Происхождение осадочных пород. Разновидности осадочных пород. Грунты по виду происхождения и по условиям формирования.

Происхождение осадочных пород.Разновидности осадочных пород. Грунты по виду происхождения и по условиям формирования.

Грунты –представляют собой естественно-историческое образования.

Изучение грунтов необходимо начинать с установления следующих геоморфологических факторов :

§ из чего они образовались;

§ когда они образовались;

§ под воздействием каких факторов шло их формирование.

Основная гипотеза:

Первоначально земля представляла сбой раскаленный шар по мере остывания которого на поверхности образовывались участки базальтовых, гранитных и др. пород.

Образование грунтов

Грунты представляют собой продукты физического и химического выветривания горных и магматических пород.

Физическое (механическое) выветривание – результат резкого колебания температур, воздействия ветра, водных потоков

Химическое выветривание – результат химического взаимодействия различных минералов, растворение водой солевых соединений.

Этапы геологического развития земли:

v Архейская эра (гнейсы и кристаллические сланцы мощностью до 30000м)

v Палеозойская эра ( мощностью до 15000м, различные осадочные породы в том числе каменный уголь)

v Мезозойская эра (мощностью до 1000м)

v Кайнозойская эра (современная эра, мощность осадочных пород до 5000м). Начало эры условно принято 75 млн.лет назад. Эта эра имеет два периода - третичный (свыше 30млн. лет) и четвертичный.

По условиям формирования грунты бывают:

ü Континентальные

Эллювиальные – залегающие на месте своего первоначального образования.

Делювиальные – перемещаемые под действием сил тяжести или водными потоками (не имеющих русла)

Аллювиальные – переносимые постоянными водными потоками на значительные расстояния.

Ледниковые – образовавшиеся в результате движения ледников в периоды оледенения.

Эоловые – отложения, переносимые ветром.

 

ü Морские

Виды ледниковых отложений

§ Моренные – глинистые грунты с примесью крупнообломочных частиц

§ Озерно-ледниковые - слоистые глинистые грунты и песчаные грунты, образовавшиеся во внутренних озерах ледников.

§ Флювиогляциальные – песчаные грунты, галька, наносимые по окаймляющим ледник областям водными потокам при таянии ледника

По прочностным характеристикам эти типы грунта можно выстроить в следующем порядке (считая на первом месте наиболее прочный грунт):

1- элювиальный, мореные;

2 - аллювиальный;

3 - эоловый;

4 - делювиальный.

 

 

2. Тектонические движения земной коры. Природные сейсмические явления.
Все природные движения земной коры или ее отдельных участков называются тектоническими движениями.

Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера ее тектонических структур. Наиболее крупными структурами являются платформы и геосинклинали.

Платформы – устойчивые, жесткие, малоподвижные структуры. Платформы характеризуются выровненными формами рельефа. Они состоят из жесткого, не поддающегося складчатости участка земной коры (кристаллического основания). Им свойственны спокойные медленные движения вертикального характера.

Геосинклинали – подвижные участки земной коры. Они располагаются между платформами и являются их подвижными соединениями. Для геосинклиналей характерны разнообразные тектонические движения, сейсмические явления и вулканизм.

Тектонические движения земной коры подразделяются на три основные взаимосвязанные между собой разновидности движений:

• колебательные;

• складчатые;

• разрывные.

Колебательные движения – это движения, у которых, во-первых, направление движения вертикальное, во-вторых направление движения периодически сменяется (т. е. при колебательных движениях один и тот же участок земной коры испытывает попеременно опускание или подъем). Они не вызывают резких нарушений первоначального залегания горных пород.

Природные сейсмические явления:
Землетрясение — подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре и верхней мантии и передающиеся на большие расстояния.

Цунами — длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение поднятие или опускание участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений с магнитудой более 7. В результате землетрясения распространяется несколько волн.

Явления, вызванные гравитационными процессами. Обвалы осыпи оползни сели снежные лавины

Обвалы. Это резкое обрушение крупных масс горных пород с их опрокидыванием и дроблением. Обвалы возник на крутых склонах (более 45-50 град) и обрывах ест. форм рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах

Оползни. Это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Противооползневые мероприятия подразделяются на 2 вида: 1. Активные, способы воздействия на основную причину оползня путем полного пересечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряженных грунтов толщи за счет разгрузки любого вида. 2. Пассивные, направленные на закрепление грунтов любыми способами.

Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скалистые породы, активно действуют процессы физического выветривания. Породы растрескиваются и обломки скатываются вниз по. Мощность осыпей у подножья склонов различна и колеблется от нескольких до десятков метров.

Обвалы. Это резкое обрушение крупных масс горных пород с их опрокидыванием и дроблением. Обвалы возник на крутых склонах (более 45-50 град) и обрывах ест. форм рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах.

Сель — поток с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (до 50—60% объёма потока), внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек, как правило, ливневыми осадками или бурным таянием снегов.

Сель — нечто среднее между жидкой и твёрдой массой. Это явление кратковременное (обычно оно длится 1—3 ч), характерное для малыхводотоков длиной до 25—30 км и с площадью водосбора до 50—100 км².

Лавина — масса снега, падающая или соскальзывающая со склонов гор. Снежные лавины могут представлять немалую опасность, вызывая человеческие жертвы (в частности, среди альпинистов, любителей горных лыж и сноубординга) и принося существенный ущерб имуществу

 

 

Криогенные и эоловые процессы и вызванные ими явления. Растворение Суффозия размывание

Криогенными процессами называют геологические процессы, которые происходят при промерзании или оттаивании горных пород, а также замерзании подземных вод. Сезонное оттаивание — это оттаивание летом верхней части толщи мёрзлых пород.

ЭОЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Процессы и формы рельефа, связанные с работой ветра, названы эоловыми в честь древнегреческого бога Эола, повелителя ветров. Эти процессы включают:

— вынос ветром результатов выветривания;

— обтачивание, выдалбливание поверхности горных пород твердыми частицами, приносимыми ветром;

— перенос эолового материала и его аккумуляция.

 

В процессе фильтрации вода совершает разрушительную рабо­ту. Из пород вымываются составляющие их частицы. Это сопро­вождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок и т. д.. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, назыв суффозией (от лат. подкапывание ). Явление, связанное с выщелачиванием горных пород (известня­ков, доломитов, гипса и т. д.) и образование при этом пустот (ка­налов, пещер и др.), сопровождающихся различными провалами земной поверхности – карстовый процессили карст.

 

Свойства твердой фазы

по минеральному составу; по размеру частиц;

-Полевой шпат -Валуны > 200мм.

-Кварц - Галька 200-40мм.

-Монтмориллонит -Гравий 40-2мм.

-Каолинит -Песчаные частицы 2-0,05мм

-Иллит - Пылеватые 0,05-0,005мм.

-Атапульгит -Глинистые частицы < 0,005мм.

ü -и др.

Гранулометрический состав - содержание по массе групп частиц (фракций) грунта различного размера по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта.

По гранулометрическому составу выделяют

§ валунный (> 200мм > 50%);

§ галечниковый (> 10мм> 50%);

§ гравийный (> 2мм > 50%);

§ песок (>2мм <50% и >0.1мм <75%)

§ пылеватые грунты

§ глинистые грунты

Степень неоднородности оценивается по кривой гранулометрического состава и показывает насколько отличаются содержания фракций различного диаметра.

Максимальная степень неоднородности определяет из выражения:

В зависимости от величины U _max грунты подразделяются на:

 

ü однородные;

ü среднеоднородные;

ü неоднородные;

ü повышенной неоднородности.

Диполь воды

Молекулы воды являются диполями, один конец которого заряжен положительно, а другой отрицательно

Свойства связанной воды

§ Обладает свойствами очень вязкой жидкости;

§ Она не отделяется от твердых частиц при воздействии сил, в тысячи раз превышающих силы земного притяжения. Такая вода может быть отделена от твердых частиц лишь выпариванием при температуре выше 100 °С.

§ Замерзает при температуре ниже 0°С;

§ Имеет большую, чем свободная вода, плотность;

§ Обладает ползучестью;

Плотность твердых частиц

l Масса твердых частиц грунта в единице объема

l Влажность грунта в естественном состоянии

 

Закон уплотнения

l в ограниченном диапазоне нагрузок зависимость изменения коэффициента пористости от уплотняющего давления есть функция первой степени (линейная функция).

 

 

Данная зависимость позволяет оценить изменение

пористости грунта по мере его уплотнения

 

 

 

-(m_v) коэффициент относительной сжимаемости

через относительные деформации образца грунта ε_i.

 

 

Компрессивная зависимость при объемном сжатии

 

 

12.Модуль деформации грунта и методы его определения.

 

Модуль общих деформаций Е_о– деформационная характеристика грунта, обобщенно учитывающая упругие и остаточные деформации при одноразовом загружении грунтового основания сжимающей нагрузкой.

Методы:

Понятие прочности грунта

Прочность- свойство материала сопротивляться разрушению или развитию значительных пластических деформаций.

При потере устойчивости откосов оснований и обрушение откосов в грунтовом массиве происходит сдвиг одной части относительно другой,

поэтому прочностные свойства грунта напрямую связаны с сопротивлением грунта сдвигу.

Сопротивление грунта сдвигу обусловливается:

l Возникновением сил трения между частицами грунта;

l Наличием структурных связей между частицами грунта.

 

Испытание грунта производят при постоянной нагрузке N до тех пор, пока одна часть грунта не сдвинется относительно другой на расстояние более 5мм. При этом измеряют максимальное усилие, которое было достигнуто в ходе испытаний G_max. При этом находим:

 

 

Где - максимальное касательное напряжение в грунте в момент среза

Закон ламинарной фильтрации

Количественную оценку процесса фильтрации производят с использование скорости фильтрации (U), представляющей собой расход воды (Q) через единицу площади (F):

Величина U –имеет размерность скорости

 

 

Опыты Дарси

Установлено:

Движение воды в грунте – ламинарное;

Количество воды, проходящей через единицу площади пропорционально градиенту напора.

Градиент напора (i) представляет собой отношение разности напоров к расстоянию между точками (L), в которых они были замерены:

 

Если построить зависимость между скоростью фильтрации U и градиентом напора (i) то получим прямую линию, выходящую из центра координат

Закон Дарси

где k_f - коэффициент фильтрации (см/год, см/сут).

 

 

Уравнение носит название закона Дарси:

Начальный градиент напора

Величина i_o называется начальным градиентом напора.

Закон Дарси с учетом начального градиента напора может быть представлен в виде:

U=0, при i ≤ i₀

U=k_f · (i-i₀), при i > i₀

 

 

Деформационные свойства

Грунты с низким коэффициентом фильтрации деформируются длительное время

 

Прочностные свойства

Рассмотрим закон Кулона с учетом эффективного и нейтрального давления. Так как величина сил, прижимающих частицы грунта друг к другу, зависит только от эффективного давления, то предельное сопротивление грунта срезу ()будет определяться по зависимости:

 

 

Учитывая, что соотношение между эффективным и нейтральным давлением изменяется по мере фильтрации воды из пор грунта, то и сопротивление водонасыщенного грунта сдвигу так же будет изменяться со временем:

 

Главные напряжения

Главные напряжения удобнее определять через угол видимости.

 

?2- это 𝜎2

?- это α

?1- это α1

?сверху – это 𝛽

Формула справа это 𝛽=α/2

 

Направление действия главного напряжения σ₁ совпадает с биссектрисой угла видимости

 

Рис. Схема уплотнения грунтов с помощью водопонижения иглофильтрами

Для этого площадку, на которой предполагается уплотнить грунт, окружают (протыкают) иглофильтрами при Кф=0,05…0,002 см/с или при Кф<0,002 см/с – ижекторные иглофильтры (понижение УГВ до глубины 25м) или с помощью электроосмоса.

Понижение УГВ приводит к снятию взвешивающего действия воды на скелет грунта. В объеме грунта возникает дополнительная массовая сила равная разнице , которая вызывает уплотнение грунтового массива.

Искусственное водопонижение вызывает снятие взвешивающего: действия воды в соответствии с законом Архимеда, равноценное воздействию внешней нагрузки, что приводит к образованию дополнительных напряжений в скелете грунта. Таким образом, пылевато-глинистый грунт уплотняется в результате понижения уровня подземных вод и увеличения напряжений, а также уменьшения влажности за счет поступления поровой воды к катодам. При использовании электроосмотического водопонижения грунты основания уплотняются достаточно быстро с дополнительным увеличением прочности, т. е. одновременно происходит и его закрепление

При использовании водопонижения при пологой депрессионной кривой уровень грунтовых вод может понижаться на большой площади, вызывая уплотнение грунтов далеко за пределами предполагаемой территории застройки, что может привести к нежелательным дополнительным осадкам уже существующих зданий и подземных коммуникаций. Поэтому в условиях городского строительства этим методом следует пользоваться только после соответствующего обоснования или применять шпунтовое ограждение уплотняемой зоны.

Глубинное уплотнение

Методы глубинного уплотнения:

• Грунтовыми сваями.

• Известковыми сваями.

• Динамическим воздействием и взрывами.

Уплотнение грунтовыми сваями производятся путем задавливания инвентарных металлических свай или путём вытрамбовывания котлованов

Инвентарная труба для глубинного уплотнения с раскрывающимся наконечником

Виды песчано-гравийных и щебеночных свай

 

Аналогично производиться уплотнение известковыми сваями

 

 

Для уплотнения массива грунта расстояние между грунтовыми сваями определяется по формуле:

 

Происхождение осадочных пород.Разновидности осадочных пород. Грунты по виду происхождения и по условиям формирования.

Грунты –представляют собой естественно-историческое образования.

Изучение грунтов необходимо начинать с установления следующих геоморфологических факторов :

§ из чего они образовались;

§ когда они образовались;

§ под воздействием каких факторов шло их формирование.

Основная гипотеза:

Первоначально земля представляла сбой раскаленный шар по мере остывания которого на поверхности образовывались участки базальтовых, гранитных и др. пород.

Образование грунтов

Грунты представляют собой продукты физического и химического выветривания горных и магматических пород.

Физическое (механическое) выветривание – результат резкого колебания температур, воздействия ветра, водных потоков

Химическое выветривание – результат химического взаимодействия различных минералов, растворение водой солевых соединений.

Этапы геологического развития земли:

v Архейская эра (гнейсы и кристаллические сланцы мощностью до 30000м)

v Палеозойская эра ( мощностью до 15000м, различные осадочные породы в том числе каменный уголь)

v Мезозойская эра (мощностью до 1000м)

v Кайнозойская эра (современная эра, мощность осадочных пород до 5000м). Начало эры условно принято 75 млн.лет назад. Эта эра имеет два периода - третичный (свыше 30млн. лет) и четвертичный.

По условиям формирования грунты бывают:

ü Континентальные

Эллювиальные – залегающие на месте своего первоначального образования.

Делювиальные – перемещаемые под действием сил тяжести или водными потоками (не имеющих русла)

Аллювиальные – переносимые постоянными водными потоками на значительные расстояния.

Ледниковые – образовавшиеся в результате движения ледников в периоды оледенения.

Эоловые – отложения, переносимые ветром.

 

ü Морские

Виды ледниковых отложений

§ Моренные – глинистые грунты с примесью крупнообломочных частиц

§ Озерно-ледниковые - слоистые глинистые грунты и песчаные грунты, образовавшиеся во внутренних озерах ледников.

§ Флювиогляциальные – песчаные грунты, галька, наносимые по окаймляющим ледник областям водными потокам при таянии ледника

По прочностным характеристикам эти типы грунта можно выстроить в следующем порядке (считая на первом месте наиболее прочный грунт):

1- элювиальный, мореные;

2 - аллювиальный;

3 - эоловый;

4 - делювиальный.

 

 

2. Тектонические движения земной коры. Природные сейсмические явления.
Все природные движения земной коры или ее отдельных участков называются тектоническими движениями.

Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера ее тектонических структур. Наиболее крупными структурами являются платформы и геосинклинали.

Платформы – устойчивые, жесткие, малоподвижные структуры. Платформы характеризуются выровненными формами рельефа. Они состоят из жесткого, не поддающегося складчатости участка земной коры (кристаллического основания). Им свойственны спокойные медленные движения вертикального характера.

Геосинклинали – подвижные участки земной коры. Они располагаются между платформами и являются их подвижными соединениями. Для геосинклиналей характерны разнообразные тектонические движения, сейсмические явления и вулканизм.

Тектонические движения земной коры подразделяются на три основные взаимосвязанные между собой разновидности движений:

• колебательные;

• складчатые;

• разрывные.

Колебательные движения – это движения, у которых, во-первых, направление движения вертикальное, во-вторых направление движения периодически сменяется (т. е. при колебательных движениях один и тот же участок земной коры испытывает попеременно опускание или подъем). Они не вызывают резких нарушений первоначального залегания горных пород.

Природные сейсмические явления:
Землетрясение — подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре и верхней мантии и передающиеся на большие расстояния.

Цунами — длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение поднятие или опускание участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений с магнитудой более 7. В результате землетрясения распространяется несколько волн.