Выветривание

Геодинамические процессы

Механические свойства грунтов

Механические свойства – свойства грунтов, характеризующие их сопротивляемость деформируемости и разрушению под воздействием механических сил.

Механические свойства грунтов подразделяются на: деформационные и прочностные. Для расчётов деформации, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. Такими свойствами определяется поведение грунтовых массивов под воздействием нагрузок и при изменении их физического состояния. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость. Сжимаемость связана с изменениям (уменьшением) объёма пор в грунте под нагрузкой, то есть величина сжимаемости определяется наличием пустот в грунте и величиной нагрузки, прилагаемой к грунту.

Сжимаемость грунтов может быть выражена:

1) зависимостью коэффициента пористости (ε) от давления p в виде ε=f(p).

2) Величиной коэффициента уплотнения, или сжимаемости

3) Величиной коэффициента уплотнения, или сжимаемости.

Сдвигом называется процесс деформации и разрушения грунта вследствие скольжения одной его части относительно другой. Сопротивление сдвигу называется минимальная величина касательных напряжений, вызывающая сдвиг одной части грунта относительно другой. Сопротивление сдвигу характеризуется также величиной так называемого угла сдвига ψ=τ/δ. У водонасыщенных грунтов приобретает вид τ=с0+tgφ(δ-p). Сопротивление грунтов сдвигу τпр= δ tgφ+с

τпр – предельное сдвигающее напряжение

δ – нормальное давление

tgφ – коэффициент внутреннего трения

φ – угол внутреннего трения

с - сцепление

Геодинамические процессы – это процессы и явления, возникшие в результаты взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой.

Экзогенные процессы происходит за счёт воздействия атмосферы, гидросферы и гравитации на земную кору и охватывают её поверхностную часть. Экзогенные процессы климатического характера можно подразделить на криогенные и эоловые процессы, а также выветривание.

Процессы выветривания протекают в течении всего геологического развития территории. При выветривании происходят процессы дробления (физического выветривания) пород, химического, физико – химического и биологического разложения минералов.

Физическое выветривание (дробление) пород происходит под влиянием суточных и сезонных колебаний температур, замерзания и оттаивания воды, заключённых в порах и трещинах пород.

Химическое и физико – химическое разложение минералов и образование новых минералов – продуктов выветривания – происходит при процессах окисления, гидратации, гидролиза, фильтрационного и осмотического выщелачивания пород. Окислению подтверждены органические вещества, закисные соединения железа и марганца, сульфиды и некоторые другие минералы. Для силикатов и алюмосиликатов наиболее характерны процессы гидролиза и гидратации, которые сопровождаются глубокой перестройкой кристаллохимической структуры минерала и образованием вторичных глинистых минералов с характерными кристаллическими решетками.

По скорости процесс выветривания можно разделить на стадии:

1) интенсивное выветривание – период за который формируется более 50% мощности коры выветривания

2) замедленное выветривание – период за который формируется более80%

3) затухающее выветривание – когда формируются максимальная мощность коры выветривания в данных природных условиях

Кору выветривания разделяют на три зоны: дисперсную, обломочную, и трещинную.

Дисперсная зона характеризуется полным преобразованием химико – минерального состава, структурно – текстурных особенностей и свойств исходных пород. Дисперсная среда определённой коры выветривания по своим свойствам является относительно однородной. Зоны легко подвергаются смыву и оползанию, что ведёт к уменьшению мощности зоны.

Обломочная зона выветривания формируется под влиянием процессов дезинтеграции пород с большей или меньшей степенью их химического разложения. Эта зона очень неоднородна: в зависимости от климатических условий в ней отмечается неравномерное распределение гидроокислов железа, гипса и карбонатов.

Трещинная зона выветривания определяется характером тектонических разломов и трещин, степенью раздробленности пород в них и глубиной проникновения агентов выветривания, зависящей от климатических условий, эрозийной расчлененности территории и разгрузки естественных напряжений.

Таким образом, характер изменения пород в процессе выветривания в первую очередь зависит как от пород, так и от климатических условии й в которых этот процесс протекает.

Элювий – продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. В зависимости от характера материнских пород и типа выветривания может иметь различный механический состав, от глыб до глин. Более или менее постепенно переходит в подстилающие породы. Отличается отсутствием слоистости и сортировки, Иногда наблюдается реликтовая слоистость, отражающая текстуру исходной породы.

Речные эрозийные процессы. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность суши, стекают по уклону местности с наиболее высоких отметок водораздела вниз (в долины) и аккумулируются в продольных понижениях, имеющих вытянутую форму и следующих уклону местности. Эти понижения носят названия рек.

Реки совершают громадную геологическую работу, которую с инженерно – геологической точки зрения можно разделить на три вида:

1. размыв, или собственно эрозия

2. перенос или транспортировка.

3. сложение и аккумуляция.

Каждая река имеет по протяжённости три характерных участка: верхнее, среднее и нижнее течения.

Верхний участок, начинающийся от истока, имеет максимальный уклон и прямолинейное очертание в плане. На этом участке скорость течения значительная, река имеет большую жизненную силу и здесь происходит размыв русла в глубину – донная эрозия.

Ниже по течению расположен второй участок, её среднее течение. На этом участке уклоны дна заметно уменьшаются, что ведёт к понижению скорости течения. Здесь река не прямолинейна, это ведёт к интенсивному развитию боковой эрозии, которая приводит к обрушению подмытых берегов и следовательно к расширению долины реки. Таким образом, на втором участке река разливается в ширину, а её воды захватывают, переносят и частично откладывают продукты размыва.

На третьем (нижнем) участке уклоны дна становятся минимальными, вследствие чего река прекращает размыв и на смену ему приходит отложение наносов двух верхних участков. Здесь река обладает очень малыми скоростями течения.

В процессе своего движения река перекатывает, переносит во взвешенном состоянии или в растворённом виде большое количество размытой горной породы, частично откладывая её по пути в виде аллювиальных отложений, частично вынося в море.

Переработка озёр, морей, водохранилищ. Воды морей озёр и водохранилищ совершают большую геологическую работу, заключающееся в процессах абразии и аккумуляции пород прибрежной зоны. Эти процессы формируют береговую линию.

К основным фактором воздействия моря или озера на берега можно отнести: энергию (ударную силу) волны; литологический состав и условия залегания горных пород, слегающих береговую полосу, и форму очертания берега. Волны перерабатывают профиль берега в его надводной и подводной части, вызывают разрушения (абразию) пород. Слегающих берег и в тоже время под их воздействием происходит накопление (аккумуляция) и перемещение наносов.

Карст – это процесс воздействия подземных и поверхностных внерусловых вод на растворимые и проницаемые горные породы (карбонаты, гипс, ангидрит, соли, соду и др.), в результате которого возникают поверхностные пустоты. Образование и разрушение подземных полостей сопровождается обвалами, провалами и землетрясениями.

Карстовые полости, расположенные близко к земной поверхности могут представлять реальную угрозу в связи с возможностью развития провальных явлений.

Как правило, карст развивается в результате растворения карбонатных и сульфатных пород, реже галоидных. Известно. Что карбонатные, сульфатные и галоидные породы имеют различную растворимость. Наименьшая её величина характерна для карбонатных пород.

Известняки, доломиты. Гипсы и другие породы этой группы в большинстве случаев водопроницаемы только по трещинам. Поэтому трещиноватость пород, и в частности тектоническая трещиноватость, способствует возникновению карста.

Подземные реки иногда с большими расходами и большими скоростями производят под землёй такую же работу, как и поверхностные водотоки. В результате их действия образуются огромные подземные пещеры, достигающие многих километров в длину и больших размеров в поперечном сечении.

Карст развивается в большей степени в условиях влажного климата и расчленённого рельефа, способствующего поступлению воды в горные породы.

Дата добавления: 2015-06-28