- •Лекция 1.Введение. Общие сведения о Земле.
- •1.1. Инженерная геология (иг), ее задачи и содержание. Иг как наука о рациональном использовании и охране геологической среды
- •1.2.Общие сведения о Земле
- •Лекция 2. Минералы, магматические, метаморфические и осадочные горные породы.
- •2.1. Определения и основные сведения.
- •2.2. Магматические горные породы (мгп)
- •2.3.Осадочные горные породы (огп)
- •2.3.1. Обломочные огп
- •2.3.2. Глинистые огп
- •2.3.3. Химические и биохимические огп
- •2.4. Метаморфические горные породы (ммгп)
- •Лекция 3. Геологическое время и геохронологическая шкала. Эндогенные геологические процессы: тектонические движения земной коры, вулканизм, землетрясения
- •3.1. Абсолютный и относительный возраст горных пород. Геохронологическая шкала.
- •3.2. Тектонические движения (тд) и дислокации.
- •3.3. Платформы и геосинклинали
- •3.4. Сейсмические явления – землетрясения
- •Лекция 4. Основы грунтоведения. Дисперсные грунты как природные многофазовые динамические системы
- •4.1. Строительная классификация грунтов
- •4.2. Физические показатели, их использование в классификациях грунтов
- •4.3. Состав дисперсных грунтов
- •4.4. Структура и структурные связи. Природное и нарушенное состояния грунтов. Сжимаемость и прочность грунтов
- •Лекция 5. Основы гидрогеологии: подземные воды, их виды, состав, свойства. Режим подземных вод, закономерности их движения
- •5.1.Общие сведения и значение подземных вод (пв)
- •5.2. Физические свойства и химический состав пв
- •5.3. Виды пв по условиям залегания
- •5.4.Закономерности движения подземных вод
- •Лекция 6. Экзогенные процессы. Основные генетические типы отложений, их строительная характеристика
- •6.1. Выветривание, его виды
- •6.2. Кора выветривания и элювиальные отложения
- •6.3. Геологическая работа атмосферных вод
- •6.4.Геологическая работа рек и аллювиальные отложения
- •Лекция 7. Экзогенные процессы. Основные генетические типы отложений, их строительная характеристика (Геологическая деятельность морей, озер, болот, ледника)
- •7.1. Геологическая деятельность морей и морские отложения
- •7.2. Озера и озерные отложения
- •7.3. Болота и болотные отложения. Строительная оценка болот
- •7.4. Геологическая работа ледников и ледниковые отложения
- •Лекция 8. Опасные геологические процессы, условия их возникновения, прогноз и меры защиты. Задачи и структура инженерно-геологических изысканий
- •8.1. Геологическая работа ветра и эоловые отложения
- •8.2. Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения
- •8.3. Геологические процессы, обусловленные действием поверхностных и подземных вод
- •8.4. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести
- •8.1.1. Обвалы
- •8.2.1. Осыпи
- •8.3.1 Оползни
- •8.4. Горное давление и сдвижение горных пород
- •8.5. Геологические процессы, обусловленные действием отрицательной температуры
- •8.5.1. Сезонное промерзание и морозное пучение грунтов
- •8.5.2. Вечная мерзлота. Общие сведения и классификации.
- •8.5.3. Геологические процессы и явления в области вечной мерзлоты
- •8.6. Инженерно-геологические изыскания, их содержание и структура.
- •8.6.1. Полевые работы
- •Иг разведка:
- •Горно-проходческие работы
- •Бурение скважин
- •Геофизические методы
- •Электро-профилирование эп
- •Электрический каротаж скважин экс
- •Зондирование
4.4. Структура и структурные связи. Природное и нарушенное состояния грунтов. Сжимаемость и прочность грунтов
Для дисперсных грунтов в понятие «структура» включается представление о связях между отдельными частицами. Если такие связи отсутствуют или имеют временный характер, грунты называются несвязными и прочность их всецело обусловлена трением. Прочность и сжимаемость связных, глинистых грунтов зависит не только от трения, но, прежде всего, от характера структурных связей.
Установлено, что глинистые грунты обладают структурными связями двух типов: водно-коллоидные (ВКС); цементационные (ЦС).
ВКС возникают еще в процессе накопления и уплотнения осадка; это «наследие» коллоидной формы его существования. Они зависят от толщины оболочек связанной воды, характера ионов, внешних условий. В зависимости от этих факторов ВКС могут ослабевать или восстанавливаться.
ЦС возникают как вторичные на некоторой стадии диагенеза вследствие цементирующего действия различных веществ (например, солей) на поверхности частиц. Это хрупкие, невосстанавливающиеся связи.
Преобладание связей того или иного типа сразу сказывается на свойствах грунта. Оно проявляется также при сопоставлении прочности образцов грунта природного и нарушенного сложения. В последнем случае грунт переминается и формуется вновь с сохранением первоначальных плотности и влажности. Очевидно, при этом ЦС утрачиваются полностью, а ВКС лишь частично, восстанавливаясь со временем.
Отношение прочности в природном и нарушенном состояниях называется коэффициентом чувствительности или структурной прочности. Обычно он равен 2…4, но для некоторых особо чувствительных грунтов возрастает до нескольких десятков.
Нарушение структурных связей не обязательно связано с полным перемятием грунта. Воздействия динамического характера (удары, вибрация и др.), связанные, например, с производством работ, могут привести к существенному разупрочнению грунта, если в нем преобладали ВКС. Такое разупрочнение, вплоть до перехода в текучее состояние, называют тиксотропным. Его механизм связывается с трансформацией части пленочной воды, а также защемленной в порах грунта ( иммобилизованной) в свободную гравитационную воду. После устранения воздействий ВКС постепенно восстанавливаются и грунт упрочняется.
Это характерно для условий забивки свай в глинистые грунты. Нагружать сваи можно лишь спустя некоторое время после забивки – после «отдыха» грунта. Тиксотропия проявляется и в природных условиях.
Преобладание ЦС уменьшает деформации уплотнения, набухания и усадки. До определенных давлений при уплотнении и пороговых влажностей набухания и усадки ЦС тормозят процесс. При разрушенных ЦС процессы развиваются активнее: при прочих равных условиях грунты нарушенного сложения сильнее уплотняются, дают большие деформации набухания, быстрее размокают. При строительстве Верхнесвирской ГЭС котлован в 1941 г. был затоплен и осушен лишь через семь лет; при этом откосы в глинистых породах, сохранивших природное сложение, не оползли, тогда как такие же породы в отвалах были в состоянии, близком к текучему.
Рассмотренные характеристики состава и состояния грунтов, их структура определяют сжимаемость и прочность грунтов. Сжимаемость грунтов характеризуется модулем деформации и коэффициентом бокового расширения. Прочностные показатели – сопротивление грунта сдвигу, коэффициент внутреннего трения и сцепление. Вопросы сжимаемости и прочности грунтов детально рассматриваются в последующем курсе «Механика грунтов».