx.ru/6-4719.html 6 Сдвиговые характеристики песчано-глинистых пород Изучение сопротивления грунтов сдвигающим усилиям, возникающим в результате воздействия различных инженерных сооружений, имеет большое значение для правильного расчета устойчивости оснований (несущей способности оснований), оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов. В настоящее время нет единой точки зрения на природу сопротивления глинистых пород сдвигу. Одни исследователи считают, что сопротивление глинистых пород сдвигу обусловлено только сцеплением между частицами, показателем которого является коэффициент сцепления. Другие полагают, что сопротивление глинистых пород сдвигу зависит как от сил трения, так и от сил сцепления. Показателями сил трения, действующих в грунте, считают угол внутреннего трения и коэффициент трения. Вследствие неясности природы сопротивления глинистых пород сдвигу и условности разделения его на внутреннее трение и сцепление, некоторые исследователи предлагают вообще отказаться от такого разделения и характеризовать сопротивление глинистых пород сдвигу так называемым углом сдвига φ соответственно тангенс этого угла называют коэффициентом сдвига tgφ. Сопротивление сдвигу одного и того же грунта непостоянно и зависит от физического состояния грунта - степени нарушенности естественной структуры, плотности, влажности, а также от условий производства испытаний (конструкция прибора, размеры образца, скорость сдвига и т. д.). Для получения наиболее достоверных данных испытания на сдвиг должны всегда проводиться в условиях, максимально приближающихся к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении. Показатели сопротивления грунта сдвигу определяются различными способами, среди которых можно выделить три группы: 8 Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния. http://mydocx.ru/6-4719.html • способы определения сопротивления сдвигу по одной или двум заранее фиксированным плоскостям в сдвиговых приборах; • способы определения сопротивления сдвигу путем раздавливания при одноосном и трехосном сжатии; • способ определения сопротивления сдвигу по углу естественного откоса. Способы первой группы могут быть в свою очередь разделены на две подгруппы: а) способы поперечного сдвига с конечной плоскостью сдвига; б) способы кольцевого сдвига с бесконечной (замкнутой) плоскостью сдвига.9 9 Сопротивление грунтов сдвигу . Прочностные характеристики грунтов. https://infopedia.su/10x44dd.html Лабораторные испытания грунтов для определения показателей трения и сцепления способом поперечного сдвига производят путем среза нескольких образцов исследуемого грунта. При этом в зависимости от характера предварительной подготовки образцов к опыту различают: а) сдвиг нормально уплотненных образцов (завершенное уплотнение), когда образцы перед опытом предварительно уплотняются под разными нагрузками до окончания процесса консолидации; срез каждого образца производится при той же вертикальной нагрузке, под которой он предварительно уплотнялся; б) сдвиг переуплотненных образцов, когда образцы предварительно уплотняются до окончания процесса консолидации, а сдвигаются без нагрузки или при меньших нагрузках; в) сдвиг недоуплотненных образцов (незавершенное уплотнение), когда образцы предварительно не уплотняются или уплотняются в продолжение короткого времени, за которое не наступает полная консолидация; срез производится при различных вертикальных нагрузках. 9 Сопротивление грунтов сдвигу . Прочностные характеристики грунтов. https://infopedia.su/10x44dd.html В зависимости от скорости приложения сдвигающего усилия в процессе опыта различают медленный сдвиг и быстрый сдвиг. При медленном сдвиге сдвигающую силу увеличивают только после прекращения деформации, вызванной предыдущей ступенью этой силы. При быстром сдвиге увеличение сдвигающей силы производят быстро, не дожидаясь прекращения деформаций. Список использованных источников и литературы 1. Земля в мировом пространстве, ее происхождение. Состав и строение Земли.URL: https://studfiles.net/preview/5900438/page:3/ 2. Земля в мировом пространстве. https://lektsia.com/4xaf82.html 3. Диагностические свойства (отличительные признаки) минералов.URL: https://studfiles.net/preview/3067175/page:4/ 4. Геологическая деятельность поверхностных вод. URL:http://biofile.ru/geo/2276.html 5. Виды воды в горных породах (грунтах) и их влияние на состояние и свойства горных пород. URL:https://studopedia.org/6-75852.html 6. Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния. URL:http://mydocx.ru/6-4719.html 7. Сопротивление грунтов сдвигу. Прочностные характеристики грунтов. URL:https://infopedia.su/10x44dd.html |