Засоленные грунты и их влияние на устойчивость сооружений.
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУВО «КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАФЕДРА ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИИ И ГИДРОГЕОЛОГИИ НАПРАВЛЕНИЕ 05.03.01-Геология
Профиль – Геология и геохимия горючих ископаемых
Курсовая работа
Свойства рыхлых грунтов и их влияние на устойчивость сооружений.
Студент 1 курса
Группа 03-901
« 2» апреля 2020 г.
Сторчаков Игорь Александрович
Преподаватель,
«2 » апреля 2020г.
Усманов Рустем Маратович
Казань – 2020
Содержание
Список иллюстраций. 4
Введение. 5
Глава 1. Грунты. 7
§1.1 Свойства грунтов. 7
§1.2 Классификация грунтов.
Понятие о рыхлых грунтах 13
Глава 2. Влияние свойств рыхлых грунтов 17
на устойчивость сооружений.
Список иллюстраций
Рисунок 1.Классификация гранулометрических элементов 8
Рисунок 2. Различие блоков и агрегатов частиц. 8
Рисунок 3. Виды воды в почве. 11
|
|
|
Рисунок 4. Процесс Диспергации. 12
Рисунок 5. Классификация скальных грунтов. 14
Рисунок 6. Гранулометрический состав грунтов. 15
Рисунок 7. Коэффициент водонасыщения грунта. 15-16
Рисунок 8. Коэффициент пористости e 16
Рисунок 9. Влияние просадочных грунтов 19
на устойчивость сооружений
Рисунок 10. Засоленные грунты 22
Введение
Основной целью курсовой работы является:
Изучение свойств рыхлых грунтов и их влияния на устойчивость сооружений.
Актуальность работы:
Актуальность и значимость данной работы определяется тем, хозяйственно-инженерная деятельность человека непосредственно связана с грунтами, а они тесно связаны с профессиональной деятельностью инженера-геолога.
Задачи:
1) Провести литературный обзор;
2) Получить подробные сведения об рыхлых грунтах, их свойствах;
3)Определить роль влияния рыхлых грунтов на устойчивость сооружений;
|
|
|
Хозяйственно-инженерная деятельность человека непосредственно связана с возведением различных сооружений. Возведение сооружений тесно связано с выбором подходящего грунта, в противном случае сооружение может быть неустойчивым и недолговечным. Грунты делятся на множество классов, типов, видов и разновидностей. Изучением грунтов занимается такая часть инженерной геологии, как грунтоведение.
Грунтоведение – наука геологического цикла, исследующая свойства, состав, строение и состояние грунтов верхних горизонтов земной коры, их современную динамику, закономерности формирования и пространственно-временного изменения.
Грунт – горные породы и почвы, входящие в состав многокомпонентных динамических систем, служащих основой для инженерно-хозяйственных сооружений человека.
В основе грунтоведения лежит положение о зависимости свойств грунта от их состава, структуры и текстуры, которые формируются в процессе их генезиса и изменяются под влиянием постгенетических процессов.
В инженерной геологии все породы делятся на 3 генетические группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Подобное деление обусловлено тем, что генезис и постгенетические преобразования пород определяют степень механической прочности грунтов к внешнему воздействию.
|
|
|
Магматические и метаморфические породы имеют плотную структуру с жесткой связью между частицами, за счет этого они отличаются высокой механической прочностью и залегают в виде монолитного массива.
Обломочные породы часто не имеют жестких структурных связей, для них больше свойственны контакты соприкосновения. Поэтому их прочность существенно меньше эндогенных образований.
Породы, образовавшиеся в сходных условиях и имеющие один возраст, могут отличаться по своему современному состоянию и свойствам из-за того, что претерпели различные постседиментационные изменения. Например, кембрийские глины, залегающие в Санкт-Петербурге на поверхности, характеризуются способностью переходить в пластичное состояние, имеют пористость 30% и влажность 14%. Те же глины, в районе Вологды находящиеся на значительной глубине, не обладают пластичностью, имеют пористость 15% и естественную влажность 5%.
Глава 1 Грунты.
§1.1 Свойства грунтов.
|
|
|
Термин «грунт» относится к любым горным породам и почвам, которые зачастую являются многокомпонентными динамичными системами. К их основным составляющим относятся:
1. твердая компонента – минеральная или органическая часть горных пород;
2. жидкая компонента – содержащиеся в пустотах пород природные воды;
3. газообразная компонента – газы, защемленные в пустотах пород;
4. живая компонента – микроорганизмы, обитающие в породах.
Соотношение этих компонентов определяет состояние и свойство грунтов.
Одной из важнейших характеристик грунтов является их минеральный состав, определяющий ее инженерно-геологические свойства. Свойства минералов связаны в первую очередь с особенностями их состава и внутренних химических связей.
От структурного типа кристаллической решетки зависит их сжимаемость (чем плотнее упаковка атомом в структуре минерала, тем меньше их сжимаемость). Так оливины и пироксены характеризуются большей плотностью, по сравнению с кварцем и полевыми шпатами, поэтому сжимаемость ультраосновных и основных пород будет меньше по сравнению с кислыми и щелочными.
Тип связи в минералах так же определяет степень растворимости пород, которые они слагают. В случае преобладания ковалентной связи растворимость не значительна, при доминировании ионной связи – существенная. Известно, что энергия кристаллической решетки и величина кулоновского взаимодействия зависят от радиуса и заряда ионов. Поэтому растворимость простых солей снижается с уменьшением ионных радиусов и повышением валентности ионов (табл. 1).
| Минерал | Энергия кристаллической решетки, ккал/моль | Растворимость, моль/л |
| Галит | 183 | 6,1 |
| Ангидрит | 642 | 1,3*10-2 |
| Гипс | 650 | 8,0*10-3 |
| Кальцит | 700 | 1,2*10-4 |
| Доломит | 745 | 0,35*10-4 |
Таблица 1.Растворимость галоидов, сульфатов и карбонатов
Большое влияние на свойства дисперсных грунтов оказывают глинистые минералы. Даже небольшое содержание глинистых минералов в породе существенно влияет на ее гидрофильность, прочность, водопроницаемость, пластичность и набухание. Большая часть свойств слоистых силикатов определяется их структурой и высокой удельной поверхностью.
Важным компонентом состава горных пород является органическое вещество, которое накапливается в результате жизнедеятельности растений и животных.
Для органического вещества, особенно гумуса, характерна высокая гидрофильность и связанные с этим свойства: высокая влагоемкость, пластичность, низкая водопроницаемость и сильная сжимаемость. Присутствие в породах гумуса даже в незначительных количествах может весьма сильно изменить их свойства. Так, 3% гумуса в песке снижает его водопроницаемость в сотню раз, придает ему плывунные свойства.
Влияние строения грунтов на их свойства.
Помимо собственных свойств минералов, большое значение для инженерных характеристик имеет строение грунта. Под строением понимается структура и текстура, которые делятся на макро-, мезо- и микро- структуру и текстуру.
Макростроение наблюдается визуально, к нему относятся видимые глазом элементы породы. Мезостроение изучается под микроскопом при сравнительно небольших увеличениях.
Микростроение типично для глинистых и лессовых пород, содержащим минеральные частички < 0,01 мм.
Важнейшим показателями строения грунта являются: размеры элементов, пористость и трещиноватость.
Размеры элементов в породах могут меняться в широких пределах, соответственно с этим меняются и свойства грунтов. С увеличением размеров зерен мине- ралов прочность равномернозернистых пород (при прочих равных условиях) падает. Прочность мелкозернистых гранитов выше, чем крупнозернистых. Увеличение размеров зерен от 1 до 100 мкм снижает прочность пород почти в 2 раза. При дальнейшем росте размеров зерен изменение прочности незначительно.
Порфировая структура повышает прочность пород в случае, если порфировые включения малы, а основная масса тонкокристаллическая или сплошная. Структуры прорастания минералов увеличивают прочность, а стекловатые – уменьшают.
В слабосвязанных терригенных породах размер обломков определяют пористость, гигроскопичность, влагоемкость, водопроницаемость грунтов.
Структурные элементы состоят из первичных частиц и агрегатов. Первичные элементы принято называть гранулометрическими элементами. Классификация их, широко используется в грунтоведении (см.рис.1).
Рисунок 1.Классификация гранулометрических элементов
Среди структурных элементов выделяют агрегаты и блоки в зависимости от ориентировки слагающих их частиц. В агрегатах частицы расположены беспорядочно, в блоках – аксиально-ориентированные.
Рисунок 2. Различие блоков и агрегатов частиц.
Важным показателем строения грунтов является наличие пустот, которые могут поровыми и трещинными.
Пористость. Структурные элементы, слагающие грунт, при неплотном прилегании образуют промежутки различной величины, которые называются порами. Суммарный объем всех пор в единице объема называется общей пористостью.
Она определяется:
Часто пористость характеризуется коэффициентом пористости, или приведенной пористостью:
От общей пористости и размера пор зависят свойства грунтов. По величине пористости судят о степени уплотнения пород и их сжимаемости в различных условиях. С увеличением пористости растет водо- и газопроницаемость, их теплопроводность и сопротивление электрическому току.
Трещиноватость свойственна всем грунтам, но наиболее важна для скальных пород. Несмотря на кристаллизационные структурные связи и пористость 1-5% они могут иметь трещиноватость 10-20%. Их механические, термические и др. свойства будут определяться не пористостью, а трещиноватостью. При изучении трещинной пустотности следует определять ее генетический тип, который определяет протяженность и степень раскрытости трещин.
Вода в грунтах. В грунтах содержаться различные виды вод. Согласно одной из наиболее распространенных классификаций выделяют воду:
1.В форме пара.
2.Связанная вода: прочносвязанная (гигроскопичная); слабосвязанная (пленочная) и капиллярная.
3. Свободная (гравитационная) вода.
4. Вода в твердом состоянии.
5. Химически связанная (кристаллизационная) вода.
Рисунок 3. Виды воды в почве.
Пленочная, сорбционно-замкнутая, вода – изолирована от основной массы воды, насыщающей породу. Удерживается на твердых частицах грунта силами молекулярного притяжения. Образуют пленку толщиной в несколько нанометров.
Капиллярная вода – находится в тонких капиллярных порах, при сплошном их заполнение может передавать гидростатическое давление.
Жидкая вода – находится в капельно-жидком состояние в порах грунтов, способна перемещаться под действием гравитации или гидростатического напора.
Твёрдая вода – находится в состоянии различных видов почвенных льдов.
Химически связанная вода – находится в структурной решётке горных пород, образовывающих грунт.
Обменные ионы в грунтах и их влияние на свойства грунтов. Общее количество ионов в грунте, способных к обмену в данных условиях, называют емкостью поглощения или емкостью обмена грунта. В обменных процессов в грунтах участвуют главным образом катионы, так как большинство минеральных и органических частиц в воде имеет отрицательный электрический заряд.
Обменные катионы находятся в химической связи с поверхностными молекулами минеральных частиц. Способные к обмену катионы входят в состав коллоидных мицелл вокруг частиц грунта, а также на внешней поверхности частиц и в межпакетном пространстве кристаллической решетки глинистых минералов.
В грунтах наиболее распространены такие катионы, как Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+; не часто, но встречаются Al3+, Fe3+, Fe2+, NH4+, Li+. По своей активности ионы располагаются в следующем порядке: Li, Na, K, NH4, Mg, Ca, Ba, H, Al, Fe.
Обменные катионы способствуют коагуляции или диспергации агрегатов в глинистых и лессовых грунтах, уплотняя или разрыхляя их структуру. В природных условиях основным диспергатором является Na+, а коагулятором – Са2+.
Рисунок 4. Процесс Диспергации.
В табл. 2 приведены приближенные значения обменной способности различных глинистых минералов, определенной при рН = 7, выраженной в миллиэквивалентах на 100 г глины.
| Глинистые минералы | Химическая формула | Ионно-обменная способность, мг-экв/100 г |
| Каолинит | AI4(ОН)8[Si4О10] | 3-15 |
| Галлуазит | AI4(ОН)8[Si4О10] (Н2О4) | 5-50 |
| Иллит | KAl2[(OH,F)2|AlSi3О10] * nH2O | 20-40 |
| Монтмориллонит | (1/2Са,Na)0,7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4nH2O | 80-100 |
| Вермикулит | (Mg,Fe)3(OH)2[AlSi3O10]Mg · (H2O)4 | 100-150 |
Таблица 2. Приближенные значения обменной способности глинистых минералов.
Влияние газового компонента на свойства грунтов. Грунты содержат определенное количество пустот, которые могут быть заполнены водой или газами.
Интенсивность газообмена между грунтом и атмосферой зависит от их состава и строения и вызывается диффузным перемешиванием газов, колебаниями температуры и давления атмосферного воздуха, атмосферными осадками. Между атмосферой и газовой составляющей грунтов различия наиболее велики в количественном содержании СО2, О2 и азота. Если в атмосферном воздухе СО2 содержится 0,03%, то в почвах и горных породах ее содержание увеличивается до целых процентов (max 10%). Кислород и азот в толще грунтов содержатся в разных количествах, обычно их меньше, чем в атмосфере. Это связано с поглощением О2 и N биотой.
Газы в грунтах могут находиться в свободном, адсорбированном и защем-ленном состоянии. Кроме того, в воде, заполняющей поровое пространство, газы могут присутствовать в виде мелких пузырьков, либо в растворенном состоянии.
Количество адсорбированных газов в грунтах зависит от их минерального состава, степени дисперсности, содержания гумуса. В наибольшем количестве адсорбированные газы находятся в сухих грунтах, по мере увлажнения грунтов их содержание уменьшается, при влажности 10% становится равно нулю.
При увлажнении, связанном с капиллярным поднятием воды в грунтах, газы из пор вытесняются в атмосферу. При одновременном избыточном увлажнении грунта снизу и сверху в отдельных его участках газы оказываются замкнутыми в порах внутри грунта. Это так называемые «защемленные газы».
Наличие в грунтах адсорбированных и защемленных газов обуславливает многолетнюю осадку насыпей из глинистых грунтов, деформации и разрывы земляных насыпей, уменьшение водопроницаемости грунтов.
Влияние макро- и микроорганизмов на свойства грунтов. Макро- и микроорганизмы составляют живую компоненту грунтов.
Макроорганизмы (растения, животные) оказывают влияние на грунты, находящиеся в пределах нескольких метров от земной поверхности. Их действие заключается в разрыхлении пород, обогащении их органическим веществом, активизации или стабилизации геодинамических процессов.
Микроорганизмы представлены главным образом бактериями, грибами, актиномицетами и водорослями. Их количество может достигать сотен миллионов на 1 г грунта. Большая часть их обитает в поровых растворах, либо образует колонии на поверхности твердых частичек. Организмы, обитающие в поровых водах способны изменять величину рН, повышая тем самым их коррозионную активность.
Выделяя газообразные продукты жизнедеятельности, они создают избыточное давление в жидкой фазе, что может привести к появлению плывунов в слабо сцементированных песках. Организмы, живущие на поверхности частичек способны привести к увеличению прочности грунтов. Продукты их жизнедеятельности склеивают частицы, повышая сопротивление механическим воздействиям (окремнение, ожелезнение).
§1.2 Понятие о рыхлых грунтах.
Чтобы подробнее разобраться во влиянии рыхлых грунтов на устойчивость сооружений, необходимо определиться с тем что такое «рыхлые грунты». Для этого необходимо разобраться с классификацией грунтов и выбрать подходящие нам.
Принципы классификации грунтов:
- класс (подкласс) - по природе структурных связей;
- тип (подтип) - по генезису;
- вид (подвид) - по вещественному, петрографическому или литологическому составу;
- разновидность - по количественным показателям состава, строения, состояния и свойств грунтов.
Классификация грунтов:
Класс скальных грунтов. К классу скальных грунтов относят грунты, обладающие жесткими структурными связями (кристаллизационными и/или цементационными).
Рисунок 5. Классификация скальных грунтов.
Класс скальных грунтов – это грунты обладающие жёсткими структурными связями, соответственно они не могут подходить под понятие «рыхлые грунты» и дальнейшее изучение их свойств не несёт пользы в данной курсовой работе.
Класс дисперсных грунтов. Грунты, обладающие
• физическими,
• физико-химическими
• механическими структурными связями
Грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласс несвязных (сыпучих) грунтов.
Грунты с физическими и физико-химическими структурными связями - в подкласс связных грунтов.
Исходя из данной классификации нам подойдёт подкласс несвязных грунтов.
Свойства дисперсных несвязанных грунтов
Гранулометрический состав
Рисунок 6. Гранулометрический состав грунтов.
Коэффициент водонасыщения Sr
Рисунок 7. Коэффициент водонасыщения грунта
Рисунок 7. Коэффициент водонасыщения грунта.
Коэффициент пористости e
Рисунок 8. Коэффициент пористости e
Подводя итог данной главы хочется выделить сформировавшееся в процессе изучения свойств грунтов понятие «рыхлые грунты».
Рыхлые грунты – грунты, относящиеся к классу дисперсные, подклассу несвязные (сыпучие). Говоря более обширным понятием, к рыхлым грунтам, относятся такие динамические многокомпонентные системы, состоящие из обломков горных пород и почв, в которых отсутствуют цементоциозные связи и прочность на механическое воздействие.
Глава 2. Влияние свойств рыхлых грунтов на устойчивость сооружений.
Основную часть рыхлых грунтов, влияющих на устойчивость сооружений, можно отнести к специфическим грунтам.
Специфические грунты – грунты меняющие свои свойства и структуру в результате внешнего воздействия, обладающие неоднородностью и анизотропией, склонные к длительному изменению структуры и свойств во времени.
К специфическим грунтам относятся:
– Просадочные
– Набухающие
– Органо-минеральные
– Засоленные
Просадочные грунты и их влияние на устойчивость сооружений.
К просадочным грунтам в соответствии с ГОСТ 25100-95 следует относить пылевато-глинистые разновидности дисперсных осадочных минеральных грунтов (чаще всего лессовые грунты), дающие при замачивании при постоянной внешней нагрузке и (или) нагрузки от собственного веса грунта дополнительные деформации — просадки, происходящие в результате уплотнения грунта вследствие изменения его структуры. К просадочным относятся грунты с величиной относительной деформации просадочности , д.е. ³ 0.01.
Просадочность – способность грунтов к уменьшению объема вследствие замачивания при постоянной внешней нагрузке и (или) нагрузки от собственного веса.
Грунт просадочный- грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки esl ³ 0,01
Относительная деформация просадочности es, д.е.- отношение разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после его полного водонасыщения при определенном давлении к высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 23161 .
Просадочные лессы распространены в южных районах Российской Федерации, где они участвуют в строении толщ лессовых пород, покрывающих обширные пространства. Мощность лессовых толщ изменяется от нескольких метров в северной части зоны их распространения до 50 — 80 м, а местами и более в ее южной части.
Лессовые отложения покрывают сплошным плащом обширные плоские водоразделы, их склоны, поверхность высоких террас. В зоне влияния речных долин и морского побережья они прорезаны многочисленными балками и оврагами. Последние имеют резкие формы, особенно в своей верховой части: узкое дно и высокие обрывистые склоны. Высота обрывов достигает 5-6 м., иногда более. На поверхности водоразделов развиты просадочные блюдца и поды. Размер блюдец в плане изменяется от нескольких метров до первых десятков метров, глубина—от долей метра до 1-2 метров. Поды представлены обширными понижениями шириной в сотни метров или километры с глубиной не превышающей первых метров. Дно подов сложено непросадочными тяжелыми суглинками или глинами.
Для просадочных лессовых грунтов обычно характерны: высокая пылеватость (содержание частиц размером 0,05-0,005 мм более 50% при количестве частиц размером менее 0,005 мм, как правило, не более 10-15%); низкие значения числа пластичности (менее 12); низкая плотность скелета грунта (преимущественно менее 1,5 г/см3); повышенная пористость (более 45%); невысокая природная влажность (как правило, менее границы раскатывания); засоленность; светлая окраска (от палевого до охристого цвета); способность в маловлажном состоянии держать вертикальные откосы; цикличность строения толщ.
Главная отличительная особенность лессов — наличие макропор размером 1-3 мм, различимых невооруженным глазом. Макропоры имеют форму извилистых вертикальных канальцев.
Лессы обладают высокой для глинистых грунтов водопроницаемостью и резкой анизотропией по этому свойству. Коэффициент фильтрации в вертикальном направлении измеряется несколькими м/сут., в горизонтальном — десятыми или сотыми м/сут. Это приводит к тому, что при инфильтрации воды с поверхности образуются купола грунтовых вод, медленно растекающиеся в стороны. В пределах городов, где имеются многочисленные источники замачивания (утечки из коммуникаций, интенсивный полив водой скверов, садов, парков) в толще лессовых грунтов формируется техногенный горизонт грунтовых вод быстро повышающий свой уровень (до 0,5 — 1 м в год), что способствует интенсивному развитию просадочных явлений. В районах, где лессы обогащены гипсом, формирующиеся грунтовые воды агрессивны по отношению к бетону на портланд-цементе.
Просадочные грунты следует характеризовать:
относительной деформацией просадочности-относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания;
начальной просадочной влажностью — минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов;
начальным просадочным давлением — минимальным давлением, при котором проявляются просадочные свойства грунтов при их замачивании.
Влияние просадочных грунтов на сооружения:
Просадочные грунты довольны устойчивы в нормальном состоянии, но под воздействием тяжести зданий либо замачивании дают просадку. Здания построенные на данных грунтах, без соответствующих технологий постройки, дают неравномерную просадку, что может привести к образованию трещин или даже разрушению сооружений.
Рисунок 9. Влияние просадочных грунтов на устойчивость сооружений
Набухающие грунты и их влияние на устойчивость сооружений.
Набухающие грунты в соответствии с ГОСТ 24143-80 следует характеризовать:
давлением набухания — давлением, возникающем при невозможности объемных деформаций в процессе замачивания и набухания грунта; Способность глинистых грунтов к увеличению объема при постоянной нагрузке вследствие замачивания
влажностью набухания — влажностью, полученной после завершения набухания грунта и прекращения процесса поглощения жидкости;
относительной деформацией набухания при заданном давлении (в том числе при р = 0) — относительным увеличением высоты образца после набухания;
влажностью на пределе усадки — влажностью грунта в момент резкого уменьшения усадки;
относительной деформацией усадки — относительным объемным или линейным уменьшением размера образца при испарении из него влаги.
Набухаемость грунтов зависит от многих факторов — минерального, гранулометрического и химического состава грунта, природной влажности и плотности сложения, состава и концентрации взаимодействующего с грунтом раствора, величины внешнего давления на грунт — и проявляется обычно при содержании глинистых частиц в количестве более 40-60%, плотности — более 1,5-1,7 г/см3, влажности — менее 0,20-0,30.
При нарушении природного сложения набухающего грунта (например, при использовании его в качестве грунта обратной засыпки) величина свободного набухания может увеличиваться до 1.5-2.0 раз.
Глинистые грунты в значительной мере состоят из глинистых минералов. Глинистые минералы представляют собой тонкие пластины (пакеты) сложного алюмосиликатного состава. Эти пакеты обладают определенной поверхностной энергией, позволяющей им удерживать на своей поверхности воду.
Пространство между пакетами заполнено пленочной (связанной) водой. В результате естественного уплотнения под действием бытового или горного давления происходит воды из межпакетного пространства.
При замачивании, благодаря сохранившейся поверхностной энергии, глинистые пакеты снова впитывают воду. В результате их объем увеличивается и происходит набухание.
Воздействие набухающих грунтов на устойчивость сооружений:
Набухающие грунты противоположны по механизму своего воздействия просадочным грунтам, они увеличиваются в объёме в результате замачивания. Так при замачивании набухающего грунта, сооружения построенные на нём могут неравномерно подниматься, что приводит к образованию трещин и (или) разрушению всего строения.
Органо-минеральные грунты и их влияние на устойчивость сооружений.
К органо-минеральным и органическим грунтам следует относить илы, сапропели,
торфы и заторфованные грунты (ГОСТ 25100-95).
Ил — водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий в начальной стадии своего формирования, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Содержание органических веществ в илах, как правило, менее 10%. Обычно илы имеют коэффициент пористости е ³ 0,9-1,5 (величина е возрастает от супесчаных к глинистым разновидностям), влажность w > 0,7-0,8, текучую консистенцию >1, содержание частиц мельче 0,01 мм составляет 30-50% по массе.
На территории Российской Федерации органо-минеральные грунты распределены неравномерно, а занятая ими площадь в регионах составляет (в млн. га): Западная Сибирь — 34,1, Северо-Запад - 8,9, Дальний Восток — 5,7, Восточная Сибирь — 3,1, Урал — 2,7, Центр — 1,4. В остальных регионах она колеблется от 0,04 до 0,5 млн.га. Морские илы развиты в прибрежной части Черного, Азовского и Каспийского морей и в приморских районах Дальнего Востока.
Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию >1, высокую дисперсность - содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.
Торф — органический грунт образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ.
Торфы, образовавшиеся в водоёмах, подстилаются слоем озерных отложений различной мощности; торфы, образовавшиеся в результате заболачивания вследствие избыточного увлажнения, залегают на минеральном основании различного литологического состава. При перерыве процесса торфонакопления торфяные залежи могут быть перекрыты другими отложениями; в этих случаях торфы называются погребенными.
К специфическим особенностям органо-минеральных и органических грунтов относятся:
высокая пористость и влажность;
малая прочность и большая сжимаемость; склонность к разжижению и тиксотропному разупрочнению при динамических воздействиях;
существенное изменение деформационных, прочностных и фильтрационных свойств при нарушении их естественного сложения, а также под воздействием динамических и статических нагрузок;
наличие ярко выраженных реологических свойств;
наличие природного газа (метана);
повышенная агрессивность к бетонам и коррозионная активность к металлическим конструкциям.
Влияние органо-минеральных грунтов на устойчивость сооружений:
Из-за специфических особенностей данных грунтов их можно считать малопригодными для инженерно-геологической деятельности человека. Они являются слабоустойчивыми к динамическим нагрузкам, заводнению и другим видам внешнего воздействия.
Засоленные грунты и их влияние на устойчивость сооружений.
К засоленным грунтам, следует относить грунты, в которых в соответствии с ГОСТ 25100-95 содержание легко— и среднерастворимых (водорастворимых) солей не менее величин, указанных на рисунке 10.
Засоленные грунты приурочены главным образом к пустынным и полупустынным, реже — к степным зонам, то есть к районам с отрицательным водным балансом, а также к участкам, расположенным в зонах гипергенеза горных пород, содержащих нестойкие компоненты (сульфатные, галлоидные и др.).
Рисунок 10. Засоленные грунты
Засоленные грунты следует характеризовать:
Степенью засоленности — отношением массы водорастворимых солей в определенном объеме грунта к массе сухого грунта данного объема (в %);
Абсолютным суффозионным сжатием — уменьшением первоначальной высоты образца грунта за счет химической суффозии при постоянном вертикальном давлении и непрерывной фильтрации воды или растворов, фильтрация которых возможна в основании сооружения;
Относительным суффозионным сжатием — отношением абсолютного суффозионного сжатия к высоте образца грунта природной влажности при природном давлении;
Начальным давлением суффозионного сжатия — минимальным давлением, при котором проявляется суффозионное сжатие грунта;
Степенью выщелачивания солей — отношением массы выщелоченных из грунта солей к их начальной массе.
Влияние засоленных грунтов на устойчивость сооружений:
Засоленные грунты могут уменьшаться в толщине под действием воды или щелочных растворов, что может привести к проседанию сооружений и их дальнейшему разрушению. Так же засоленные растворы могут химически влиять на строительные материалы, что тоже неблагоприятно сказывается на устойчивости сооружений.
Заключение
Подводя итог всему вышеизложенному, можно утверждать, что рыхлые грунты негативно влияют на устойчивость сооружений. В это происходит из-за плохой устойчивости грунтов к внешнему воздействию, в особенной степени воздействию воды. Из-за этого воздействия грунты изменяют свою толщину, что приводит к трещинам, частичному или полному разрушению сооружений.
Хочется отметить, что строительство на большинстве рыхлых грунтов возможно, при соблюдении жёстких правил и технологий строительства. Одним из основополагающих нормативных актов в данной сфере служит СП 21.13330.2012 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91 (с Изменением N 1).
Пренебрежение данными правилами строительства сооружений может привести к катастрофическим последствия: авариям при строительстве, недолговечности сооружений, их ненадёжности и неустойчивости.
Список литературы:
Электронные учебники, презентации и сайты
1. СП 21.13330.2012 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91 (с Изменением N1) (http://docs.cntd.ru/document/1200094386)
2. Специфические грунты СП 11-105-97 Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов ( https://docviewer.yandex.ua/view/281107863/?*=BXuynvOMLBJlrvcb5qF8HRBkEjF7InVybCI6InlhLW1haWw6Ly8xNzE5ODEyMTA3NzAyMjU0NDUvMS4yIiwidGl0bGUiOiJzcGV0c2lmaWNoZXNraWVfZ3J1bnR5LnBwdCIsIm5vaWZyYW1lIjpmYWxzZSwidWlkIjoiMjgxMTA3ODYzIiwidHMiOjE1ODU4NDczNzA0OTYsInl1IjoiOTc1MjczNzA0MTUxODIwNzc2MCJ9 )
3. Лекция. Структурные компоненты грунтов ( https://vk.com/doc199973148_540805707?hash=015027f36701a7cf03&dl=fd874e5914e7f5b617 )
4. ГОСТ 25100-95 ( http://docs.cntd.ru/document/1200000030 )
5. Лекция. Теоретико-методологические основы грунтоведения ( https://vk.com/doc199973148_466131888?hash=53daeb9c6510b86de7&dl=d6c23333ae6d8f2002 )
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 283; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!