МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М.В. ЛОМОНОСОВА.

Геологический факультет

Реферат

Характеристика свойств грунтов

Оглавление.

Введение…………………………………………………………………………………… . 3

Пористость и трещиноватость………………………………………………………………4

Свойства грунтов…………………………………………………………………………….4

Химический свойства грунтов…………………………………………………………… 5

Физические свойства грунтов…………………………………………………………… .6

Физико-химические свойства грунтов……………………………………………………..8

Физико-механические свойства грунтов……………………………………………….....11

Корреляция свойств грунтов…………………………………………………………….....15

Классификация грунтов…………………………………………………………………….16

Заключение………………………………………………………………………………......18

Список литературы……………………………………………………………………….…19

Введение

Грунтоведение – направление инженерной геологии исследующее и свойства грунтов и сложенных ими массивов, закономерности формирования и измерения под действием современных и прогнозируемых геологических процессов.

Грунт рассматривается как многокомпонентная динамичная система (горные породы, почвы, осадки и техногенные образования), являющаяся частью геологической среды, изучаемая в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

Важнейшая задача грунтоведения – выявление и изучение свойств грунтов, сформировавшихся в результате образования и изменения их массивов.

Изучение отдельных свойств грунтов составляет в грунтоведении основу познания их качеств. Качественная определённость грунтов и явлений, происходящих в них, - это то, что делает их устойчивыми, что разграничивает их и создаёт их огромное разнообразие в природе.

По характеру проявления свойств грунтов выделяют их основные группы: химические, физико-химические, биотические, физико-механические.

Пористость и трещиноватость.

Пористость - отношение объёма пор к объёму грунта. Изменяется от долей процента и почти до100 (до 98). Чаще всего пористость лежит в районе 30%. В лёссах больше.

Коэффициент пористости - отношение объёма пор к объёму твёрдой компоненты.

Выделяют общую пористость (рассчётную), открытую и закрытую. Общая - сумма последних двух. Открытые поры соединяются друг с другом, закрытые изолированы.

По величине выделяют три вида пор:

1.Макропоры. • Размер более 1 мм, слабо поднимают воду по капиллярам.

2.Мезопоры. Размер от 0,1 мкм до 1 мм.

3. Ультрапоры. Размером менее 0,11 мкм, заняты связанной водой.

Особая разновидность пор - трещиноватость:

1. Тектонические.

2.Первичные. Формируются в гранитоидах всяких и в прочих интрузивах (столбчатые отдельности из этой серии).

3. Трещиноватость верхних поверхностей литосферы. Связана с тем, что Земля «дышит».

Морфологические особенности трещин - это элементы залегания и коэффициенты трещиноватости (плоские, объёмные).

Плоские коэффициенты замеряются на площадке 2×2 м. Слабой трещиноватостью считается такая, у которой коэффициент до 2 %. Средняя — 2-5%, сильная — 5-10%, очень сильная — до 20%, исключительно сильная — больше. Недостатки коэффициента трещиноватости: не даёт объёмного представления. С этой целью проходят штольни. Впрочем, это дорого, поэтому пользуются геофизикой. Получают объёмный коэффициент трещиноватости. Это полезнее.

Свойства грунтов.

Свойство - особенность грунта, проявляющаяся при взаимодействии его с другими телами или полями.

Свойств очень много. Инженерных геологов интересуют лишь те, которые влияют на проведение хоз. Деятельности:

1.Химические. Являются результатом прямого химического взаимодействия компонентов

грунта.

2.Физико-химические. Являются результатом поверхностных процессов, которые происходят в грунтах при взаимодействии разных компонентов (твёрдых, жидких, газообразных).

3. Физические. Проявляются при взаимодействии различных физических полей и грунта.

4.Биотические. Проявляются при воздействии живого на грунты.

Факторы, определяющие свойства грунтов.

• Собственные качества грунта.

Состав:

1. 1.Минеральный состав.

2. Влажность.

3. Газонасыщенность.

4. Живая компонента.

Состояние:

1. Температура.

1. 2.Степень водонасыщенности.

2. Природа напряжённо-деформированного состояния.

Строение:

1. Характер структурных связей.

2. Пористость.

3. Трещиноватость.

Характер внешних воздействий. Бывают допредельные (не приводят к разрушению грунта) и запредельные (изменяют грунт полностью).

1. Природные.

2. Физические.

3. Химические.

Химические свойства грунтов.

Растворимость.

Растворимость — способность к разрушению структуры твёрдой компоненты грунта при

взаимодействии (главным образом) с жидкой компонентой.

На растворимость влияют:

1. Состав и свойства растворителя (ср.: дистиллированная вода и керосин; при нуле градусов и при пятидесяти).

2. Состав грунта (раствор насыщается при разных концентрациях).

3. Состав примесей.

Её надо учитывать в горных объектах.

Растворение может быть прямым (растворимая часть грунта напрямую контактирует с жидкостью) и диффузным (оно же выщелачивание). Последнее связано с перетеканием определённых минералов в грунты с меньшей их концентрацией. По каналам перетекания иногда проходят оползни.

Кислотно-щелочные свойства грунтов.

О них нет сведений.

Агрессивность.

Агрессивность — способность грунтов воздействовать на конструкции инженерных сооружений.

Это могут быть прямые химические реакции между компонентами грунта и, например, бетоном. В результате этого бетон разрушается вместе с сооружением.

Это может быть обмен элементами между грунтом и сооружением с последующим разрушением структуры последнего. Возможно образование новых соединений с увеличением объёма (например, кальцит превращается в гипс), в результате чего бетон пучится и разрушается.

При оценке агрессивности приходится изучать химический состав грунта, водопроницаемость, тип

материала, из которого сделано сооружение, толщину бетонных стен в этом сооружении.

• Выщелачивающая.

• Общекислотная.

• Сульфатная.

• Магнезиальная (аридные области, морские побережья, районы криопэгов).

Коррозионные свойства грунтов.

Это способность грунтов разрушать конструкции из металлов. Подтип агрессивности. В слабо коррозионных грунтах стальная 8-9 миллиметровая стенка будет жить 25 лет, а в сильно коррозионных — 1 год.

Коррозионная активность связана с удельным сопротивлением, а последнее легко измеряется.

Коэффициент активности изменяется в зависимости от влажности. См. рисунок.

20% железа сейчас уходит в ржавчину.

Химическое поглощение.

Это поглощение химических элементов при взаимодействии собственных компонентов грунта

с вновь поступившими.

Физические свойства грунтов.

Плотностные.

Плотность твёрдой компоненты — это удельный вес. Показатель зависит только от минерального

состава твёрдой компоненты грунта.

Плотность грунта — масса единицы объёма грунта природного состава и природного сложения.

На неё влияют плотность твёрдой компоненты, пористость, степень заполнения пор жидкой компонентой.

Чтобы это рассчитать, требуется кипятить или вакуумировать грунт, что дорого (особенно в поле).

Тепловые.

Термическое расширение грунта. Δe = α(t2 – t1)

В принципе, оно обходится выносом сооружения (например, трубопровода) на поверхность (на сваи). Это, впрочем, создаёт проблемы: олени таких вещей боятся, что дикие, что домашние. Надо делать ворота.

Морозостойкость — способность противостоять циклическому воздействию положительных и отрицательных температур. Измеряют её так: насыщают грунт водой (погружением), потом пихают в морозилку, потом опять в воду и опять в морозилку. Так 25 раз (или больше). Зависит она от пористости. Поэтому для облицовки используют как можно менее пористые породы: магматиты. Мрамор если и используют, то только окварцованный.

При малом водонасыщении грунта морозостойкостью можно не заботиться. Но если оно

достигает 80% или больше, то надо проводить исследования. Мало какой грунт может выдержать давление замерзающей воды.

Электрические.

Электропроводность используется для каротажа.

Микротрещиноватость осадка зависит от магнитного поля, при котором происходила усадка.

Капиллярные.

Это способность грунта поднимать жидкую компоненту по капиллярам.

Тета — краевой угол смачивания. Альфа — сила поверхностного натяжения.

В песках зона капиллярного увлажнения — 1 метр. В суглинках — 2-4 метра, а в глинах — до 10 метров. Поднимаемая вода взаимодействует с подвальными помещениями, а также с дорожными покрытиями: чем больше воды в грунте, тем больше его деформируемость и меньше его прочность.

Но если мы опустим границу капиллярного увлажнения слишком низко, то недостаток воды приведёт к неурожаям или даже к дефляции из-за пересушенного верхнего слоя.

Если же повысить границу слишком высоко, то это приведёт к засорению грунта (вода испарится, а соли останутся).

Коэффициент фильтрации V =kl. Это закон Дарси. Для турбулентного течения будет по-другому:

V = k√l .

«Водонепроницаемыми» являются грунты с V < 0,001 м/сутки.

Полупроницаемые — от 0,001 до 1.

Проницаемые — более 1.

Проницаемость сильно зависит от поглощаемых почвой катионов. Так, кальциевый грунт

реакцией с солью можно превратить в натриевый (реакция обратима). В этом случае проницаемость понижается примерно в 30 раз.

У разных грунтов коэффициенты фильтрации изменяются с течением времени. Причины следуют.

1. Вымыв солей.

2. Изменяется структура грунта в процессе фильтрации.

Далее: коэффициент фильтрации в некоторых грунтах зависит от напора сложно. Например, в глинах.

Напор для быстрой фильтрации требуется очень высокий. Например, 70 метров воды.

Физико-химические свойства грунтов.

Это явления, которые происходят на поверхности при взаимодействии жидкой и твёрдой

компонент. Это изъятие из фильтрующихся растворов каких-то компонентов. Самое простое —механическое поглощение.

Физико-химическая способность грунтов — способность поглощать за счёт поверхностных явлений анионы и катионы, содержащиеся в фильтрующейся жидкости, и отдавать собственные катионы в раствор. Это происходит в строго эквивалентных

количествах.

Адсорбционные.

Адсорбцией называется концентрирование вещества (адсорбата) из объема фаз на поверхности раздела между ними. В грунтах адсорбция может происходить на различных межфазных поверхностях: твердой и жидкой (адсорбция из раствора), твердой и газообразной (адсорбция из паров или газа), жидкой и газообразной и др. ^[3] Поэтому она имеет наиболее существенное значение в таких грунтах, где доля межфазных поверхностей наиболее значительна. К таким грунтам, прежде всего, относятся дисперсные, а также высокопористые скальные грунты с большой удельной поверхностью. Различают физическую адсорбцию, являющуюся результатом проявления дисперсионных (молекулярных) сил и электростатических взаимодействий, и химическую адсорбцию (хемосорбцию), при которой адсорбат вступает в химические реакции с адсорбентом.