7. Мооса шкала, десятибалльная шкала относительной твёрдости минералов. Предложена немецким учёным Ф. Моосом в 1811. Состоит из 10 эталонов твёрдости. Относительная твёрдость определяется путём царапания эталоном поверхности испытываемого объекта. При этом, если эталон, имеющий твёрдость 5, царапает исследуемый образец, а последний оставляет след на поверхности эталона с твёрдостью 4, то твёрдость минерала приблизительно равна 4,5.. используется для быстрой диагностики минералов.

Шкала твердости (шкала Мооса)

1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит. 6. Полевой шпат. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.

Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

Твердость. Определяется по шкале Мооса

Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

Спайность — способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям.

Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, т.е. быть хрупкими.

43. Инъекционное закрепление грунтов в основаниях фундаментов существующих зданий и сооружений выполняется по результатам инженерного обследования сооружения с техническим заключением о необходимости усиления основания фундамента. Перед производством работ по инъекционному закреплению грунтов следует - уточнить расположение подземных коммуникаций (водопровода, канализации, кабельной сети, газопровода и др.), а также расположение и состояние сооружений, находящихся вблизи места закрепления; - подготовить бригаду исполнителей, предварительно прошедших курс обучения технологии производства работ; - обеспечить наличие предусмотренного проектом комплекта оборудования и материалов; - выполнить контрольное закрепление грунта и провести его испытания; приступить к работе можно лишь при получении положительных результатов испытания. Производство инъекционного закрепления грунтов всеми способами включает последовательно следующие виды работ: - подготовительные и вспомогательные работы, включая приготовление закрепляющих растворов; - работы по погружению в грунты инъекторов и бурению, а также но оборудованию инъекционных скважин; - нагнетание закрепляющих реагентов в грунты; - извлечение инъекторов и заделку инъекционных скважин; - работы по контролю закрепления. Подготовительные и вспомогательные работы До начала основных работ следует выполнить подготовительные и вспомогательные работы: - подготовить и спланировать территорию; - подвести электроэнергию, горячее и холодное водоснабжение, обеспечить канализацию; -для предупреждения обрушений закрепить аварийные конструкции; - при необходимости установить геодезические наблюдения за осад камн фундаментов; - разместить па площадке химреагенты н материалы, обеспечив in правильное складирование и хранение; - при объеме закрепления более 10 тыс. м3 грунта оборудовать стайно парный узел приготовления растворов; - разметить места погружения ннъекторов или бурения инъекционньг скважин, обеспечив их плановую и высотную привязку: - согласовать безопасность производства работ с электронадзором а лицами, ответственными за подземные коммуникации; - приготовить закрепляющие растворы рабочих концентраций; - выполнить контрольные работы по закреплению грунтов согласии проекту..

44. Методы инъекционного закрепления грунтов, не сопровождаемые механическими, в особенности динамическими воздействиями, в основном применяют для усиления оснований сооружений, защиты существующих зданий и сооружений при строительстве новых, в том числе подземных сооружений, создания противофильтрационных завес. Вследствие их высокой стоимости целесообразность применения методов закрепления грунтов на вновь осваиваемых строительных площадках должна обосновываться технико-экономическим расчетом.

Цементация грунтов. Этот метод применяют для упрочнения насыпных грунтов, галечниковых отложений, средних и крупнозернистых песков при коэффициенте фильтрации упрочняемых грунтов 80 м/сут. Цементацию используют также для заполнения карстовых пустот, закрепления и уменьшения водопроницаемости трещиноватых скальных грунтов.

Цементационный раствор обычно состоит из цемента и воды при водоцементном отношении 0,4.... 1,0. Для цементации грунтов применяют забивные инъекторы или инъекторы-тампоны, опускаемые в пробуренные скважины. Инъекторы представляют собой трубу диаметром 25.... 100 мм, снабженную перфорированным звеном длинной 0,5.....1,5 м. После погружения инъекторы в грунт или скважину в трубу под давлением подается чистая вода и скважина промывается. Затем через трубу подается цементный раствор, который, проникая в грунт, цементирует его.

При цементации карстовых пустот и трещиноватой скалы применяют цементный раствор при небольшом водоцементном отношении. Кроме того в раствор часто добавляют песок. Радиус закрепления грунта, давление нагнетания, расход цементного раствора и прочность зацементированных грунтов определяют в процессе опытных работ.

Метод цементации применяют также для усиления конструкции самих фундаментов. Для этого в теле фундаментов пробуриваются шпуры, через которые в материал или кладку фундамента под высоким давлением нагнетается цементный раствор

Силикатизация грунтов. Применяют для химического закрепления песков с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 80м/сут макропористых просадочных грунтов с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 2,0 м/сут и отдельных видов насыпных грунтов. Сущность метода заключается в том, что в грунты нагнетается силикат натрия в виде раствора (жидкое стекло), которым заполняется поровое пространство и при наличии отвердителя образуется гель, твердеющий с течением времени.

Силикатизация эффективна для закрепления макропористых лессовых грунтов вследствие их высокой прони­цаемости. Особенностью силикатизации лессов является то, что в их состав входят соли, выполняющие роль отвердителя жидкого стекла. Поэтому силикатизация лессов проводится классическим однорастворным методом, осуществляемым инъекцией в толщу лессовых грунтов раствора силиката натрия. Процесс закрепления происходит мгновенно, прочность растет очень быстро и может составлять для закрепленного массива 2 МПа и более. Закрепление водоустойчиво, что обеспечивает ликвидацию просадочных свойств

Уточнение технологической схемы и параметров закрепления грунтов производится путем проведения опытных работ. Качество закрепления грунтов проверяют бурением контрольных скважин с отбором кернов, вскрытием шурфов с отбором образцов, определением удельного водопоглащения, методами электро-каротажа и зондирования.

Смолизация. Метод закрепления грунтов смолами получил название смолизации. Сущность его заключается во введении в грунт высокомолекулярных органических соединений типа карбомидных, фенолформальдегидных и и других синтетических смол в смеси с отвердителями - кислотами, кислыми солями.

Через определенное время в результате взаимодействия с отвердителями смола полимеризуется. Обычное время гелеоб-разования 1,5...2,5 ч при времени уплотнения до 2 сут. Метод смолизации рекомендуется для закрепления сухих и водонасыщенных песков с коэффициентом фильтрации 0,5...25 м/сут. Прочность на одноосное сжатие закрепленного карбомидной смолой песка колеблется в пределах 1.. .5 МПа и зависит в основном от концентрации смолы в растворе.

Глинизация и битумизация. Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Технология глинизации заключается в нагнетании через инъекторы, погруженные в песчаный грунт, водной суспензии бентонитовой глины с содержанием монтмориллонита не менее 60%. Глинистые частицы, выпадая в осадок, заполняют поры песка, в результате чего его водопроницаемость снижается на несколько порядков.

Битумизацию применяют в основном для уменьшения водопроницаемости трещиноватых скальных пород. Метод сводится к нагнетанию через скважины в трещиноватый массив расплавленного битума или специальных битумных эмульсий. При этом происходит заполнение трещин и пустот, и массив становится практически водонепроницаемым.

Электрохимическое закрепление грунтов. Метод применяют для закрепления водонасыщеных пылевато-глинистых грунтов в сочетании с электроосмосом. В этом методе через аноды в грунт подают растворы солей многовалентных металлов, которые, соединяясь с глинистым грунтом, коагулируют глинистые частицы. Создаются глинистые агрегаты, сцементированные между собой гелями солей железа и аллюминия. При этом прочность грунтов существенно возрастает, резко снижается их способность к набуханию.

Термическое закрепление грунтов. Применяют для упрочнения маловлажных пылевато-глинистых грунтов, обладающих газопроницаемостью. Наиболее часто этот метод используется для устранения просадочных свойств макропористых лессовых грунтов. Глубина закрепляемой толщи достигает 20 м.

Сущность метода термической обработки заключается в том что через грунт в течение нескольких суток пропускают раскаленный воздух или раскаленные газы. Под действием высокой температуры отдельные минералы, входящие в состав скелета, оплавляются. В результате этого образуются прочные водостойкие структурные связи между частицами и агрегатами грунта. Кроме того, при обжиге грунты теряют значительную часть химически связанной воды, что изменяет свойства грунтов и уменьшает или полностью ликвидирует просадочность, размокаемость, способность к набуханию.

38. Геологический разрез представляет собой графическое изображение на вертикальной плоскости геологического строения участка. Его составляют по геологическим картам или по данным геолоразведовательных выработок. Разрез показывает последовательность и мощности слоев, формы их залегания, расположения и формы залегания в вертикальной плоскости массивов изверженных пород и тел ПИ. Составление, раскраска и индексация разрезов осуществляется в соответствии с геологической картой и условными обозначениями. Для построения геологического разреза в начале вычерчивают топографический профиль. Наносят на него с геологической карты границы толщи пород, пересекаемые разрезом. По данным об условиях залегания пластов показывают границы распространения толщи на глубину. Над разрезом - название, числовые вертикальные и горизонтальные масштабы, по сторонам - буквенные обозначения разреза (А-А; А-В; I-I), ориентировка по сторонам света. Стратиграфическая колонка состоит в масштабе более крупном или карта. Показывает последовательность пластования горных пород, характеристику контактов между ними и вещественных составов. В центре - геологическая колонка (без раскраски), слева - стратиграфические подразделения и индексы; справа - мощность, затем характеристика пород.

Горные породы.Классификация горных пород по условиям образования.Влияние условий образования на их свойства.

Все гор.породы и грунты предст.собой агрегаты сложными телами или иными минералами или обломками исходных гор.пород. Все гор.породы и грунты различ.по: генезису; минералалогич. составу опред хим.и солевой состав; состоянию (плотное,рыхлое,влажное). Все горн.породы различ.по структуре и текстуре: структура-особ-ти внутреннего строения породы,обусловленное размером и формой слагающих пород; текстура- особенность внешнего вида породы. По происх.гор.породы дел на 3 класса: магматические, осадочные,метаморфические.

Осадочные горные породы.Условия образования и разновидности.Инженерно- геологические свойства.

Осадочные горные породы -наз.гор.породы,образ.при осаждении и накоплении в той или иной среде(водной,воздушной) продуктов хим.и физ.разрушения(выветривание) исходных пород с последующим уплотнением и нередко с цементацией осадка. В зависимости как происх.образование,осад.гор.породы дел.на: обломочные,химические,органогенные, обломачные(рыхлые,сцементированные).

Исходные гор.породы

продукты хим. и физ.выветривания

обломки растворы

перенос

накопление

обломки хим.осадки органогенные осадки

уплотнение цементезация выщелачивание

Ос.породы представляют (как правило)слоистые образования. В нашей стране ос.породы служат основаниями для сооружений.

Магматические горные породы.Условия образования и разновидности.Инженерно-геологические свойства.

Магм.гор.породы образ.в результате внедрения и остывания проникших с глубины в земную кору магматических масс(каменных расплавов) или излияние их на пов-ть. С учетом

происх.,условия образов.и залегания породы подразд.на 3 вида: глубинные, излившиеся, жильные.Для глубинных магм.пород будет характерна полнокристаллическая структура и плотно и массивная стр-ра.Для излившихся-парафинова стекловатая и скрыто-кристаллическая стр-ры.По своим св-ам относ.к скальным.Надежная основа для любого сооружения.

Метаморфические горные породы.Условия образования и разновидности.Инженерно-геологические свойства.

Возникли в следствии хим.и физ.изменения осадочных (магматич) пород под влиянием высоких темп-р и большим давлением.К ним относ.граниты,диабазы,профириты,базалиты… С инж-геол.точки зрения метам.породы относ.к скальным,водостойким,надежное основание для любого сооружения.Осадки гор.пород под воздействием матаморфизма улучшают свои инж.св-ва, а магматические -ухудшают!

Процесс выветривания и связанные с ним явления.Почвы.Зональные и интразональные.Строительная оценка почв.

Процесс разрушения и изменения состава и состояния горных пород под действием физических процессов, химических явлений и деятельности различных организмов. Физическое (механическое) выветривание - характерно для территории с резким континентальным климатом и частыми перепадами через «0».Химическое выветривание – происходит под воздействием газов, содержащихся в атмосфере с растворенными солями и газами.Биологическое (органическое) выветривание – существенную роль при этом играют растительность и микроорганизмы.Почвы верхние или наружные горизонты горных пород измененные совместными влияниями двух одновременных протекающих процессов выветривания и почвообразования.Почвообразовательными факторами являются: растительный,животный мир,рельеф местности и её возраст.Интразональные почвы: 1.Болотные. 2.Сольцы. 3.Солончаки. 4.Солоди.

18.Подземные воды.Происхождение и разновидности.Значение в строительстве.

Подз.воды- это все виды земной воды,располог.ниже пов-ти земли и дна поверхностных водоемов и водопритоков.По генезису они могут быть: инфильтрационные; остаточные;ювенильные. Для строительства наиб.интерес представл. инфильтрационные воды. Подз.воды часто осложняют стр-во,т.к.: 1.снижают прочностные св-ва глинистых грунтов, способствуют образ.оползней.2.затрудняют прокопку котлованов и тунелей.3.заболачивание одних территорий и засоление других. Толща грунта может быть разделена на 2части: зона насыщения (грунтовые, напорные или артезианские), зона аэрации.

20.Эоловые отложения.Условия образования.Области распространения.Инженерно-геологические особенности.Методы закрепления.

Эоловые отлож.образ.в результате деятельности ветра или в рез-те выдувания и развивания продуктов разрушения гор.пор. Различают 2 вида: эоловые пески, эоловый лесс. Эоловые пески слагают формы рельефа как дюны (образ. вдоль побережья морей,озер и крупных водохранилищ) и барханы (для устынь и полупустынь). Защита: посадки сексаула,посевы пустынного овса, поливы битумом. Эоловый лесс- характ.высокой пористостью от 40-60% и обладает просадочностью(это резкая потеря несущей способности при замачивании водой. Защита: 1.Предварительное замачивание грунтов 2.Предварительное рыхление и уплотнение 3.Искусственное закрепление грунтов(методом обжига, химич.укрепление с жидким стеклом) 4.Устройство глубоких подвалов или сильное заглубление фундамента.

Лёсс и лёссовидные породы. Усл-я образования. Область распространения. Инженерно-геологические особенности. Методы строительства. Существует лёсс, образовавшийся эоловым путём и лёссовидные суглинки, образовавшиеся в результате делювиального и аллювиального процессов накопления осадков. Все они имеют примерно одинаковые, свойственные только им признаки: палевый цвет, большую пористость, мучнистость на ощупь, слабую цементацию. Кроме того, характерной особенностью является способность давать просадку при замачивании вследствие доуплотнения. Лёссовидные грунты распространены в областях засушливого климата. Мощность их колеблется от нескольких до десятков метров. Мощность лёссов эолового происхождения может быть весьма неравномерной: она зависит от хар-ра погребённого под толщей лёсса рельефа. Лёсс эолового происхождения возникает, как правило, в результате длительного накопления на поверхности земли масс атмосферной пыли (по несколько мм в год). Лёссовые грунты, отложившиеся в водных условиях, иногда имеют слоистость, содержат включения песка или гальки. Их обычно наз-ют лёссовидными суглинками. Лёссовидный грунт представляет собой слабовлажную (в природном состоянии max=10%), в известной мере, связную глинистую породу, серовато-жёлтого или палевого цвета, легко растирающуюся между пальцами, что самое главное – пористого сложения. Для лёссовых грунтов хар-но относительно большое содержание карбоната кальция. Пористость сухих или слабо увлажнённых лёссовых грунтов обычно находится в пределах 40-47%, но нередко достигает 55-60%. В них имеются крупные поры, хорошо различимые невооружённым глазом, образование которых связывается с влиянием растительности. Эти поры представляют собой тонкие канальцы, пронизывающие всю толщу лёссовых грунтов. Особенность лёссов заключается в совершенно различном поведении их под нагрузкой при разном увлажнении. Так в сухом состоянии он отличается относительной прочностью, относительно высокой несущей способностью и устойчивостью в откосах. При смачивании же лёсса устойчивость и прочность его резко снижается. При подтоплении откосов возникают мощные оползни. Подтопленный лёсс легко размываем, что в соответствующих условиях приводит к резкому развитию эрозийных процессов. Также сжимаемость лёсса резко возрастает, что приводит к значительной осадке сооружений. Наименее надёжны те лёссы, которые могут быть замочены в период работы сооружения. Лёссы, залегающие в природных усл-ях ниже уровня грунтовых вод более надёжны. Величина просадки грунта при всех прочих равных условиях зависит от мощности лёссовой толщи, залегающей выше уровня подземных вод. Степень просадочности различных разновидностей лёсса и лёссовидных грунтов определяется их составом и состоянием. Весьма важным показателем является их пористость, так же важна и влажность (чем ниже ест-я влажность, тем больше они сжимаются при дополнительном замачивании => будет больше просадка сооружения). Среди противопросадочных мероприятий, проводимых с целью уплотнения толщи лёссов, немаловажное значение имеет принцип использования начального давления (порога просадочности). Имеется виду та нагрузка, ниже кот. Лёсс при замачивании не даёт просадки.

Карст. Условия образования. Области распространения. Строительная оценка карстовых районов. Условия строительства.

Карстообразование

представляет собой

одну из форм химического выветривания горных пород. Особенно подвержены такому выветриванию известняки и гипс. При определённых условиях в толщах этих пород образуются разного рода пустоты, подземные ходы и иногда даже пещеры довольно крупных размеров. Провал кровли карстовых полостей влечёт за собой образование воронкообразных углублений, называемых карстовыми воронками. Наиболее опасны свежие воронки, свидетельствующие об активности карстообразований . Возраст воронок можно определить по степени зарастания их растительностью. Известен также карст погребённый – перекрываемый породами, отложившимися после его развития. Когда карст перекрыт глинами, все пустоты обычно закрываются ими. Карстообразование, связанное с выщелачиваемостью карбонатных и сульфатных пород, зависит от растворимости слагающих их солей. Растворимость солей зависит от достигнутой концентрации раствора . По мере насыщения растворяющая способность падает; при полном – сводится к 0. С точки зр-я карстообразования наиболее опасными явл-ся атмосферные водя, проникающие в толщу растворимых пород, например, по трещинам. Интенсивность выщелачивания гипса целиком определяется скоростью движения подземных вод. Карстообразование особенно интенсивно проявляется в толще соответствующих пород вблизи дренирующих их долин.

Условия строительства:

Для облегчения эксплуатации тех туннелей, где возможно обрушение блоков породы с потолка карстовых пещер, необходима соответствующая обделка (одежда) туннелей.

При возведении береговых мостовых опор в карстовых областях также всегда сущ-ет опасность их значительного повреждения и даже полного уничтожения, как следствие провалов кровли карстовых полостей, оказавшихся под сооружением. Задача решается при этом выносом сооружений за пределы карстовых форм. Если это невозможно разрешается размещать соор-я в зонах меньшего карста. Необходимо избегать тектонических зон, где карст развивается особенно интенсивно.

В слабых и особых формах развития карстовые явления встречаются в пишущем мелу. Обычно такие карстовые полости заполнены песчано-глинистым материалом, чтоо в значительной мере препятствует развитию карста и даже ведёт к полному прекращению карстовых процессов.

Существует и глинистый карст – явление, характерное для засоленных или загипсованных глинистых толщ.

Ледниковые отложения. Условия образования и разновидности. Инженерно-геологические свойства и особенности.

Отложения ледникового комплекса представляют собой интерес, вызываемый обширным распространением их в нашей стране, значительной мощностью (десятки метров) и тем, что ледниковые отложения являются нередко последним по времени и значительным покровным комплексом. Поэтому ледниковые отложения часто служат основаниями возводимых сооружений. Из глинистых разновидностей ледниковых отложений обладает в силу своей большей плотности и разновидности состава валунная глина (морена). Наиболее надёжное осн-е под проектируемое соор-е, морена представляет собой толщу плотной валунной глины, суглинка или супеси с включением гравия гальки и горных пород. Морена, не слоиста бурой, серой, буро-красной окраски. При размыве морены талыми ледниковыми водами мелкий входящий в них материал выносится потоком и создаёт при осаждении флювиогляциальные (водноледниковые) отложения разнообразного гранулометрического состава. Песчаные разновидности флювиогляциальных отложений обладают малой сжимаемостью под статической нагрузкой. В тоже время, в следствие обычно большой пористости, они легко уплотняются при сотрясении и тем самым вызывают значительную осадку сооружений, несущих динамическую нагрузку. В состоянии природной влажности морена плотна и в строительных котлованах способна удерживать практически вертикальные откосы.