учебное пособие геология инженерные изыскания. Учебное пособие к практическим и лекционным занятиям для студентов очной и заочной форм обучения всех строительных специальностей
 Скачать 2.75 Mb.
|
|
2. Доломит. Минеральный состав – доломит и примеси. Цвет – как у известняков. Структура – от микрозернистой до крупнозернистой. Текстура – слоистая, массивная. Формы залегания – пласты, слои. Диагностические признаки – реакция с соляной кислотой в порошке. Происхождение – образуется в морях с повышенной соленостью за счет непосредственного выпадения из воды химическим путем. Возникает за счет преобразования известняков. Применение – строительный камень, для получения огнеупоров, в стекольной и керамической промышленности. Инженерно-геологическая характеристика – см. известняк. 3. Мел. Минеральный состав – кальцит, незначительные примеси глинистых частиц, кварца. Цвет – белый, желтоватый, зеленоватый. Структура – землистая. Текстура – массивная, слоистая. Формы залегания – пласты, слои. Диагностические признаки – мягкая мучнистая порода, легко растирается между пальцами, реагирует с соляной кислотой, пишет на бумаге. Происхождение – образуется в теплых морях мелового периода, в которых жили простейшие мельчайшие животные, на дне моря происходило накопление микроскопических скорлупок этих животных, которые затем сцементировались, уплотнились и превратились в мел. Применение – применяется в цементной, металлургической, сахарной, бумажной, резиновой и стекольной промышленности, для изготовления замазок, белил, мастики, красок, глазури, взрывчатых веществ, зубного порошка, для побелки, как пищевой материал. Инженерно-геологическая характеристика. В сухом состоянии – плотный, при увлажнении – влагоемкий, пластичный, мел имеет значительную микропористость и трещиноватость, относится к карстующим породам. 4. Мергель. Под мергелем понимается порода, переходная между карбонатной и глинистой. 140 Минеральный состав – кальцит, глинистые минералы, доломит. Мергель, если глинистых частиц содержится от 20 до 40%, глинистый мергель – глинистых частиц от 40 до 70% и известняковый мергель – глинистых частиц – 5-20%. Цвет – обычны светлые тона, но встречаются и ярко окрашенные разновидности красного, коричневого и фиолетового цвета. Структура – плотная, землистая. Текстура – тонкослоистая. Формы залегания – слои, линзы, прослои. Диагностические признаки – при действии соляной кислоты вскипает, остается пятно. Имеет запах глины. Происхождение – мергель образуется в морях и озерах в том случае, когда известковый и глинистый осадок отлагаются вместе. Применение – широко используется в цементной промышленности. Инженерно-геологическая характеристика. Мергель легко поддается выветриванию и распадается на мелкие угловатые обломки. При высоком содержании глинистых (монтмориллонитовых) частиц способен набухать. Прочностные характеристики изменяются в широких пределах. II. Кремнистые породы. 5. Диатомит. Минеральный состав – в образовании диатомита принимают участие диатомитовые водоросли – отсюда и название горной породы. Состоит он из опала, содержится примесь глины, кварца, окислов железа. Цвет – белый, серый, желтый, бурый. Структура – землистая, микроскопически – органогенная. Текстура – слоистая, иногда тонкая горизонтальная слоистость. Формы залегания – слои. Диагностические признаки – мягкая, пишет на доске, землистая, легкая порода, пористая, прилипающая к языку. Происхождение – образуется в морских и пресноводных бассейнах путем накопления на дне бассейна кремнистых панцирей диатомитовых водорослей. Применение – звуко- и теплоизоляционные материалы, в качестве фильтрующего вещества, как наполнитель, адсорбент, добавка к цементу, для изготовления огнеупорных и легких кирпичей и т.д. Инженерно-геологическая характеристика. В сухом состоянии – плотная порода, достаточно прочная, при увлажнении – влагоемкая, пластичная, прочность падает в 10 раз, слабая морозоустойчивость. 141 6. Опока. Минеральный состав – опаловый кремнезем с примесью глинистых частиц, кварца, полевого шпата. Цвет – светло-желтый, палевый, зеленоватый, темно-серый или черный. Структура – плотная. Текстура – массивная. Формы залегания – пласты. Диагностические признаки – плотная, мягкая, пористая (прилипает к языку). Порода с раковистым изломом. Происхождение – образуется в морских водоемах путем химического осаждения кремнекислоты из коллоидных растворов. Применение – как у диатомита. Инженерно-геологическая характеристика – см. диатомит. 7. Кремень. Минеральный состав – халцедон, мелкокристаллический кварц и опал. Цвет – различный. Структура – плотная. Формы залегания – конкреции, желваки, линзы среди карбонатных, реже глинистых пород. Диагностические признаки – отличаются по форме залегания и высокой твердости. Происхождение – химическим путем на стадии диагенеза. Применение – кремни, благодаря твердости и вязкости используется для футировки (внутренней облицовки) мельниц, применяемых в керамическом, цементном и других производствах для размола сырья, они применяются также для производства шлифовальных шкурок, фарфоро- фаянсовом производстве, как отощающая добавка вместо кварцевого песка. III. Сульфатные породы. 8. Гипс. 9. Ангидрит. Минеральный состав – обе породы мономинеральные и название породы соответствуют названию минерала, слагающего ее. Присутствуют примеси кварца, глинистых частиц, серы, карбонатов. Цвет. Гипс – белый, розовый, желтоватый, серый; ангидрит – голубовато-серый, реже белый, розоватый. Структура – зернистая, волокнистая, чешуйчатая. Текстура – массивная, слоистая. Формы залегания – пласты, линзы, жилы, включения, гнезда. 142 Диагностические признаки – ангидрит отличается по преобладающему голубовато-серому цвету и зернистому строению. Гипс – по светлой окраске, малой твердости (чертится ногтем). Происхождение – гипсовые и ангидритные отложения могут быть первичными и вторичными. Первичные образования этих пород происходят в лагунах и соляных озерах при испарении воды в условиях жаркого климата. Вторичные накопления гипса возникают в процессе преобразования ангидрита. Применение – для производства строительного гипса используют породы, содержащие не менее 85% чистого гипса. Гипс и ангидрит используется для приготовления цемента, а также в качестве добавки к портландцементу, для штукатурных работ. Кроме того, используется в бумажной, химической промышленности, в сельском хозяйстве. Инженерно-геологическая характеристика – легко растворяются и с этими породами связаны явления карста. IV. Соляные породы. 10. Каменная соль. Минеральный состав – галит и примеси глинистых, органических и железистых соединений. Цвет – прозрачный, голубой, розовый. Структура – зернистая. Текстура – слоистая, часто наблюдается ленточная слоистость, образованная чередованием чистых и загрязненных примесями слойков. Формы залегания – пласты, прослои, линзы. Диагностические признаки – светлая окраска, зернистое строение, соленый вкус, растворимость в воде. Происхождение – аналогично первичному гипсу. Применение – в керамической, химической и пищевой промышленности. Инженерно-геологическая характеристика – связаны явления карста. V. Биогенные породы. Это грунты особого состава, состояния и свойств. Преобладают в них коагуляционные контакты, образование которых происходит за счет дальнедействующих молекулярных, а также магнитных и электростатических взаимодействий. К биогенным грунтам относятся сапропели, заторфованные грунты, торф. 143 11. Сапропель. Пресноводный ил, темная, мягкая, жирная масса однородного или микрослоистого строения, содержащая более 10% органических веществ. По относительному содержанию органического вещества сапропели подразделяют на: минеральные – от 0,1 до 0,3; среднеминеральные – от 0,3 до 0,5; слабоминеральные – свыше 0,5. Минеральный состав – по составу минеральных примесей – песчаный, глинистый, известковистый, диатомитовый и т.д. Цвет – бурый, зеленоватый, черный. Структура – глинистая, алевритовая, зернистая. Текстура – рыхлая, пористая. Формы залегания – линзы, слои, прослои, в толще озерных и болотных отложений. Происхождение – отлагается в пресноводных бассейнах. Инженерно-геологическая характеристика. Высокая пористость, коэффициент пористости больше 3, слабая водопроницаемость, большая влажность, сжимаемость, низкие показатели сопротивления сдвигу. Сапропель вытекает из-под фундамента. Растекаемость зависит от влажности. При высыхании сапропели уменьшаются в объеме и твердеют. 12. Илы. Водонасыщенные современные осадки водоемов, в которых преобладают коагуляционные контакты. Характерной особенностью этих контактов является наличие между частицами тонкой равновесной пленки связанной воды, которая препятствует непосредственному контактированию частиц. Выделяются илы по коэффициенту пористости: Ил супесчаный – е ≥ 0,9; Ил суглинистый – е ≥ 1,0; Ил глинистый – е ≥ 1,5. Минеральный состав – кварц, полевой шпат, глинистые минералы, органическое вещество. Цвет – бурый, черный, серый. Структура – алевритовая, глинистая. Текстура – рыхлая, пористая. Формы залегания – слои, линзы, пропластки в толще болотных отложений, подстилающих, перекрывающих торф или переслаивающихся с ним. Происхождение – формируются в морских акваториях, болотах, озерах из привнесенного терригенного песчаного и глинистого материала. Инженерно-геологическая характеристика – отличается низкой несущей способностью, так как находятся в текучем состоянии. 144 13. Торф. Представляет собой породу бурого или черно-бурого цвета, состоящую из растительных остатков различной степени разложенности. Присутствуют песчано-пылевато-глинистые частицы. Образуется в болотах в условиях недостатка кислорода в четвертичный период. Торф – слабо уплотненная, пористая порода, легко режется лопатой. Сырой торф представляет собой полужидкую кашеобразную массу. В зависимости от растений, входящих в его состав, различают торф сфагновый, осоковый, тростниковый, древесный. Структура – агрегатно-пористая. Текстура – волокнистая. Применение – в строительстве используется как теплоизоляционный звуконепроницаемый материал. Кроме того, применяется как топливо, удобрение, в химической промышленности. Инженерно-геологическая характеристика. Свойства торфа зависят от степени разложенности растительных остатков. Хорошо разложившиеся торфы водоупорны, плохо разложившиеся – водопроницаемы. Обладают высокой естественной влажностью. Относятся к сильно сжимаемым грунтам. VI. Каустобиолиты. Каустобиолитами («каустос» – горючий, «биос» – жизнь, «литос» – камень) называются горючие минералы и горные породы органического происхождения. 14. Уголь. Естественное горючее ископаемое, образованное из остатков растений и отчасти животных в прошлые геологические эпохи. По составу исходного материала выделяют угли сапропелые – возникающие из спор, гумусовые – из древесной растительности. По степени изменения выделяют бурые угли, каменные и антрациты. 15. Нефть. Природная нефть – горючая, маслянистая, флюоресцирующая жидкость темно-коричневого и черного цвета. Встречаются желтые, красноватые и почти бесцветные нефти. В нефти содержатся углеводороды парафинового, нафтенового и бензольного ряда. Плотность нефти колеблется в пределах 0,75÷1. Геологические условия нахождения нефти очень разнообразны: она залегает в песках, песчаниках, алевролитах, известняках и других пористых, трещиноватых породах. 145 Существуют гипотезы органического и неорганического происхождения нефти. Нефть – ценнейшее полезное ископаемое. Из нее получают бензин, керосин, применяется для органического синтеза. 16. Битум. Представляет собой продукты окисления нефти и встречается в нефтегазоносных областях. Продуктами первой стадии окисления нефти являются мальта и кир, затем следует асфальт и озокерит. 17. Шунгит. Порода протерозойского возраста, богатая высокометаморфизованным органическим веществом. Представляет собой черную, блестящую с раковистым изломом породу. Твердость – 3÷4, плотность – 1,8÷2. Обладает значительной электропроводностью. Содержание углерода 96÷99%. Название дано по поселку Шуньга близ Онежского озера. 18. Почвы. Природное образование, слагающее поверхностный слой земной коры и обладающее плодородием. Неорганическое вещество в них тесно сочетается с органическим веществом. Часто вовлекаются в сферу строительной деятельности человека, и может служить основанием, средой или материалом для возведения сооружений. Главная особенность почв – единство органических и неорганических составляющих, что необходимо учитывать, когда почвы используются как грунты при строительстве аэродромов, железных дорог и других инженерных сооружений. Минеральный состав – органическая часть – гумус – от долей до 22% по весу; минеральная часть – монтмориллонит (щелочные почвы), каолинит (кислые почвы), кварц, окислы железа, простые соли и комплексные соединения. Цвет – серый, черный, каштановый и т.д. Структура – комковато – зернистая, зернистая, агрегатно-пористая. Текстура – пористая, массивная, слоистая. Формы залегания – слой, пласт. Происхождение – в ходе почвообразовательных процессов при взаимодействии поверхностного слоя материнских пород образуется несколько горизонтов почв, различающихся по свойствам, генезису и т.д. Инженерно-геологическая характеристика зависит от РН-среды. Агрессивны по отношению к строительным конструкциям, так как содержит соли. Прочность определяется характером микроструктуры, водопроницаемостью и капиллярными свойствами микроструктуры. 146 Приложение 5 КЛАССИФИКАЦИЯ И НОРМИРОВАНИЕ ГРУНТОВ Таблица 5.1 Подразделение глинистых грунтов по числу пластичности I p Разновидность глинистых грунтов Число пластичности I p , % Супесь 1 ≤ I р < 7 Суглинок 7 ≤ I р < 17 Глина I р ≥ 17 Таблица 5.2 Подразделение глинистых грунтов по числу пластичности I p и содержанию песчаных частиц Разновидность глинистых грунтов Число пластичности I p , % Содержание песчаных частиц (2-0,5мм), % по массе Супесь: – песчанистая 1 ≤ I р < 7 50 –пылеватая 1 ≤ I р < 7 < 50 Суглинок: – легкий песчанистый 7 ≤ I р < 12 40 – легкий пылеватый 7 ≤ I р < 12 40 – тяжелый песчанистый 12 ≤ I р < 17 40 – тяжелый пылеватый 12 ≤ I р < 17 <40 Глина: – легкая песчанистая 17 ≤ I р < 27 40 – легкая пылеватая 17 ≤ I р < 27 <40 – тяжелая I р ≥ 27 Не регламентируется Таблица 5.3 Подразделение глинистых грунтов по показателю текучести I L Разновидность глинистых грунтов Показатель текучести I L , д.е. Супесь: – твердая I L < 0 – пластичная 0 ≤ I L ≤ 1,0 –текучая I L > 1 Суглинки и глины: – твердые I L < 0 – полутвердые 0 ≤ I L ≤ 0,25 –тугопластичные 0,25 < I L ≤ 0,5 –мягкопластичные 0,50 < I L ≤ 0,75 –текучепластичные 0,75 < I L ≤ 1,0 – текучие I L > 1,0 147 Таблица 5.4 Подразделение крупнообломочных грунтов и песков по коэффициенту водонасыщения S r Разновидность крупнообломочных грунтов и песков Коэффициент водонасыщения S r , д. е. Малой степени водонасыщения 0 < S r ≤ 0,5 Средней степени водонасыщения 0,5 < S r ≤ 0,8 Насыщенные водой 0,8 < S r ≤ 1 Таблица 5.5 Подразделение песков по коэффициенту пористости е (по плотности сложения) Разновидность песков Коэффициент пористости е Пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые Плотный е ≤ 0,55 е ≤ 0,60 е ≤ 0,60 Средней плотности 0,55 < е ≤ 0,70 0,60 < е ≤ 0,75 0,60 < е ≤ 0,80 Рыхлый е > 0,70 е > 0,75 е > 0,80 Таблица 5.6 Подразделение крупнообломочных грунтов и песков по гранулометрическому составу Разновидность грунтов Размер зерен, частиц d, мм Содержание зерен, частиц, % по массе Крупнообломочные: –валунный (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый) >200 >50 –галечниковый (при неокатанных гранях — щебенистый) >10 >50 – гравийный (при неокатанных гранях — дресвяный) >2 >50 Пески: –гравелистый >2 >25 – крупный >0,50 >50 – средней крупности >0,25 >50 – мелкий >0,10 75 –пылеватый >0,10 <75 148 Таблица 5.7 Расчетные сопротивления R 0 (кПа) песчаных грунтов Пески Значения R 0 (кПа), в зависимости от плотности сложения песков плотные средней плотности Крупные 600 500 Средней крупности 500 400 Мелкие: маловлажные 400 300 влажные и насыщенные водой 300 200 Пылеватые: маловлажные 300 250 влажные 200 150 насыщенные водой 150 100 Примечания: 1. Расчетные сопротивления грунтов основания R 0 , приведенные в таблице, предназначены для предварительного определения размеров фундаментов. 2. Для грунтов с промежуточными характеристиками плотности значения R 0 определяются по интерполяции. 3. Значения R 0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b 0 = 1 м и глубину заложения d 0 = 2 м. Таблица 5.8 Нормативные значения модуля деформации Е (МПа) песчаных грунтов Песчаные грунты Модуль деформации грунтов Е (МПа) при коэффициенте пористости е, равном 0,45 0,55 0,65 0,75 Гравелистые и крупные 50 40 30 - Средней крупности 50 40 30 - Мелкие 48 38 28 18 Пылеватые 39 28 18 11 Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями коэффициента пористости е значения Е определяются по интерполяции 149 Таблица 5.9 Расчетные сопротивления R 0 (кПа) пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов Пылевато-глинистые грунты Коэффициент пористости е Значения R 0 (кПа), при показателе текучести грунта I L = 0 I L = 1 Супеси 0,5 300 300 0,7 250 200 Суглинки 0,5 300 250 0,7 250 180 1,0 200 100 Глины 0,5 600 400 0,6 500 300 0,8 300 200 1,1 250 100 Примечания: 1. Расчетные сопротивления грунтов основания R 0 , приведенные в таблице, предназначены для предварительного определения размеров фундаментов. 2. Для грунтов с промежуточными значениями коэффициента пористости е и показателя текучести I L значения R 0 определяются по интерполяции. 3. Значения R 0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b 0 = 1 м и глубину заложения d 0 = 2 м Таблица 5.10 Нормативные значения модуля деформации Е (МПа) пылевато-глинистых грунтов Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести Модуль деформации грунтов Е (МПа) при коэффициенте пористости е, равном 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 Супеси 0≤I L ≤0,75 - 32 24 16 10 7 - - Суглинки 0≤I L ≤0,25 0,25<I L ≤0,5 0,5<I L ≤0,75 - - - 34 32 - 27 25 - 22 19 17 17 14 12 14 11 8 11 8 6 - - 5 Глины 0≤I L ≤0,25 0,25<I L ≤0,5 0,5<I L ≤0,75 - - - - - - 28 - - 24 21 - 21 18 15 18 15 12 15 12 9 12 9 7 Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями коэффициента пористости е и показателя текучести I L значения Е определяются по интерполяции 150 Приложение 6 151 Окончание Приложения 6 152 Илизар Талгатович МИРСАЯПОВ Даниль Ринафович САФИН Ленар Фиргатевич СИРАЗИЕВ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Учебное пособие к практическим и лекционным занятиям для студентов очной и заочной форм обучения всех строительных специальностей Редактор Л.З. Ханафиева Издательство Казанского государственного архитектурно-строительного университета Подписано в печать Формат 60 84/16 Заказ № Печать ризографическая Усл.-печ.л. Тираж Бумага офсетная №1 Уч.-изд.л. ________________________________________________________________ Отпечатано в полиграфическом секторе Издательства КГАСУ 420043, г.Казань, ул.Зеленая, д.1 |