Состав и строение глинистых грунтов, Каолинитовые глины - Влияние состава и состояния глинистых грунтов на морозное пучение
Каолинитовые глины
Каолинит является третьим глинистым минералом, имеющим широкое распространение среди осадочных образований. Его содержание сравнительно невелико в отложениях мезо-кайнозойского возраста (8% образцов), но резко возрастает в отложениях карбона и девона (35-40%). Следовательно, при инженерно-геологическом изучении глинистых грунтов наибольшее внимание необходимо уделять этим трем группам глинистых минералов. Это, однако, не значит, что в каждом конкретном случае в глинистой породе не могут преобладать и определять ее свойства другие глинистые минералы, такие, как палыгорскит, хлорит, вермикулит, смешанослойные и т. д. Например, в породах татарского яруса Среднего Поволжья и Нижнего Прикамья встречается монтмориллонит-палыгорскитовая ассоциация минералов. Но эти отдельные случаи не нарушают общей закономерности в распространении глинистых минералов.
Чистый каолинит имеет химический состав, соответствующий формуле H2Al2Si2O8 или структурной формуле Al4[Si4O10]* (ОН)8. Отношение SiO2/(Аl2O3+Fe2O3) равно 1,99 - 2,20. Разновидность каолинита, обогащенного SiO2, называется анокситом, А12Oз - фолеритом, Н2O - галлуазитом. Некоторые минералы каолинитовой группы (диккит, накрит) отличаются от каолинита только особенностями кристаллической структуры. Каолинит имеет структурный мотив 1:1, т. е. он характеризуется двухслойной и нелабильной (неподвижной) кристаллической структурой.
Кристалл каолинита состоит из одного или нескольких слоев, геликоидально закрученных вокруг одной или нескольких осей винтовых дислокаций (рис. 2.1.1, 2.1.2).
Такая конструкция значительно увеличивает прочность кристаллов каолинита, так как для того, что бы разделить кристалл паралельно плоскости спайности, необходимо разорвать не только межслоевые связи, но и сами слои каолинита.
Рис. 2.1.1. Строение пирамида роста кристалла каолинита (по С. С. Чекину, 1984): h - высота ступени; ? - расстояние между ступенями, ? - угол пирамиды, V - направление роста ступени, R - направление роста грани.
Рис. 2.1.2. Гелликоидальное строение кристалла каолинита; сечение в плоскости bc. (по С. С. Чекину, 1984)/
В элементарный пакет кристаллической структуры каолинита входят два слоя - тетраэдрический и октаэдрический (рис. 2.1.3). Связь между слоями у каолинита характеризуется высокой прочностью, обеспечивающейся взаимодействием кислородных и гидроксильных атомов смежных слоев (водородная связь). Благодаря этому, каолинит имеет жесткую кристаллическую решетку, такую, когда молекулы воды и обменные ионы не могут проникнуть в межслоевое пространство кристалла, благодаря чему внутренне набухание в нем отсутствует.
Рис.2.1.3. Схема структуры каолинита по Р. Гриму: 1 - кислород; 2 - гидроксил; 3 - алюминий; 4 - кремний
Самое существенное влияние на емкостные и сорбционные свойства каолинитов оказывает степень порядка в упаковке слоев, причем дефекты типа произвольных трансляций смежных слоев или субупаковокв значительной мере увеличивает физико-химическую активность каолинита. Новейшие исследования доказали и способность кристаллов каолинита разбухать при внедрении в его межслоевое пространство некоторых органических полярных жидкостей (ацетат калия, мочевина, гидразин, амиды низших кислот) и образования характерных органо-каолинитовых комплексов. Этот процесс, названный интеркаляцией, идет за счет усиления водородных связей и сопровождается увеличением межплоскостного пространства до 10-14 A.
Гидратация и обмен катионов отмечаются только на поверхности кристаллической структуры каолинита. По этой причине количество связанной воды и емкость обмена (3-15 мг-экв/100 г сухого вещества) невелики. В шлифах и на электронномикроскопических изображениях каолинит имеет пластинчатую форму; правильные шестиугольные характерны для каолинита, образовавшегося при кристаллизации алюмокремневых гелей; червеобразная форма характерна для каолинита, возникшего при выветривании полевых шпатов.
Похожие статьи
-
Физическая сущность природы сил морозного пучения грунтов ни теоретически, ни экспериментально еще не раскрыта. О величине нормальных сил морозного...
-
В планах развития народного хозяйства страны большую роль играет освоение районов Крайнего Севера и Сибири. В связи с освоением месторождений нефти и...
-
Твердая фаза - Основные понятия и сведения о физических показателях горных пород
Коэффициент теплопроводности зависит от минерального состава, формы, размеров и пространственных ориентации кристаллов или зерен, а также температуры и...
-
Введение - Анализ химического состава амфиболов на примере Хибинского щелочного массива
Амфиболы - группа породообразующих минералов под класса ленточных силикатов. Общая формула: R7[Si4O11]2(OH)2, где R = Ca, Mg, Fe. Амфиболы имеют...
-
Подзолистые почвы, дерново-подзолистые почвы, преобладающий тип почв в сев, части СССР. Обширная территория, протянувшаяся широкой полосой от зап, границ...
-
Состав земной коры - Строение земной коры
Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют океанический,...
-
Породы-флюидоупоры - Коллекторы и флюидоупоры
Породы-флюидоупоры служат необходимой составляющей природных резервуаров нефти и газа. Они предотвращают рассеивание жидких и газообразных флюидов,...
-
Структуры магматических горных пород - Магматические горные породы и принципы классификации
Под Структурой Магматических пород понимают величину и форму минеральных зерен или кристаллов, если они имеются, и особенности их расположения в породе....
-
Изучение остракод невозможно без правильной идентификации переднего и заднего концов раковины. Эта процедура вызывает особые затруднения при исследовании...
-
Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты ее от загрязнения, а также способов предупреждения вредного...
-
АЛМАЗ, Химический состав - Алмаз
АЛМАЗ, минерал, кристаллическая кубическая полиморфная модификация самородного углерода, по блеску, красоте и твердости превосходящий все минералы....
-
Уменьшение интервальной скорости приводит, к сжатию частотной характеристики пласта вдоль оси абсцисс. Вследствие этого изменятся преобладающая частота,...
-
В случае контактового метаморфизма происходят изменения вмещающих горных пород, обусловленные тепловым и химическим воздействием на них интрузивных...
-
Группа амфиболов - Анализ химического состава амфиболов на примере Хибинского щелочного массива
Конституция амфиболов по сравнению с пироксенами является более сложной, хотя с точки зрения качественного состава между теми и другими много общего....
-
Характеристика геологического строения Стратиграфия. Во вскрытом геологическом разрезе структуры Сазанкурак принимают участие отложения от нижнепермских...
-
Характер обводнения грунтов поверхностными водами - Геологический разрез
При производстве общестроительных работ возникают проблемы, связанные с обводнением строительного объекта. Причинами обводнения является приток...
-
Окраска породы на сколе имеет однородную темно-серую окраску. Также порода покрыта коркой буроватого цвета - это, скорее всего, свидетельствует о том,...
-
Состояние вопроса Расредоточение заряда Возросшие за последнее десятилетие темп добычи угля выдвигает требования увеличения производительности и снижения...
-
Строение гидратов, Газовые гидраты в природе - Гидраты природных газов
Рис.2 Кристаллические модификации газогидратов В структуре газогидратов молекулы воды образуют ажурный каркас (то есть решетку хозяина), в котором...
-
Природные ресурсы России являются частью ее национального богатства. И, в отличие от других стран, очень существенная часть - природа и труд предыдущих...
-
Радиометрические методы - Методы изучения элементного состава минерального вещества
Атомы химических элементов состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов оболочки. Ядро состоит из нуклонов, к которым...
-
В пределах площадки буровыми скважинами вскрыты два водоносных горизонта. Первый от поверхности горизонт грунтовых вод залегает на глубинах от 0,1 м...
-
Состав атмосферы Атмосфера - это газообразная воздушная оболочка, окутывающая Землю. Воздух представляет собой механическую смесь газов, с содержанием...
-
Строение атмосферы - Строение атмосферы, ее химический состав и физические свойства
Масса атмосферы составляет 5.3-1015 т. В слое до 5,5 км содержится 50%, до 25 км - 95% и до 30 км - 99% всей массы атмосферы. Тридцатикилометровый слой...
-
Валюта, Китай. Виза - Характеристика современной Китайской Народной Республики
Денежной единицей Китая является Юань. Один юань делится на 10 цзяо. В разговорной речи при обозначении цены вместо слова "юань" также употребляется...
-
История развития кристаллографии как науки
К нашему времени открыто более 4 тыс. минеральных видов, поэтому для ориентации во всех представленных для нас минералов следует объединять их по общей...
-
Заключение - Анализ химического состава амфиболов на примере Хибинского щелочного массива
В ходе проделанной работы были закреплены и обобщены знания по курсу минералогия. Также были описаны минералы группы амфиболов. На основании проделанной...
-
Примеры флюидоупоров - Коллекторы и флюидоупоры
Минеральный состав пород флюидоупоров может быть различным. В глинистых пластах значительную роль играют глинистые минералы из групп монтмориллонита,...
-
Литологическое расчленение разреза скважины - Геологическое строение месторождения
Коллекторами называют пласты, представленные породами, способными содержать нефть, газ, воду и отдавать их при разработке. Обычно коллекторами являются...
-
Состав мантии ниже границы 670 км - Планета Земля
Проведенные в последние два-три десятилетия исследования структурных переходов минералов с использованием рентгеновских камер высокого давления позволили...
-
Некоторые особенности влияния петрофизических свойств на процесс биоокисления золотосодержащих сульфидов золотосульфидных месторождений Калбы...
-
ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, Состав и структура - Предупреждение образования гидратов природных газов
Состав и структура Гидраты природных газов представляют собой физико-химическое соединение воды с углеводородами. По внешнему виду это белая...
-
Общие сведения о грунтах Грунт - горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую...
-
Степень неоднородности породы по размерам слагающих ее зерен характеризуется коэффициентом неоднородности, равным отношению d60/d10, где d60 и d10 -...
-
ГНВП - это поступление пластового флюида (газ, нефть, вода, или их смесь) в ствол скважины, не предусмотренное технологией работ при ее строительстве,...
-
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ - Геологическое строение и нефтегазоносность Экваториальной Гвинеи
Формирование НГБ на континентальных окраинах центральной части Западной Африки и Юго-Восточной Бразилии проходило по общему сценарию на фоне раскрытия...
-
Состав растворенного в нефти газа исследовался в 19 пробах, отобранных из 12 скважин. Как видно из результатов анализа (таблица 2.3.3.) основными...
-
Состав и свойства нефти в поверхностных условиях Физико-химические свойства нефти месторождения Сазанкурак были исследованы по поверхностным и пластовым...
-
Введение - Гидраты природных газов
Углеводороды представляют собой особые соединения широко распространенных элементов -- водорода и углерода. Эти природные соединения добывают и...
-
Технико-экономический анализ вариантов разработки, обоснование выбора рекомендуемого к утверждению варианта Оценка экономической эффективности проекта...
Состав и строение глинистых грунтов, Каолинитовые глины - Влияние состава и состояния глинистых грунтов на морозное пучение