Химические и биохимические органогенные породы

а) карбонатные породы известняк, доломиты. Среди них по инженерно-геологическим свойствам выделяется плотные и неплотные. Плотные карбонатные породы относятся к твердым скальным грунтам. Неплотные – к относительно твердым полускальным грунтам, водопроницаемость различна. Могут быть устойчивы в откосах. Районы развития карбонатных отложений часто закарстованы, что затрудняет их хозяйственное использование.

б) карбонатно-глинистые породы (мергели) – с повышением влажности и пористости их прочность резко снижается, в откосах не устойчивы, образуют осыпи.

в) сульфатные и галоидные породы (гипс, ангидрит, галит и др.). Характеризуется слабой пористостью, растворимы в воде. При хорошей водопроницаемости (наличии трещиноватости, пористости и кавернозности) активно развивается процесс карста, что оказывает отрицательное воздействие на инженерные сооружения и условия строительства.

Класс дисперсных грунтов – это грунты без жестких структурных связей, обладают физическими, физико-химическими или механическими структурными связями.

Подкласс несвязанные (сыпучие) – грунты, обладающие механическими связями, плотность 1,4 – 1,9 г/см³, пористость 25 – 40%, невлагоемкие или слабо влагоемкие, водопроницаемые. Состав: несцементированные обломочные г.п. (в том числе техногенные): галечники, пески и т.д.

а) грубообломочные сыпучие породы (валуны, галька, гравий, щебень и др.). Их инженерно-геологические характеристики зависят от минерального и гранулометрического состава, уплотненности. Имеют свойства сыпучих тел. Форму сохраняют под действием массы обломков и трения между ними. Деформация сжатия носят необратимый характер, коэффициент фильтрации К_ф > 150 м/сут. Практически несжимаемые или слабосжимаемые. Устойчивость в основании и в откосах зависит от интенсивности динамики воздействия и др. Разрабатывается механическими и ручными способами.

б) мелкообломочные породы (пески и др.). Пористость 40 – 50 %, водопроницаемость высокая, коэффициент фильтрации К_ф до 10 – 15 м/сут, в грубозернистых песках до 250 м/сут. Дают осадку при динамических нагрузках и могут значительно уплотняться. Под влиянием гидродинамического давления переходят в плывущее состояние.

Подкласс связанные – грунты с физико-химическими и физическими структурными связями, плотность 1,10 – 2,10 г/см³, пористость 20 – 80%. Влажность 12 – 80%. Влагоемокие, слабопроницаемые. Состав: глинистые грунты, илы, сапропели, торфа (в том числе техногенные).

в) глистные грунты относятся к группе связанных грунтов. Их инженерно-геологические свойства изменяются в широких пределах и зависят от генетического типа, состава, влажности, консистенции, ненарушенности естественного сложения и др. факторов, пористость и влажность изменяется от 15 – 20 до 80%. Влагоемки, нерастворимы слабоводопроницаемы. Коэффициент фильтрации К_ф < 1м/сут. В инженерно-геологических и гидрогеологических структурах играют роль водоупорных горизонтов. Сжимаемые и сильно сжимаемые. Обладают свойствами набухания, усадки, просадки, липкости, размокаемости.

Предел пластичности – назначенные значения влажности в весовых процентах при которых глинистый грунт переходит из одного состояния консистенции в другое. Выделяется верхний предел пластичности – это влажность ниже которой грунт находится в пластичном состоянии, а выше в текучем (W_b). Нижний предел пластичности W_н – это важность ниже которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое. Разность между верхним и нижним пределами называется числом пластичности W_п. Основными параметрами прочности глинистых грунтов является сопротивление сжатию или компрессионные характеристики, и сопротивление сдвигу, они определяются в лаборатории. Наиболее прочные сухие глинистые грунты, при увлажнении они относятся к мягким, пластичным и при высокой влажности переходят в текучие и плывучее состояние. Важной характеристикой глинистых грунтов является консистенция. Она отражает состояние грунта при характерной влажности. По показателю консистенции и числу пластичности разрабатывают классификации, которые используются в строительных нормах и правилах для оценки их прочности и строительных качеств. Например, устойчивость котлована, сопротивление нагрузке. Водопроницаемость и устойчивость в откосах глинистых грунтов зависит от влажности грунта и высоты откоса. Дают оползни разрабатывают ручным и механическим методом.

6) Техногенные грунты. Это искусственные массивы горных пород, возникшие в результате инженерно-строительных и хозяйственных работ, сохранившие первоначальное место залегания или перемещенные на значительные расстояния, главная особенность – наличие предметов жизнедеятельности человека. Грунты делятся: 1) культурный слой – это поверхностные и приповерхностные слои земли, содержащие следы и отходы жизнедеятельности человека от самых древних до современных производственных и бытовых отходов. По своему составу они простые неоднородные – это строительный мусор, а также следы их накопления. Мощность этого культурного слоя различна: Москва 22м, Киев 44м. Современный культурный слой не может служить основой для инженерных сооружений, а древний культурный слой требует бережного обращения. На его использование в строительных целях необходимо разрешение археологов.

2) Отвалы и терриконы являются результатом разработки МПИ, имеют литологические очертания, крутизна склонов зависит от углов естественного откоса отсыпаемых грунтов. Высота достигает 50 – 80 до 100 метров, объем до нескольких млн. м³. По составу отвалы могут быть однородные и неоднородные. Угольные отвалы подвержены саморазогреву, самовозгорание сопровождается взрывами при попадании атмосферных вод. Они создают техногенные уродливые формы рельефа и подлежат рекультивации.

3) Насыпные грунты – это насыпи автомобильных и грунтовых дорог и составные части технических сооружений – дамб, плотин и т.п. Для их создания используют материал из местных массивов или привозят. Наполнителями для насыпных грунтов так же могут служить промышленные отходы (шлак), выработанные породы из МПИ, которые раньше шли в отвалы.

4) Намывные грунты – это искусственные локальные стройплощадки размеров несколько км². Создаются в долинах рек крупных городов для возведения промышленных и гражданских объектов. В качестве материала в качестве материала используются аллювиальные песчаные отложения.

5) Мерзлые грунты. Их изучает мерзлотоведение или геокриология, горные породы находятся в условиях отрицательных температур и содержат лед, в северном полушарии мерзлотные грунты образуют зоны многолетней мерзлоты. Геокриология (мерзлотоведение) – геологическая наука, которая изучает законы формирования и развития многолетнемерзлых пород, их состав, строение и свойства, мерзлотные процессы и явления. Главные задачи инженерной геокриологии: 1) обоснование и обеспечение строительства и эксплуатации инженерных сооружений на многолетнемерзлых породах, 2) рациональное использование мерзлых горных пород и соблюдение норм геоэкологии. 3) управление мерзлотными процессами.

В РФ они занимают около 75% от всей территории, максимальная глубина их достигает 800м. В строении мерзлых грунтов выделяется: деятельный слой – приповерхностная часть земной коры, она замерзает зимой и оттаивает летом, его мощность до 5м. Глубина промерзания зависит от рельефа, среднегодовой температуры и т.д. Мерзлые грунты делятся на две группы: г.п. 1) породы с жесткими структурными связями – с понижением температуры они сохраняют основные свойства. 2) без жестких структурных связей – при понижении температуры у них изменяются инженерно-геологические свойства и формируются новые криогенные структуры и текстуры. Инженерно-геологические свойства грунтов зависят от величины отрицательных температур, криогенных текстурно-структурных особенностей, льдистости и других факторов. Широко проявляются в мерзлых грунтах геодинамические процессы, при отрицательных температурах – выпучивание, при переходе к положительным температурам – осадки и другие процессы, они сопровождаются резкими деформациями.

Характеристика геологических процессов и явлений

Детальное изучение геологических процессов, создаваемых ими явлений и прогноз во времени необходимы для инженерной защиты сооружений от негативных последствий, вызванных этими процессами и явлениями.

Среди эндогенных процессов в первую очередь необходимо учитывать современные движения земной коры, как горизонтальные, так и вертикальные. С этими процессами связаны землетрясения. По сейсмическому районированию РФ относится к зоне землетрясений от 10 и более до 5 и менее баллов. При этом, наиболее устойчивыми является территория Русской плиты, Западно-Сибирской плиты, Сибирской платформы за исключением ее восточных и южных территорий, особенно территорий, примыкающих к Байкальской рифтовой зоне; к сейсмически менее опасной территории относится часть севера Дальнего Востока. На указанных территориях сейсмическая активность 5 и менее баллов. Сейсмично-опасные зоны РФ: Алтае-Саянская горно-складчатая область, Забайкальская горно-складчатая область, Чукотка, Кавказ, Карпаты, Кольский полуостров, а также прибрежные части Северных морей. Здесь сейсмическая активность может достигать 7-8 баллов. Особо опасными территориями являются Кавказ, Алтай, Байкальская рифтовая зона, Сахалин, Камчатка, Курилы, где сейсмическая активность достигает 10 баллов и более.

Цунами – проявляются в прибрежных, океанических территориях, связаны с землетрясениями и вулканизмом. Цунами – огромная волна, вызванная подводными землетрясениями или подводными вулканизмом. На берегу проявляются в отступании моря, а затем волной до 30 м высоты, распространяются по устьям рек, приводят к большим разрушениям. Явление труднопрогнозируемое. Цунами-опасные территории РФ: Камчатка, Сахалин, юг Дальнего Востока, Курилы.

Извержения вулканов. Появляются методики, которые предсказывают, когда произойдет извержение. Для РФ характерны вулканы на Камчатке и Сахалине, также вулканы есть на Кавказе. Вулканизм опасен по нескольким причинам:

1. вулканические процессы сопровождаются землетрясениями;

2. при вулканических извержениях выбрасывается большое количество твердых веществ на огромную высоту и расстояния;

3. образование и излияние лав, в зависимости от состава лавы, ее потоки могут распространяться на различные состояния;

4. связанные с извержениями, потоками лав активизации склоновых процессов (сели, снежные лавины).

Имея необходимость размещения строительства в этих районах, мы должны опираться на прогноз возможности эндогенных процессов, их силу, для учета при конструкции зданий. При этом нужно учитывать, что если это явление не проявляется в настоящее время, то это не значит, что оно не проявиться никогда. Вулканизм и цунами характерны только для молодых горно-складчатых областей.

В отличие от эндогенных, экзогенные процессы более разнообразны и протекают на всей территории РФ. Их можно подразделить на 3 группы:

1. связанные с деятельностью поверхностных вод;

2. связанные с деятельностью подземных вод;

3. склоновые гравитационные процессы.

1 группа.

Абразия – может носить речной и морской характер. Абразии подвергаются все берега морей, происходит при воздействии волн на береговые породы. Наиболее активно абразия морей проявляется на Дальнем Востоке, Камчатке, Сахалине, Курильских островах. Речная абразия связана с деятельностью рек: подмыв берегов, разрушение береговой линии, которые происходят под действием силы потока. Абразия процесс – интенсивный, но длительный.

Эрозия – проявляется в появлении канав, оврагов, связана с плоскостным смывом, стеканием воды вследствие таяния снега, дождей по поверхности в сторону дрен. Зависит от количества воды, ее скорости течения, толщины водяного слоя, устойчивости пород к размыву рельефа местности. эти отрицательные формы рельефа могут занимать большие территории и иметь большие скорости развития.

Сели – характерны для горно-складчатых областей, для их образования необходимо: наличие крутого склона, наличие на этом склоне разрушенного материала, наличие большого количества воды. Сели по времени проявления кратковременные, представляют собой водно-грязе-каменную массу, движущуюся с огромной скоростью, энергия этого потока велика. Сели достаточно распространенное явление, строительство в селеопасных районах противопоказано.

Оползни – характерны для горно-складчатых и равнинных территорий. В оползневом процессе участвуют как рыхлые отложения, так и прочносцементированные. Условия, в которых возникают оползни, различны, как и масштабы оползней, могут развиваться на десятки и сотни километров. Оползни не возможны без участия поверхностных и подземных вод, силы тяжести.

2 группа

Подземные воды во многих экзогенных процессах выступают как обязательный фактор. Основным геологическим процессов, связанным с растворением пород и нарушением несущей способности, является карст.

Карст – процесс химического и отчасти механического воздействия вод на растворимые проницаемые горные породы, при этом происходит изменение структуры и состояния, разрушение и вынос минеральных частиц с образованием пустот в массиве пород, создается особый характер циркуляции и режима подземных вод, своеобразный рельеф, усложняются условия строительства инженерных сооружений. В целом растворяющая способность вод повышается с ростом температуры и уменьшением ее минерализации. В РФ 60% территории, на которой строят занято карстующимися породами.

Суффозия – процесс, связанный с выносом мелких частиц из пород текучими подземными водами. Этот процесс характерен как для прочносвязанных сцементированных грунтов, так и для рыхлых, где протекает наиболее интенсивно. В результате выноса частиц образуются полости, ухудшающие несущие свойства, приводящие к провалам в г.п., разрушению инженерных сооружений. Основными действующими силами при суффозии являются большие скорости фильтрации или высокое гидродинамическое давление потока. В рыхлых несвязанных грунтах с большим количеством мелкой фракции и пылеватых частиц гидродинамические напоры приводят грунт в плывунное состояние. Плывуны неустойчивы и строительство на них требует сложных инженерных решений. Суффозия развивается преимущественно в породах, у которых коэффициент неоднородности состава более 20%, а гидравлический градиент более 5.

Активное участие подземные воды принимают в выветривании пород, т.к. они несут с собой большие количества О₂, СО₂, которые при взаимодействии с породами выступают как активные агенты их разрушения; в результате активных реакций происходит растворение пород, нарушение структурных связей, изменение состояния водовмещающей породы. Чем больше воды в состоянии пропустить порода, тем больше процесс выветривания.

В процессе оползнеобразования и берегоразрушения подземные воды выступают также мощными факторами. Выделяют три группы процессов, обуславливающих причины оползней:

1. процессы, разрушающие подошву склона;

2. процессы, ухудшающие прочностные свойства пород;

3. процессы, увеличивающие давление на породу.

Первая группа обусловлена поверхностными водами, остальные – подземными.

В областях избыточного увлажнения и слабого стока при соответствующих морфологических и почвенных условиях образуются заболоченные территории, превращающиеся в болота. Одним из условий образования болот является близкое залегание подземных вод (менее 0,5 м) или выклинивание подземных вод на склонах при незначительном испарении.

3 группа.

Склоновые процессы проявляются повсеместно, но в зависимости от конкретных условий имеют различную интенсивность и характер. Так, обвалы и осыпи проявляются на крутых незалесенных, незадернованных склонах, характерны для горно-складчатых областей, для различного рода выемок (карьеры, котлованы, выемки по дороги).

Обвалы носят мгновенный характер, их последствия – разрушения инженерных сооружений.

Солефлюкция – разновидность оползня, но характерна для многолетнемерзлых пород, происходит на склонах малой крутизны; это перемещение грунта на склонах небольшой крутизны под действием гравитации, но необходима высокая водонасыщенность пород (происходит сплывание). При положительных температурах и таянии льда связи между частицами теряются и масса приобретает возможность сплывать по склону. Последствия – смещение инженерных сооружений, их разрушение.

Снежные лавины – для них необходимо наличие большой массы снега, наличие крутого склона, лишенного растительности. Характерны только для горно-складчатых областей. Проявляются широко. «Минилавины» могут происходить на равнинах, связаны с глубокими оврагами, явление не частое, не приносит большого вреда.

Дата добавления: 2015-06-28