Б. Горные породы и отвалы
Магматические горные породы: генезис, классификация, свойства, использование.
Магматические горные породы- это горные породы, которые образовались в результате критсаллизации магмы магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности. МГП по генезису делятся на (излившиеся на поверхность земной коры, например базальт, диабаз, андезит, трахит, липарит и др.) и интрузивные (излившиеся в толщу земной коры, такие как гранит, габбро, сиенит и др.). классификация МГП по хим..составу и по содержанию предусматривает содержанию в них кремнезема. И бывают:
1. ультраосновные < 45% (пироксенит, дунит) 2. Основные 45-55% (габбро, базальт, диабаз). 3. Средние 55-65% (сиенит, диорит, порфирит ). 4. Кислые 65-75% (гранит, липарит). 5. Ультракислые > 75% (пегматит, аляскит). Строительные свойства МГП высокие. Это объясняется их минеральным составом и жесткими критсаллическими связами в структурах. Имеют высокую прочность и водонепроницаемость. Благодаря этому МГП используется в качестве оснований уникальных стройобъектов- гидростанций. Из МГП получают, например, кубовидный щебень.
Осадочные горные породы: генезис, классификация, свойства, использование.
Общие сведения. Слагают самые верхние слои земной коры, покрывая своеобразным чехлом породы магматического и метаморфического происхождения. Несмотря на то, что осадочные породы по массе составляют всего 5 % массы земной коры, 75 % земной поверхности покрыто именно этими породами, в связи с чем строительство и производится в основном на осадочных породах. Инженерная геология обоснованно этим породам уделяет наибольшее внимание.
Осадочные породы в силу специфических условий образования приобретают ряд особенностей, которые существенно отличают их от магматических и метаморфических пород. Это проявляется в минеральном и химическом составе, структурах, слоистости, пористости, зависимости состава и свойств пород от климата, в содержании органических остатков. В прилож. Г дано описание осадочных и вулканогенно-осадочных пород.
В образовании осадочных пород, кроме минералов, из которых формировался рыхлый осадок (кварц, полевые шпаты др.), принимают участие минералы, возникающие в данной породе в процессе её существования (кальцит, доломит и др.). Во многих случаях они играют существенную роль. Осадочные породы разнообразны по химическому составу. Это могут быть растворимые породы (карбонаты, сульфаты, сульфиды, галоиды, мергели, гажа и др.). Большая группа нерастворимых пород представлена глинистыми грунтами (каолинит, гидрослюда и монтмориллонит – основные представители из 50 разновидностей). Обычно определяют валовый химический состав. В наших исследованиях для одной из глинистых проб получено: SiO2=64,98%, Al2O3=15,42<[20%], п.п.п.=5,87<[9,0%], соотношение SiO2:R2O3=6,14, т. е. в пределах [3,2<6,14<8,0], что характеризует глину как монтмориллонитовую (рис. 1.5). В то же время содержание в пробе К2О=1,7% свидетельствует о примеси гидрослюды, а наличие СаО=1,69%>[0,79%],=Na2O исключает морозное пучение глины, что и наблюдалось впоследствии на экспериментальном полигоне БашНИИстроя.
Строение (текстура) и состав (структура) осадочных пород.
Структура — это множество структурных элементов, характеризуемое размерами зерен и их количественными соотношениями.
Класс неравномерно-зернистых структур является обобщением класса равномерно-зернистых структур. В классе неравномерно-зернистых структур выделяются подклассы:
1) подкласс собственно неравномерно-зернистых структур;
2) подкласс порфировых структур (или структур включения) класса неравномерно-зернистых структур.
3) подкласс порфировидных структур класса неравномерно-зернистых структур. От предыдущего подкласса отличается тем, что основная масса неравномерно-зернистая и отличие размеров порфировых зерен от размеров зерен основной массы менее резкое.
Тип компактных монолитных текстур.
Подтип текстур изотропных (массивных). Параметры структурных элементов не изменяются вдоль (эталонных) линий, проходящих через образец в любом направлении. Во всех случаях зёрна располагаются статистически хаотично, беспорядочно в породе с равно- или разнозернистой массой. Это — подтип компактных монолитных массивных текстур (текстуры беспорядочная, плотная, неориентированная, однородная и др.).
Подтип текстур анизотропных. Свойства породы изменяются с изменением ориентировки эталонных линий. Выделяются классы текстуры: Класс компактных монолитных ориентированных текстур; обусловлен особенностями строения основной массы породы. Сюда относятся текстуры с согласно ориентированными друг относительно друга зёрнами; иногда их называют гломерокристаллическими, сланцевыми, ориентированными текстурами и пр.
Подтип турбулентных (вихревых) слоистых текстур. Такие текстуры обычно называются (собственно) косой слоистостью.
Тип слоистых текстур.
Подтип ламинарных слоистых текстур. Элементы внутреннего строения располагаются субпараллельно границам слоёв, напоминая ламинарное течение жидкости. Выделяются классы ламинарных слоистых текстур.
Структурные связи между компонентами осадочных пород.
Структурные связи. Осадочные породы имеют различные структурные связи между составляющими компонентами. Коллоидные связи предопределяются силами молекулярного и электростатического притяжения непосредственно как между самими частицами, так и между частицами и молекулами воды, содержащейся в породе. Эти связи могут быть достаточно прочными при минимальном количестве свободной воды. Если же частицы окружены гидратными оболочками, то связи превращаются в водноколлоидные, менее прочные, а сама порода переходит в пластичное состояние с приобретением связности. Этот процесс обратимый, регулируемый в нужном направлении изменением количества воды. К связным грунтам причисляют различные глины, суглинки, супеси, лёссы и лёссовидные породы, сформировавшиеся в процессе глубокого физического и химического выветривания.
Пески и обломочные породы не могут иметь аналогичных связным грунтам связи между частицами. Эти субстанции живут своей жизнью, благодаря иным поверхностным свойствам и потенциальным возможностям самих минералов.
Жёсткие связи обеспечивают цементацию осадочной породы несвязного типа за счёт веществ, выделяющихся из циркулирующих водных растворов. Кроме того, в них могут выпадать из пересыщенных растворов в осадок гипс, кальцит, кремнекислота, гидроксиды железа и др. соли. При этом возникает монолитность породы из некогда дисперсной системы с образованием жестких кристаллизационных связей между частицами с превращением её в конгломерат, брекчию, песчаник. Это происходит в зоне цементации, располагаемой в земной коре на некоторой глубине ниже зоны выветривания.
Метаморфические породы. Их формирование и свойства. Использование.
Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться. Так например аргиллиты в нач стадии метаморфизации претерпевают рассланцевание и превращаются в аргиллитовые сланцы. Физико-механические свойства метаморфических горных пород близки к магматическим. Все метаморфические гп имеют прочность , значительно превышающую нагрузки.в пределах реальных воздействий метаморфических горных пород, создающихся при возведении на метаморфич. Гп даже очень «тяжелых» сооружений, эти породы деформируются как упругие тела. МетГП практически водонепроницаемы и за исключением карбонатно-доломитовых разностей не раствор. В воде. Для МетГП характерна анизотропность свойств, обусловленная их слоистостью, сланцеватостью. Наибольшее применение в строительстве получили мраморы, гнейсы, глинистые сланцы и кварциты .гнейс более пригоден, чем гранит для мощения дорог, для изготовления облицовочного материала.
Антропогенные образования, типы, пригодность в строительстве.
Концепция Zero-Waste. Рисайклинг
Антропогенные образования входят в IV класс техногенных грунтов (скальных, дисперсных и мёрзлых) в соответствии с ГОСТ 25100-95. Они включают отходы производственной и хозяйственной деятельности в виде бытовых и промышленных отходов (строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др.). Для строительных целей наибольший интерес представляют отходы горно-обогатительных фабрик, горнодобывающих предприятий и отсевы предприятий стройиндустрии, общие свойства которых унаследованы от исходных горных пород и горного сырья. Отличаются разнообразием зернового и минералогического состава. Возможность использования вышеназванных антропогенных напластований в качестве сырьевой базы для новых производств, для строительных и архитектурно-планировочных целей должна решаться по материалам репрезентативных исследований по особым программам с повышенной осмотрительностью.
В Башкирии, как в целом в России, имеются отвалы и шламбассейны, в которых скопилось огромное количество отходов промпредприятий за много лет. Например, Мелеузовский з-д минудобрений накопил около 15 млн. т отходов в виде фосфогипса при ежегодном их образовании около 800 тыс. т. В Стерлитамаке значительные по площади территории отведены для сброса отходов содового производства в шламбассейны, в так называемые «белые» моря. Попытки различных местных и столичных НИИ по утилизации этих отходов дали некоторые признаки положительного решения проблемы. Однако пастообразные, жидкие отходы не стабильны по составу, часто имеют вредные компоненты, хлопотны в извлечении из шламбассейнов, энергоёмки в переработке, что переводит их в разряд экономически нецелесообразных и технически ненадёжных. За рубежом производство ориентировано на нулевые отходы усилиями самого предприятия, т.е. по режиму “zero waste” (нулевые отходы).