Физико-механические свойства - Геологический разрез

По физико-механическим свойствам породы делятся на монолитные, пластичные, сыпучие и плывунные (насыщенные водой сыпучие породы -- плывуны).

Физико-механические свойства грунтов (пород) Существенное влияние на технологию производства земляных работ оказывают физические свойства грунта: плотность, удельная и объемная масса, сцепление, влажность, водопроницаемость, влагоемкость, разрыхляемость, угол естественного откоса, угол внутреннего трения, а также такие свойства, как просадочность, пористость, набухание, переход в плывунное и мерзлое состояние.

Плотность грунта это отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к объему грунта (1,2 - 2,4 т/м3).

Сцепление характеризует начальное сопротивление грунта сдвигу и зависит от вида грунта и его влажности. Сцепление и плотность грунта влияют на трудоемкость его разработки. Это учитывается в классификации грунтов по группам, приводимой в ЕНиР (сб. Е2, вып.1). Группа определяется наименованием грунта, его характеристикой, состоянием и способом разработки.

При разработке одноковшовыми экскаваторами немерзлые грунты подразделяют на шесть групп, скреперами - на две группы, бульдозерами - на четыре группы, а при ручной разработке - на семь групп. Мерзлые грунты имеют свою классификацию.

Влажность - характеризуется степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды к массе сухого грунта, выраженным в процентах. Сухими считают грунты, имеющие влажность до 5%, влажными - от 5 до 30%, мокрыми - свыше 30%.

Разрыхляемость - грунта характеризуется увеличением его объема при разработке, по сравнению с объемом в природном состоянии и выражается коэффициентом первоначального разрыхления - Кр. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт после уплотнения по сравнению с природным состоянием сохраняет остаточное разрыхление, которое характеризуется коэффициентом остаточного разрыхления Ко. р.

Углом естественного откоса называют угол, образованный наклонной поверхностью (откосом) отсыпанного разрыхленного грунта с горизонтальной плоскостью, при котором грунт находится в равновесном состоянии. С учетом угла естественного откоса назначают крутизну откосов земляных сооружений, которую принято выражать отношением высоты откоса к его заложению.

Просадочность - способность грунта легко размокать, размываться, а при замачивании давать, под нагрузкой, значительные просадки.

Набухание - свойственно глинистым грунтам при их замачивании.

Плывунное состояние возникает в песчаных и пылеватых грунтах в результате их водонасыщения. При вскрытии плывуны переходят в текучее состояние, поэтому необходимы особые методы производства земляных работ.

Объемная масса породы -- это масса единицы объема породы при естественной влажности и пористости. Объемная масса влажной породы зависит от количества содержащейся в ней воды и пористости. Объемная масса влажной породы учитывается в горном деле при расчетах горного давления, давления грунтов на свайное крепление котлованов и др.

Пористость -- это суммарный объем всех пор, приходящийся на единицу объема породы. Показатели, характеризующие пористость пород, используют при определении водопроницаемости и сжимаемости пород.

Влажностью называют отношение массы воды, содержащейся в породе, к массе абсолютно сухой породы в процентах.

Сжимаемостью называют способность породы к уменьшению объема под воздействием нагрузки.

Коэффициент фильтрации, являющийся основной характеристикой водопроницаемости пород, равен скорости движения воды через массив.

Известняк -- осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко -- из арагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO2 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Доломитизированный известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк -- от 6 до 21% SiO2+R2О3. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700-2900 кг/м3, колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объемная масса известняков изменяется от 800 кг/м3 (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м3 (у кристаллических известняков). Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300-400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нем. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтесываются; кристаллические известняки хорошо полируются.

Глина -- мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов(глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Al2O3 и SiO2 -- составляют значительную часть химического состава желтого, коричневого, синего, зеленого, лилового и даже черного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов -- хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый). Свойства глин: пластичность, огневая и воздушная усадка, огнеупорность, спекаемость, цвет керамического черепка, вязкость, усушка, пористость, набухание, дисперсность. Глина является самым устойчивым гидроизолятором -- водонепропускаемость является одним из ее качеств. За счет этого глиняная почва -- самый устойчивый тип почвы, развитый на пустырях и пустошах. Развитие какой-либо корневой растительной системы в глиняных залежах невозможно. Водонепропускаемость глины полезна для сохранения качества подземных вод - значительная часть качественных артезианских источников залегает между глинистыми слоями.

Песок - это скопление частиц горных пород и минералов, от 0,05 мм до 1-2 мм в диаметре, лишенных цементирующего вещества и потому не связанных, рыхлых, обладающих минимальными силами внутреннего сцепления.

Легкая подвижность песка сказывается как при передвижении его в водной среде (во взвешенном и влекомом состоянии в реках, морях и озерах), так и при насыщении водой в количествах, превышающих его пористость (насыщенные водой тонкозернистые пески - зыбуны морских заливов и пески-плывуны, обильные грунтовыми водами). Вода в количествах меньших пористости песков, благодаря силе поверхностного натяжения, делает пески уплотненными. Однако совсем лишенные пленочной воды пески являются легкоподвижными в другой среде - в воздушной. Легкая плывучесть и сыпучесть песков неразрывно связана с их высокой пористостью, колеблющейся в чистых песках от 26% до 87%, в среднем же в сыпучих равной 40,4%. Большая пористость песка порождает его высокую влагоемкость, способность жадно впитывать и удерживать в себе максимальные количества влаги (зависящие от механического состава песка). Угол естественного откоса в песках, в зависимости от формы и величины зерен и степени влажности песка; колеблется от 31 до 43°, но перевеянный эоловый песок в пустынях обычно удерживает откосы в 34°. Высота капиллярного поднятия воды в тонкозернистых аллювиальных и эоловых песках колеблется от 0,7 до 1,5 м, в крупнозернистых песках уменьшается до 0,3 м. Пески обладают высокой теплоемкостью и быстрой теплоотдачей - свойствами, резко отличающими их от всех других почв и обусловливающими характерные климатические условия песчаных массивов.

Похожие статьи




Физико-механические свойства - Геологический разрез

Предыдущая | Следующая