|
|
Презентация. Лекция 3_Экзогенные процессы. Лекция 3 опасные природные процессы и явления в литосфере
Лекция 3 - Среди катастрофических процессов широко представлены в литосфере на планете Земля гeологические процессы экзогенного (внешнего) характера. Экзогенные процессы, вызванные в основном внешними по отношению к Земле силами, происходят на поверхности или в самых верхних частях литосферы. Многие из них относятся к опасным и экологически неблагоприятным, оказывающим отрицательное влияние на сферу жизнедеятельности человека.
- Экзогенные процессы обусловлены главным образом действием силы тяжести и солнечной энергии. Экзогенные процессы,
- изменяя внешний облик Земли, медленно, но неотвратимо разрушают даже самые прочные породы.
- Этот цикл принято делить на 3 части:
- а) выветривание (разрушение горных пород);
- б) денудация (снос продуктов этого разрушения под действием силы тяжести, ветра, текучих вод и т.д.);
- в) аккумуляция (накопление осадков).
Реология грунтов - Реология —изучает деформационные свойства и текучесть вещества.
- Склоны гор, холмов, оврагов, лощин под действием силы тяжести могут потерять устойчивость и разрушиться, вызвав тяжёлые последствия. Катастрофические явления, происходящие на склонах, необязательно должны быть быстрыми. Медленное, но неудержимое скольжение в море берега вместе с расположенными на нём сооружениями в течение года или нескольких лет опасно, как и быстрое смешение.
- Динамика движения склонов после потери ими устойчивости существенно зависит от состава слагающих пород. Обычно выделяют рыхлые и скальные грунты.
- К скальным грунтам относится обширная группа изверженных горных пород (граниты, базальты, и др.) и прочных метаморфизированных осадочных пород (известняки, песчаники, туфы).
- Метаморфи́ческие го́рные поро́ды (или видоизменённые горные породы) — горные породы, образованные в толще земной коры в результате метаморфизма, то есть изменения осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.
- К рыхлым (мягким) грунтам относят глины, суглинки, лёссы, пески. Эти осадочные отложения покрывают слоем различной толщины подавляющую часть территории суши. От скальных грунтов они отличаются существенно большей пористостью (30...50)%, влажностью (содержат значительное количество несвязной воды) и на два – три порядка меньшей прочностью.
- Известняки, песчаники, туфы иногда называют полускальными грунтами.
- Они обладают сравнительно прочным скелетом и значительной общей пористостью. От прочных скальных грунтов их отличает пониженное значение скорости распространения упругих волн и прочности, а от мягких грунтов, – наоборот, повышенное значение прочности и скорости распространения упругих волн.
- Рыхлые грунты состоят в основном из скоплений отдельных зёрен и частиц. Связность этих скоплений зависит от внутреннего сцепления и трения между зёрнами. Размеры зёрен и частиц несоизмеримо малы по сравнению с масштабом изучаемого явления.
- В скальных массивах размеры составляющих элементов значительно больше. Они представлены блоками, ограниченными системами трещин, присутствующими в любом таком массиве.
- Трещины могут варьироваться в широком диапазоне от микротрещин шириной менее 1 микрона с очень небольшой поверхностью до тектонических нарушений, являющихся геологическими разрывами. Ограниченные трещинами блоки по размерам могут быть сравнимы с масштабом рассматриваемого явления – движущегося склона. Отмеченные особенности строения грунтов необходимо учитывать при оценке устойчивости склонов.
- Известно, что напряжённое состояние в точке деформируемого тела определяется тензором напряжений. Связь упругих деформаций с напряжениями согласно обобщённому закону Гука находится по уравнениям (1.26).
- При возрастании нагрузки деформации возрастают. При значительном возрастании нагрузки в породах образуются трещины, происходит разрушение грунтового материала. Однако отклонения от упругости наблюдаются раньше, до трещинообразования.
- Медленные продолжительные неупругие деформации, происходящие в теле под действием нагрузки, превышающей предел пластичности, обозначаются в механике грунтов специальным термином – ползучесть. С ползучестью связан, например, случай медленного скольжения берегового склона (и ряд других случаев).
- Ещё большую опасность представляет быстрое разрушение склона, когда практически невозможно или затруднительно обеспечить меры безопасности.
- Задача определения условий разрушения склона имеет, таким образом, большую практическую значимость.
- Установлено, что разрушение склона, сложенного из рыхлых грунтов, происходит при сдвиговых деформациях. Предельное сдвигающее напряжение определяется по закону Кулона:где t – касательное напряжение; s – нормальное напряжение; j – угол внутреннего трения рассматриваемого грунта; С – сцепление.
- Значения ϕ и С для разных материалов различны. Для песка ϕ = 33°, осыпи из рыхлого лёсса и мергелей »25°, сланца (26¸ 29)°, известняка 32°, гранита (35¸ 40)°. В глинах угол внутреннего трения близок к нулю.
- Сцепление С изменяется от близкого к нулю в очень влажных глинах, находящихся в жидком состоянии, до 107 Па в высушенной горячим воздухом глине. В рыхлых слоях песка и в щебне
- возможно значение С 0.
- В этом случае ϕ является углом склона, круче которого насыпь из этого материала не может быть устойчивой (угол естественного откоса). Для скальных грунтов важно установить условия образования трещин.
- Предел прочности гранита на сжатие составляет 3×108 Па, предел прочности на скалывание для большинства пород (мрамор, известняк, песчаник) составляет примерно 108 Па, прочность пород на разрыв значительно ниже и может составлять примерно 106 Па.
Устойчивость склонов, сложенных рыхлыми и скальными породами - Устойчивость склонов из рыхлых грунтов определяется по уравнению Кулона (3.1). Возможные поверхности скольжения обычно представляют цилиндрическими, что позволяет исследовать один профиль склона, ограничившись решением плоской задачи (рис. 18, 19).
Рис. 18. Схема обрушения склона по плоской поверхности
Рис. 19. Схема обрушения склона по круглоцилиндрической
поверхности скольжения
скольжения
- Самым простым допущением в отношении формы потенциальной поверхности скольжения является плоскость (рис. 18).
- На этом рисунке обозначено: Р – вес клина ABC, H – высота откоса, a – угол откоса, b – угол наклона плоскости скольжения.
|
|
|
Скачать 361.94 Kb.