Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра нефти и газа

Реферат

По инженерной геологии

Студент 2-го курса, заочного отделения,

горно – нефтяного факультета РНГМз-10-3

Моисеев Анатолий Викторович

Преподаватель: Ефимов Артём Александрович

Пермь 2012

Оглавление

1. Грунтоведение 3

2. Геодинамические процессы 7

3.Инженерно – геологические изыскания 15

1. Грунтоведение

Грунтоведение – это наука изучающая состав, строение и свойства грунтов с позиции инженерно – строительной деятельности человека. Состав, строение и свойства грунтов определяются их генезисом и постгенетическими процессами.

Состав грунтов.

Грунты рассматриваются как любая горная порода или почва, а также отходы производственной и хозяйственной деятельности человека. Они представляют собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени, и используются как основание, среда или материал инженерных сооружений. По генезису природные грунты можно подразделить на магматические, осадочные и метаморфические. Следует отметить, что 95% всех пород земли составляют магматические и метаморфические породы и лишь 5% - осадочные. Однако почти вся территория земли покрыта осадочными породами.

Физические свойства грунтов

Под физическими свойствами грунтов понимается свойства, которые проявляются без изменения структурных связей под влиянием физических полей: гравитационного, теплового, электрического и др. К числу физических свойств относятся плотность грунтов, проницаемость, тепло- физические, электрические и магнитные свойства грунтов.

К наиболее важным физическим свойствам грунтов относятся плотность, пористость и влажность. Эти свойства взаимозависимы и в целом выражают физические состояние грунтов, как в условиях естественного залегания, так и в основаниях сооружений. По основным физическим свойствам можно судить о прочности, деформируемости и устойчивости песчаных и глинистых пород, а также об их изменении под влиянием геологических процессов.

Плотность

Плотность минеральной части пород характеризуется массой (qc) в единице объёма минеральной части (Vc) породы.

Компоненты, входящие в состав грунта

Плотность минеральной части ρs=qc/Vc определяется минеральным составом горных пород и выражает среднюю плотность слагающих их минералов. Плотность главнейших породообразующих минералов песчаных и глинистый горных пород изменяется в сравнительно небольших пределах, вследствие чего и плотность минеральной части большинства этих горных пород изменяется мало.

Плотность породы - это масса в единице её объёма при естественных влажности и сложении: ρ=qc+qв/ Vo.

Она определяется плотностью минеральной части, пористостью и влажностью горных пород. Обычно, чем выше плотность минеральной части, тем выше и плотность горной породы, чем больше пористость, т.е. чем более рыхлую упаковку имеют частицы в единице объема горной породы, тем меньше её плотность. При увеличении влажности при данной пористости горная порода становится тяжелее, плотность её повышается. Плотность пород в среднем составляет 1,60*10³ - 1,90*10³ кг/м³.

Плотность скелета – это масса единицы объёма сухой горной породы qc естественного сложения: ρd= qc/ Vo. Она, как и плотность горной породы, выражает степень её уплотнённости. Чем она выше, тем выше плотность скелета, тем меньше она отличается от плотности горной породы в целом. Единицами измерения показателей плотности являются кг/м³ или г/см³.

Пористость

Структурные элементы, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами. Суммарный объем всех пор в единице объёма, независимо от их величины и степени заполнения, называется общей пористостью пород. Величина пористости (n) определяется по формуле

n = ρs – ρd/ρs *100%

Часто пористость характеризуется коэффициентом пористости или приведённой пористостью (ε): ε= ρs – ρd/ρs.

От общей пористости и размера пор зависят свойства грунтов. По величине пористости судят о степени уплотнения пород и их сжимаемости в различных условиях. С величиной пористости тесно связана водопроницаемость, термические, электрические и другие свойства пород.

Влажность

Влажность – количество воды, содержащееся в данный момент в породе, выраженное в процентах или долях единицы относительно веса абсолютно сухой породы. Важной дополнительной характеристикой физического состояния глинистых пород служит их консистенция. Консистенция употребляется в основном для глинистых пород, которые при той или иной влажности при внешнем воздействии приобретают определенную подвижность (деформируемость). Основная характеристика является определённая влажность, которая называется предел пластичности. Наиболее важными из них для определения физического состояния глинистых пород являются предел текучести (Wт) и предел раскатывания (Wр).

Предел текучести соответствует такой влажности, при превышении которой глинистая порода нарушенного сложения из пластичного состояния переходит в текучее и становится вязкой жидкостью.

Предел раскатывания соответствует влажности, при которой глинистая порода также нарушенного сложения из полутвёрдого состояния переходит в пластичное.

О состоянии глинистой породы в условиях естественного залегания следует определять показатель текучести Ji:

Ji=(W –Wр)/Jи.

Всё количество воды, содержащееся в порах горных пород и почв в естественном их залегании, называется естественной влажностью. Её принято определять высушиванием образцов до постоянного веса. Влажность, выраженную по отношению к весу сухой горной породы, называется абсолютной влажностью породы. Она выражается в процентах.

We=qв/qс, где qв – масса воды, qс – масса сухой породы.

Относительная влажность – это степень заполнения пор водой.

Sr=We·ρs/ε·ρw

Sr коэффициент водонасыщения

We – природная влажность грунта

ε – коэффициент пористости

ρs – плотность минеральной части грунта

ρw – плотность воды, принимаемая равной 10³

Механические свойства грунтов

Механические свойства – свойства грунтов, характеризующие их сопротивляемость деформируемости и разрушению под воздействием механических сил.

Механические свойства грунтов подразделяются на: деформационные и прочностные. Для расчётов деформации, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. Такими свойствами определяется поведение грунтовых массивов под воздействием нагрузок и при изменении их физического состояния. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость. Сжимаемость связана с изменениям (уменьшением) объёма пор в грунте под нагрузкой, то есть величина сжимаемости определяется наличием пустот в грунте и величиной нагрузки, прилагаемой к грунту.

Сжимаемость грунтов может быть выражена:

1. зависимостью коэффициента пористости (ε) от давления p в виде ε=f(p).

2. Величиной коэффициента уплотнения, или сжимаемости

3. Величиной коэффициента уплотнения, или сжимаемости.

Сдвигом называется процесс деформации и разрушения грунта вследствие скольжения одной его части относительно другой. Сопротивление сдвигу называется минимальная величина касательных напряжений, вызывающая сдвиг одной части грунта относительно другой. Сопротивление сдвигу характеризуется также величиной так называемого угла сдвига ψ=τ/δ. У водонасыщенных грунтов приобретает вид τ=с0+tgφ(δ-p). Сопротивление грунтов сдвигу τпр= δ tgφ+с

τпр – предельное сдвигающее напряжение

δ – нормальное давление

tgφ – коэффициент внутреннего трения

φ – угол внутреннего трения

с - сцепление