23. Свойства пластичных глинистых пород: тиксотропия, ползучесть, релаксация напряжений. Учет свойств глинистых пород в строительстве.

В результате диагенеза илы преобразуются в мягкие пластичные слабоуплотненные глинистые породы, а последние – в средне-, и сильноуплотненные породы, постепенно приближающиеся к твердому состоянию. Глинистые породы двух указанных типов чаще всего встречаются в строительстве. Четкой границы между ними нет; практически они выделяются по рассматриваемым далее показателям состояния и уплотненности. В принципиальном отношении важно, что для слабоуплотненных пластичных глин характерны коагуляционные структурные связи, а для глин второй группы смешанные связи –коагуляционные и цементационные. Далее рассматриваются показатели состава и состояния этих двух групп.

Тиксотропия представляет собой общее свойство дисперсных систем с преобладанием коагуляционных (коагуляция – укрупнение частиц с образованием их агрегатов и возникновением внутри-, и межагрегатных связей) связей: утрачивая прочность при некоторых воздействиях, они восстанавливают ее полностью или частично после удаления воздействия. Поэтому такие «обратимые» связи называют еще тиксотропно-коагуляционными.

Ползучесть происходит при прохождении высокопластичных глин, склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т. е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате малого противодействия они ползут, заполняя ствол скважины.

Релаксация напряжений в горных породах — изменение во времени поля напряжений образца породы или горного массива в условиях, препятствующих изменению деформаций. Релаксация напряжений состоит в убывании упругой и возрастании необратимой (пластической) деформации при неизменной общей, и поэтому её можно рассматривать как ползучесть, происходящую при напряжении, изменяющемся по определенному закону.

С цементированные глинистые гп (алевролиты и аргеллиты) обладают яркой слоистостью, значительной анизотропией, легко выветриваются, часто образуют подвижные осыпи на склонах, но массивные алевролиты по прочности могут превосходить крепкий песчаник. Так же породы неморозостойкие, не выдерживают механического перемятия и размягчения, резких колебаний температур и возникающих при этом напряжений. Глинистые алевролиты обладают пористостью и меньшей , чем у песчаных. Фиговые основания, требующие длительного изучения. Осушение: закрытый трубчатый дренаж, электроосматическое осушение.

Так, при возведении и последующей эксплуатации сооружений на глинистых (несцементированных!) гп может происходить значительная осадка и вспучивание пород, достигающая нескольких сантиметров, а иногда и более. Поэтому одним из главных вопросов, который предстоит решать при строительстве на глинистых породах, является прогноз осадки сооружения и оценка критических условий деформирования пород оснований, при превышении которых может наступить разрушение самого сооружения.

24. Отбор и анализ проб нескальных горных пород. Полевая лаборатория Литвинова.

Позволяет производить отбор проб грунта природного сложения и природной влажности из шурфов, котлованов и поверхности земли

Лаборатория Литвинова: набор сит, режущие кольца с крышкой, пробоотборники, чашечки для перемалывания грунта, шпатель, горный молоток, весы, конус Васильева, анкреная свая, малый сушильный шкаф, рычаг, бюксы (весовой стаканчик). Все это для определения физических свойств.

Лаборатория позволяет определить и выполнить

• отбор из шурфов, котлованов и с поверхности земли проб грунта

• природного сложения и природной влажности для определения их основных

• физических характеристик для компрессионных испытаний и испытаний на

• просадочность, фильтрацию и проч.

• сушку образцов грунта в сушильном шкафу

• компрессионные испытания

• определение объемного веса грунта (в состоянии природной

• влажности)

• объемного веса грунтового скелета природной влажности

• (весовой и объемной),

• степень влажности

• пористости и коэффициента пористости

• степени плотности песчаных грунтов

• пластичности глинистых (связных) грунтов (границы

• раскатывания, границы текучести и числа пластичности)

• гранулометрического состава песчаных (сыпучих) грнутов

• угла естественного откоса песчаных грунтов в сухом состоянии и

• под водой

• относительной просадочности макропористых грунтов

• коэффициента уплотнения

• коэффициента фильтрации

• максимальной молекулярной влагоемкости

получить расчетные характеристики для

классификации грунтов

• коэффициент пористости и оценить плотность сложения

• песчаных грунтов.

• степень неоднородности гранулометрического состава песчаных

• грунтов.

• число пластичности глинистых грунтов.

показатель текучести глинистых грунтов.

25. Химические и биохимические осадочные горные породы. Классификация. Строительная оценка химических и биохимических горных пород.

Химическими называются разновидности пород, которые сформировались из растворенных в воде веществ — доломиты, мергели, гипс, ангидрит, каменная соль. К химическим осадкам относятся также чистые глинистые породы, но они крайне редко встречаются в природе, зато часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, рассматриваемые отдельной группой.

Биогенными называют породы, сформированные из остатков скелета и раковин морских животных. Биогенное происхождение некоторых из этих пород хорошо видно невооруженным глазом, а некоторых — только под микроскопом.

Смешанные биохимические породы сформированы в результате одновременного накопления в море химического и биогенного материала.

Породы рассматриваемой группы в зависимости от химического состава подразделяются на группы: карбонатные, кремнистые, сульфатные, галлоидные.

Органогенные: известняк-ракушечник, диатомит, трепел. Обладают значительной пористостью, растворимы многие в воде, большая сжимаемость. Опоки пористые, большая влагоемкость,высокая прочность в сухом и падение при водонасыщении, слабая морозоустойчивость. Трепел и диатомит обладают огнеупорными, кислостойкими, звуко- и теплоизоляционными свойствами. В общем, в качестве оснований не применяются, больше в стройматериалах.

Карбонатные (известняки, доломиты, мел и т.д.) часто используются как основания, есть способность к карстованию, сильно выветривается (крист. известняк), при стройке на мергеле стоит учитывать набухание, быстрое выветривание, лучше в цемент его. Мел тоже в стройку, мнется, слабая цементация, большая влагоемкость, возможна механическая суффозия по трещинам.

Сульфатные увеличиваются в объеме (гипс), галоиды тоже не подходят для строительства, т.к. сильно растворяются.

26. Осадочные породы карбонатного и сульфатного составов. Основные свойства.

Карбонатные породы. Эти породы являются наиболее распространенными из класса химических и биогенных пород и состоят преимущественно из кальцита и доломита. Больше других пород среди карбонатов встречается известняков. Это очень разнообразные породы — химические и биогенные, плотные и пористые, вплоть до сильно кавернозных, от крупно- до микрокристаллических. Основные минералы, слагающие карбонатные породы: кальцит, доломит и в меньшей степени магнезит. В карбонатных породах почти всегда присутствуют глинистое и органические вещество, кварц, часто глауконит, пирит, фосфорит, кремень и т.д. Основная масса карбонатных пород образовалась осадочным путём в морских и озёрных бассейнах.

Характерной особенностью пород является их вскипание под воздействием соляной кислоты, неустойчивость в зоне выветривания, растворение в воде с образованием карстовых пустот. Карбонатные породы являются главным сырьем для производства вяжущих. Многие биогенные известняки получают дополнительное название по имени слагающих их окаменелостей — ракушечник, нуммулитовый, фузулиновый и прочий известняк.

Доломиты. Имеют химическое происхождение. Главная их составная часть — минерал доломит. Примеси — кальцит, песчаные и глинистые частицы. Разновидности — от крепкого кристаллического доломита до доломитовой муки.

Мергель. Порода химического происхождения. Кальцит и доломит в составе превышают 50%, глинистые минералы — от 20% и более. Мелкокристаллический, имеет характерный плитчатый излом с гладкой поверхностью, обычно трещиноватый.

Мел — мягкая белая биогенная порода. Состоит из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей — кокколитофорид.

Сульфатные породы

К этим классам относятся гипс, ангидрит, каменная соль и некоторые другие породы. Их часто называют солями. Они представляют собой химические осадки морей с повышенной соленостью. В породах обычно хорошо видны кристаллы со стеклянным блеском, хотя нередко встречаются разности с землистым изломом. Изначально породы плотные, но возможно быстрое развитие карста. Территории с сульфатным карстом считаются более сложными, чем с карбонатным.

В природных условиях в результате гидратации и дегидратации они часто переходят друг в друга. Ангидрит при взаимодействии с водой переходит в гипс, при этом происходит увеличение объема породы, возникает значительное давление набухания (до 0,5 МПа), что ведет к деформациям инженерных сооружении. Залегают сульфатные породы в форме слоев, линз и жил в скальных породах. Плотность — 2,4—2,7 т/м3, предел прочности 5—10 МПа.

При взаимодействии с водой происходит интенсивное растворение с образованием карстовых пустот. Применяются в качестве вяжущих.

27 Осадочные породы кремнистого, хлоридного и углисто-битуминозного составов. Основные свойства.

Кремнистые породы

Породы этой группы сложены кремнеземом (опалом, халцедоном) хемогенного и биогенного происхождения. Они образуются в процессе коагуляции кремнистых коллоидных растворов или в ре-зультате жизнедеятельности организмов, потреблявших кремнезем для построения скелетов. К ним относятся кремень, имеющий особенный механизм образования и формы залегания, а также морские химические и биогенные породы — опока, трепел и диатомит. Эти три породы отличаются микропористостью, которая, будучи невидимой глазом, распознается по малому весу породы. Они состоят из мельчайших скорлупок опала и халцедона, внешне совершенно не похожи на эти минералы, имеют преимущественно землисто-раковистый излом.

Применяется в качестве облицовочного и поделочного материала.

Кремень — плотная, монолитная, твердая порода с матовым блеском, халцедоно-опалового состава. Выделяется из подземных вод и постепенно накапливается в пустотах трещиноватых и кавернозных карбонатных пород, образуя желваки, секреции и даже небольшие пласты.

Хлоридные породы

Соляные породы хлоридной группы весьма разнообразны, но абсолютно преобладает каменная соль (эта порода является ведущей по объему и среди всех соляных пород вообще), в значительно меньшем количестве образуется сильвин Для соляных галогенных пород характерны весьма крупные размеры кристаллов, часто значительно превосходящие размеры кристаллов других осадочных пород.

Наиболее чистая соль -- белая и водяно-прозрачная, но из-за наличия примесей чаще всего серая, реже красная. Порода относительно легкая (плотность галита 2,2 г/см3), не прочная (твердость галита по шкале Mooca 2--2,5), соленая на вкус. Сильвин -породы легкие, не твердые, горько-соленые на вкус.

Углисто-битуминозного

К углисто-битуминозным породам относятся ископаемые угли (бурый, каменный, антрацит), торф, асфальт, горючие сланцы. В отличие от других ОГП, это темные породы от бурого до черного цвета. Основное значение перечисленные породы имеют как полезные ископаемые; свойства торфа – основного типа отложений болот – важны также для строительства, особенно транспортного.

Битуминозные породы представляют собой, по существу, песчаники, пропитанные вязкой тяжелой нефтью, аналогичной по составу битуму, который получается в качестве одного из конечных продуктов переработки нефти. По своему химическому составу это обычные для нефтепереработки тяжелые углеводороды.

Цвет битуминозных пород бывает коричневато-серый, темно-серый, буроватый до черного. При ударе битуминозные породы издают характерный запах.

28 Тектонические складкообразовательные процессы. Геосинклинали. Виды складок. Влияние складчатости на условия строительства.

Тектонические процессы: Колебательные, складкообразовательные (грунтовые слои не меняют сплошность), дислокационные процессы (разрыв слоев). Складкообразование— широко распространенный процесс, проявляющийся в земной коре под влиянием тект. движений и отчасти экзогенных процессов и приводящий к возникновению в пластах г. п. изгибов разного масштаба и формы. Складкообразовательные (складчатые) движения создают необратимые изгибы пластов горных пород, называемые складками. Основой классификации складок является положение их изгиба.

Геосинклиналь - участок с высокой подвижностью, где происходит интенсивное складкообразование. Линейная часть - крылья, перегибы - замки. Складки встречаются в геосинклиналях, в платформах не идет складкообразование.

Складки делят еще: Стоячие, лежачие, наклонные, изоклинальные(крылья ll), моноклинные, флексура (похожа на z по форме). Хар-ся: угол падения, азимут падения (направление падения складки, направленной на север).

Под трещиноватостю понимают совокупность трещин (разрывов сплошности в массиве горных пород) любого происхождения, всех размеров и направлений. Трещиноватость является важнейшей характеристикой породного массива, оказывающей существенное влияние на выбор системы разработки, на параметры буровзрывных работ. Трещины разделяют на закрытые (с плотно сомкнутыми стенками) и открытые. Ширина раскрытия изменяется от долей миллиметра до десятков сантиметров. Трещины с раскрытием более 1 м относятся к разрывам. Чем больше трещиноватостей, тем выше модуль деформации и меньше прочность пород, следовательно грунт не может выдерживать большие нагрузки. Эту проблему можно устранить с помощью цементации. При этом трещины заполняются цементным раствором, который после схватывания увеличивает сопротивление породы деформациям. В среднем модуль деформации скальных пород после цементации возрастает в 1,5 раза.