Классификация структурных элементов твердого компонента грунта по размеру
| Слагающие элементы | Размеры слагающих элементов, мм | |
| Классы | Фракции | |
| Валуны и камни Галька и щебень Гравий и дресва Песчаные частицы Пылеватые частицы Глинистые частицы | Крупные Средние Мелкие Крупные Средние Мелкие Очень крупные Крупные Средние Мелкие Грубые Крупные Средние Мелкие Тонкие Крупные Мелкие | >800 400-800 200-400 100-200 60-100 40-60 20-40 10-20 4-10 2-4 1-2 0,5-1 0,25-0,5 0,10-0,25 0,05-0,10 0,01-0,05 0,001-0,01 <0,001 |
Таблица 3.6.
Классификация дисперсных грунтов по гранулометрическому составу
(по В.В. Охотину)
| Грунт | Содержание частиц мм, % | |||
| глинистых <0,005 | пылеватых 0,005-0,05 | песчаных 0,05-2,0 | гравийных >2,0 | |
| Глина тяжелая Глина Глина пылеватая Суглинок тяжелый Суглинок тяжелый пылеватый Суглинок средний Суглинок средний пылеватый Суглинок легкий Суглинок легкий пылеватый Супесь тяжелая Супесь тяжелая пылеватая Супесь легкая Супесь легкая пылеватая Песок | >60 30-60 30-60 20-30 20-30 15-20 15-20 10-15 10-15 6-10 6-10 3-6 3-6 <3 | не регламентируется - больше, чем песчаных - больше, чем песчаных - больше, чем песчаных - больше, чем песчаных - больше, чем песчаных - больше, чем песчаных - | не регламентируется больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых - больше, чем пылеватых | менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 менее 10 |
Таблица 3.7.
|
|
|
Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому составу
| Наименование пород | Распределение частиц по крупности в % от веса сухой породы |
| Крупнообломочные Грунт щебенистый (при преобладании окатанных частиц – галечниковый) Грунт дресвяный (при преобладании окатанных частиц – гравийный) | Масса частиц крупнее10мм составляет более 50% Масса частиц крупнее 2мм составляет более 50% |
| Песчаные Песок гравелистый Песок крупный Песок средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый | Масса частиц крупнее 2мм, составляет более 25% Масса частиц крупнее 0,5мм составляет более 50% Масса частиц крупнее 0,25мм составляет более 50% Масса частиц крупнее 0,1мм составляет более 75% Масса частиц крупнее 0,1мм составляет менее 75% |
Контрольные вопросы.
1. Как зависят свойства пород в зависимости от размера слагающих их частиц?
2. Классификация фракций.
|
|
|
3. Какие основные свойства глинистой фракции, пылеватой, песчаной и крупнообломочной?
4. Минеральный состав грунта.
5. Виды воды в грунтах.
6. Классификация В.В. Охотина.
Физико-механические свойства грунтов
Влияние различных факторов на свойства грунтов
Горные породы являются естественными природными образованиями, на которых проходит вся жизнедеятельность человека (являются основанием инженерных сооружений, почвой для выращивания сельскохозяйственных культур, средой для такого важного компонента жизни как вода и т.д.). В связи с этим изучение свойств пород представляет большой интерес.
Изучение свойств необходимо проводить на генетической основе, т.к. формирование их проходит одновременно с формированием породы. При этом нужно учитывать и постгенетические процессы, которые накладывают свой отпечаток на свойства пород. Например, глины под влиянием высоких давлений и температуры превращаются в аргиллиты, которые, попав в зону выветривания, могут разрушиться до рухляков.
Основные инженерно-геологические особенности различных генетических типов грунтов будут рассмотрены в соответствующей главе.
В главе «Состав грунта» указывалось влияние гранулометрического и минерального составов на свойства грунтов.
|
|
|
В данной главе остановимся еще на одном факторе, определяющим свойства пород, - структурные связи.
Одним из важнейших факторов, определяющим инженерно-геологические свойства грунтов, являются структурные связи, т.е. связи между структурными элементами грунта (частицы, агрегаты, зерна).
Прочность определенных зерен и частиц может быть очень высокой, а прочность горных пород, сложенных этими зернами будет значительно ниже.
Структурные связи формируются на протяжении всей геологической истории горных пород. У одних горных пород уже при формировании структурные связи появились очень прочные (магматические породы), но в процессе выветривания ослабевают. У других (глины), наоборот, при седиментации – слабые, при последующем литогенезе упрочаются.
По своей природе структурные связи подразделяются на:
· химические (ковалентные, ионные);
· физические и физико-химические (молекулярные, электростатические, магнитные, ионно-электростатические, капиллярные);
· механические.
Структурные связи первичные – это связи, сохранившиеся со времени образования горных пород, и вторичные – образовались в процессе диагенеза.
|
|
|
С т р у к т у р н ы е с в я з и х и м и ч е с к о й п р и р о д ы аналогичны внутрикристаллическим связям. Они характерны для магматических, метаморфических и сцементированных твердых осадочных грунтов. Обусловлены они врастанием кристаллов друг в друга или прочным вулканическим цементом. Образовались у магматических - в результате кристаллизации магмы одновременно с образованием самих минеральных зерен; у метаморфических – в результате перекристаллизации материнской породы при высоких давлениях и температурах; у осадочных – в результате цементации их солями, кремнеземом или в результате их старения.
Обусловлены они электростатическим взаимодействием между атомами, действуют на большом расстоянии.
Выделяют три типа химических связей: ионные, ковалентные и водородные. Это самые прочные связи, и грунты, обладающие ими, являются прочным основанием.
С т р у к т у р н ы е с в я з и ф и з и ч е с к о й и ф и з и к о –х и м и - ч е с к о й п р и р о д ы. Образование их связано с высокой удельной поверхностью твердого компонента дисперсных пород и с физическими и физико-химическими процессами на границе минерал-вода. К ним относятся:
1. М о л е к у л я р н ы е с и л ы, т.е. силы притяжения, действующие между отдельными атомами и молекулами. Они имеют электромагнитную природу, обусловленную высокой дисперсностью. С уменьшением размеров роль их возрастает. Существуют во всех осадочных несцементированных породах, особенно в глинистых. Эти связи очень изменчивы, зависят от дисперсности породы, ее состояния и наличия связанной воды. Поэтому и свойства пород с такими связями изменчивы.
2. Э л е к т р о с т а т и ч е с к и е с и л ы менее прочные, но более дальнодействующие. Образуются они в связи с перезарядкой сколов (с – на +) глинистых частиц в кислой среде и образованием двойного электрического слоя. Это хорошо подтверждается тем, что в подкисленной суспензии глинистые частицы мгновенно коагулируют, а в щелочной – сохраняют устойчивую суспензию. В сухом состоянии эти связи возникают за счет трения зерен. При высокой влажности они исчезают.
3. И о н н о – э л е к т р о с т а т и ч е с к и е с и л ы образуются при электростатическом притяжении отрицательно заряженных частиц катионами, которые располагаются между ними. Это возникает в том случае, когда частицы сближаются на расстояние менее 2-3 нанометров (20-30 ангстрем) и диффузные слои двух соседних частиц накладываются друг на друга (рис.4.1.). При этом происходит перекрытие термодинамических потенциалов и образуется потенциальная яма, в которой располагаются катионы (противоположный главной частице заряд). Образуется как бы мостик между частицами, возникает одновременное их взаимодействие и образуются ионно-электростатические связи между частицами.
1 частица 2 частица Эти связи достаточно велики, но временны. Они придают глинистым породам большую прочность, склеивая породу. Этими связями объясняется значительное упрочение глин при высушивании.
Рис.4.1. Перекрытие термодинамических
потенциалов.
4. М а г н и т н ы е с в я з и появляются в присутствии атомов Fe в кристаллической решетке некоторых глинистых минералов или при наличии на их поверхности тонкодисперсных ферромагнитных минералов (магнетита, гематита, ильменита, лимонита). Пленки из этих минералов образуют жесткий магнитный момент. Эти силы обладают большим дальнодействием.
5. К а п и л л я р н ы е с в я з и – это структурные связи, которые существуют за счет капиллярных менисков. Наибольшее значение они имеют для песков, т.к. смачивание песков придает связность, которой они не имеют в сухом состоянии. Капиллярные силы зависят от увлажнения породы. Прочность породы с повышением влажности W уменьшается, а в интервале от максимальной гигроскопической влажности W mg до предела раскатывания Wp - появляются капиллярные силы, которые увеличивают прочность. С исчезновением капиллярных сил прочность породы опять уменьшается и к пределу текучести WL - исчезает.
6. С т р у к т у р н ы е с в я з и м е х а н и ч е с к о й природы возникают в несвязных песчаных и пылеватых грунтах. Это силы зацепления, это взаимное зацепление частиц вследствие неоднородностей рельефа их поверхности. Это небольшие по величине силы и зависят они от плотности породы, размера и окатанности частиц. Наибольшего значения они достигают у неокатанных, сильношероховатых разностей.
Структурные связи формируются на контактах частиц, в местах их наибольшего сближения. В этих же местах начинается и разрушение пород, т.к. это наиболее ослабленные зоны.
Таким образом, прочность пород в первую очередь зависит от структурных связей и определяется силой сцепления частиц на контактах и количеством контактов на единицу площади поверхности разрушения.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 687; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!