В. Грунтоведение

20. Закон грунтоведения. Связи в грунтах.

по характеру связей в твердых компонентах выделяется 5 типов: Ковалентная, ионный, металлический, водородный, молекулярный. Ковалентная- образуют атомы, на валетных орбиталях которых имеются не спаренные электроны. К элементам, образующие твердые кристаллические вещ-ва с неполярными ковалетными связами, относятся В С Si Ge As др. к.с очень прочны и обладают напрвленностью. Ионные связи характрна для многих солей(галоиды,сульфаты и т.д). наиболее характерное свойство для и.с – растворимость , т.е., их способность диссоцировать на ионы. Металлические связь образуется между элементами, обладающие свободными валентными орбиталями. Водородные связи представляют собой особый тип X-H..Y водородные связи характерны для водоросодержащих твердых компонентов грунта- льда, кристаллогридатов, некоторых глинистых минералов и др. Молекулярные связи обусловлены взаимной поляризацей молекул и поэтому могут возникать как между полярными , так и между различными нейтральными молекулами.

21. Твёрдые компоненты грунтов, их составляющие. Остов грунта.

твердую компоненту грунта можно подразделять по ее физическому состаянию. С физической точки зрения компоненты грунта, находящиеся в твердом состоянии, характеризуется стабильностью формы и определенным характером теплового движения атомов, выделяется 2 типа состояний твердой компоненты грунтов: кристаллическое и аморфное. Прочностные и деформационные свойства грунта зависят от прочности составляющих его твердых компонентов и характера связи между ними. Кристаллы как известно характеризуются наличием в структуре дальнего и ближнего порядка. В аморфных т.к. дальний порядок отсутствует для них характерен только ближний порядок.

22. Жидкие компоненты грунтов. Классификация воды, пара и льда в поровом пространстве.

жидкая компонента-важнейшая составная часть большинства грунтов. Ее формировнаие может происходить как естественным,так и искусственным путем.по составу жидкости можно разделить на неорганические, органичсекие и смешанные,включая эмульсии. Неорганические жидкости грунтов:вода и водные растворы электролитов и неэлектролитов. Органические жидкости: жидкие углеводороды, синтетические смолы и полимеры, битумы. Смеси и эмульсии: нефть, водные органические растворы, водонефтяные эмульсии, водомасляные эмульсии. Классификация :

Парообразная вода

Связанная вода

Прочносвязанная вода

Рыхлосвязанная вода

Осмотическая вода

Капиллярная вода

Гравитационная вода (а)просачивающийся б)вода грунтового потока)

Кристаллизационная и химически связанная вода

Химически связанная вода.

23. Аномальные свойства воды на контакте с минеральной поверхностью.

Твердые поверхности большинства минералов горных пород обладают гидрофильными свойствами, то есть хорошо смачиваются водой. Это обусловливает ориентацию молекул воды, представляющих собой диполи. Установлено, что молекулы воды ориентированы нормально к твердой поверхности. Ориентация происходит в основном под действием электростатического притяжения и обусловливает некоторое повышение плотности воды и снижение подвижности вдоль поверхности ее молекул в слоях толщиной всего лишь в несколько нанометров. Это должно проявляться макроскопически в виде повышения вязкости связанной воды, что и наблюдается в экспериментах. Температура замерзания воды смещается в сторону отрицательных температур, понижение ее диэлектрической проницаемости в несколько раз по сравнению со свободной водой. Все эти и другие аномальные особенности связанной воды придают горным породам, в которых она находится, характерные специфические свойства.

24. Газовые компоненты грунтов: разновидности, особенности, влияние на свойства грунтов.

Газообразные компоненты грунтов всегда связаны с атмосферой. Геологические газы, биогенные, техногенные. При инженерно геологических изысканиях нужно учитывать что газ влияет на свойства грунтов. При извлечении грунтов газ улетучивается, поэтому сложно выявить газ. Пузырьки газа, содержащиеся в относительно крупных порах грунтов, а также растворенный в поровой воде газ придают грунтам свойство упругости, сказывающееся на их сжимаемости и деформируемости во времени. Газ, сообщающийся с атмосферой, не влияет на распределение давления между твердыми частицами и поровой водой.

25. Лёссовые грунты- распространение, свойства, просадочность.

Лёссовые породы относятся к числу очень распространённых пород,

которые встречаются на всех континентах, но особенно широко в Европе, Азии и Америке. Они лежат почти сплошным покровом значительной мощности на юге Европейской части России, широко распространены в Западной Сибири, слагают значительные массивы в Якутии и многих др. районах. В Башкирии встречаются лёссовидные суглинки, либо псевдолёссы с утраченными свойствами, как следствие повышенной природной влажности (S_r>0,8).

В природных условиях лёссовые породы отличаются тем, что частицы в них находятся в агрегированном состоянии. Высокая истинная дисперсность, выраженная в преимущественном преобладании пылеватых частиц, сильная агрегированность глинистых и коллоидных частиц, наличие водорастворимых солей, кальцита в значительных количествах создают благоприятные условия для развития в лёссовых породах при замачивании водой просадочных явлений, которые во многом являются своего рода отличительной чертой лёссовых пород в инженерно-геологическом отношении.

Одним из наиболее характерных признаков лёссовых пород является их низкая водоустойчивость. Она выражается в их быстром размокании и значительной размываемости, благодаря наличию растворимых солей, что часто фактически определяет просадки и оврагообразование в лёссовых толщах.

Сжимаемость лёссовых пород изменяется в широких пределах (модуль общей деформации варьируется в диапазоне 2 … 52 МПа). Лёссы и лёссовидные грунты, имеющие небольшую естественную влажность, обладают незначительной сжимаемостью. Увеличение влажности, а тем более насыщение пород водой резко снижают их сопротивление сжатию.

Просадочность – типичное свойство лёссовых пород. Она выражается в способности лёссов при повышении влажности выше определённого уровня проявлять так называемую просадку от внешней нагрузки (фундамента) и (или) собственной массы грунта. Возникают значительные (аварийные) деформации зданий (сооружений) на лёссовом основании, если не были предусмотрены специальные мероприятия по обеспечению прочности и эксплуатационной пригодности (гг. Волгодонск, Никополь, Грозный, Ростов-на-Дону, Одесса, Элиста и др.).

Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственной массы подразделяются на два типа:

I тип - грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственной массы отсутствует или не превышает 5 см;

II тип — грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственной массы и размер её превышает 5 см.

26. Сапропелевые грунты

это натуральные природные органические отложения пресноводных водоемов, исходным материалом которых являются водные растения и животные остатки в совокупности с привнесенными с суши частями растений, пыльцой, песком, глиной, а также растворами различных минеральных веществ.

это отложения пресноводных водоемов, состоящие из органического вещества и минеральных примесей, формирующиеся в результате биохимических, микробиологических и физико-механических процессов из остатков населяющих озеро или пруд растительных и животных организмов, а также приносимых в водоемы водой и ветром органических частиц.

• В состав органической части сапропеля входят гуминовые кислоты, фульвокислоты, аминокислоты, негидролизуемый остаток, гемицеллюлоза, а также водорастворимые вещества.

• В состав минеральной части, кроме указанных в таблице макроэлементов, входят и микроэлементы (марганец, железо, медь, бор и др.).

• В составе сапропеля имеются все питательные вещества, необходимые для роста и развития растений, поэтому его можно отнести к группе сложных, многофакторных удобрений.

• Оптимальное биологическое соотношение питательных веществ исключает «перекорм» или «недокорм» растений, поэтому передозировки сапропеля не страшны.

• Не содержит семян сорных растений и имеет в своем составе антибиотики, противодействующие развитию болезнетворных микроорганизмов, а также является сорбентом радиоактивных элементов.

• содержит азот, фосфор, калий, магний, кальций.

• Сапропель имеет коллоидную структуру, с большим содержанием (до 85-90%) воды. Верхние слои сапропеля имеют вид студня, а более глубокие - уплотнённые, напоминают консистенцию сливочного масла.

• богат сапропель витаминами, особенно - полезнейшими для растительности инозитами. А высокое содержание витаминов групп В и РР, в которых доминирует витамин В12, придаёт этой биомассе исключительные лечебные и питательные свойства.

• Сапропели – донные осадки пресноводных озер, содержащие более 15% органических веществ (ОВ) образованные на дне водоема в условиях дефицита кислорода за счет неполного разложения (окисления) отмершей и опустившейся на дно биомассы, генерируемой в водоеме, – разных водорослей, фито-, зоопланктона, водных растений, живых организмов, пыльцы и спор высших растений.

• Сапропели представляют собой сложный органический или органоминеральный комплекс разнообразных химических соединений, как сохранившихся в исходной биомассе;

• Сапропели могут быть как автохтонного происхождения, если накопление сапропелей происходит сугубо за счет биомассы озера, так и аллохтонного, в случае если осадки накапливаются с участием гумусового материала, поступающего из зоны водосбора, и примыкающих к озеру торфяников.

• Наибольшую ценность представляют сапропели автохтонного происхождения с максимальным содержанием в них органического вещества (ОВ).

• По мере увеличений степени трансформации сапропелей (только в верхнем слое) в осадках накапливаются гуминовые кислоты (темно-коричневого или черного цвета);

• С увеличением глубины биохимического разложения исходной биомассы в осадках уменьшается доля ОВ;

• Суммарная доля основных биологически активных компонентов сапропелей сохраняется на уровне около 70% ОВ за счет уменьшения легкогидролизуемых веществ и увеличения гуминовых кислот.

• Cапропели характеризуются гомогенной структурой:

1. с высоким содержанием тонкодисперсных частиц (менее 0,05 мм)

2. высокой влагоудерживающей способностью (до 25 г на 1 г сапропеля).

3. Сапропель снижает кислотность почвы и повышает влагоемкость пахотного слоя, является радиопротектором, т. е. способствует закреплению в почве в малоподвижной и недоступной растениям форме радиоактивного стронция и других тяжелых металлов.

4. При использовании сапропеля, почва получает азота и фосфора в 2 раза больше, по сравнению с тем, которое могут дать обычные минеральные удобрения.

5. Научно-подтверждённая эффективность сапропеля сохраняется в течение 6 лет.

27. Торфяные грунты, их генезис, свойства.

Торфогрунт — усадка, пористость, водопроницаемость и другие свойства, которыми обладает торф. Свойства торфа и торфяных грунтов

Плотность твердых частиц торфов в соответствие с особенностями их состава значительно ниже, чем у минеральных грунтов, причем, ее значение зависит от степени разложения торфа. Плотность верхового торфа при его естественной влажности и естественном сложении обычно не превышает 1,0 г/см3. Низинный торф, особенно аллювиально-болотного генезиса, имеет более высокую плотность — обычно от 1,0 до 1,2 г/см3. Плотность скелета нормализованного торфа – величина малая (0,07-0,2 г/см3), она находится в значительной зависимости от степени разложения торфа, у низинного торфа аллювиально-болотного генезиса величина этого показателя составляет 0,15-0,50 г/см3.

Характер пор в торфе довольно своеобразный: наряду с очень мелкими порами, образуемыми коллоидными и глинистыми частицами, имеются весьма крупные, образованные слаборазложившимися растительными остатками. При высыхании торфа наблюдается значительная усадка — она велика во всех видах торфов, включая низинные высокозольные разности. Величина объемной усадки изменяется от 15-20 до 65-75% (чаще всего 40-50%) и определяется начальной влажностью, зольностью и степенью разложения торфа. Ее величина обычно несколько ниже у хорошо и сильно разложившихся торфов. Из-за практически полной водонасыщенности, торфяные образования в естественных условиях обладают чрезвычайно низкой способностью к набуханию (доли процента). При высыхании и последующем увлажнении величина набухания торфа может быть значительной.

Торф водопроницаем. Несмотря на большую пористость, величина водопроницаемости его относительно мала. С увеличением степени разложения и плотности активная пористость торфа значительно снижается и водопроницаемость уменьшается. Водопроницаемость сильно разложившихся торфов приближается к водопроницаемости глин, а слаборазложившихся — к водопроницаемости песка.

Характеристики прочности торфа зависят от их генезиса, степени разложения, плотности и влажности. Наибольшей прочностью обладают низинные торфа аллювиально-болотного генезиса, характеризующиеся высокой зольностью.

Отличительной чертой торфа является его сильная сжимаемость под нагрузкой, величина которой в десятки и сотни раз выше, чем у минеральных грунтов. Она достаточно тесно связана с генезисом торфа, его степенью разложения, плотностью и влажностью. Торфяным грунтам в отличие от минеральных свойствен еще один специфический вид уплотнения во времени — под влиянием микробиологических процессов в органическом веществе торфа, сопровождающийся его минерализацией. 

28. Карстующиеся породы. Типы. Формулы. Растворимость.

Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) — совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами,известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод; г) минерализация воды на входе в грунт, должна быть меньше растворимости породы.

По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.

Существуют также формы, внешне очень похожих на карст. Они называются псевдокарстовыми формами. Одной из разновидностей псевдокарста является термокарст. Термокарст связан с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения вечной мерзлоты.

Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильно карбонатных суглинках и глинах при условии хорошо развитой трещиноватости.

29. Мергели. Состав. Особенности. Возможность использования в строительстве.

МЕРГЕЛЬ (нем. Mergel, от лат. marga * а. marl, marlstone; н. Mergel, Mergelerde; ф. marne; и. margo) — осадочная горная порода смешанного глинисто-карбонатного состава; содержит 30-90% карбонатов (кальцит, реже доломит) и, соответственно, от 70 до 10% глинистых частиц. В зависимости от относительного количества компонентов возможен непрерывный ряд: известняк — глинистый известняк — мергель — известковая глина — глина. По минеральному составу карбонатов мергели делятся на известковые и доломитовые. В зависимости от примесей различают кремнезёмистые, глауконитовые, песчанистые, слюдистые, битуминозные, углистые и т.д. Мергель, содержащий гипс, рассеянный или в виде желвачков, тонких пропластков и др., называется гипсовым (разновидности — гипсо-доломитовый и ангидрито-доломитовый мергель). Окраска разнообразная, чаще светлая. 

• Мергель ангидрито-доломитовый — термин, применённый Писарчик (1963) для сильно ангидритоносных доломитовых мергелей и глинистых ангидрито-доломитов, которые по содержанию глинистого вещества соответствуют мергелям.

• Мергель гипсовый — мергель, содержащий гипс, рассеянный или образующий желвачки, тонкие пропластки и т. п. Разновидностью М. г. является гипсо-доломитовый мергель.

• Мергель гипсово-доломитовый — то же, что мергель ангидрито-доломитовый, но кальцияпредставлены гипсом, а не ангидритом.

• Мергель глинистый — содержит от 50 до 70 % (Теодорович, 1950) или от 50 до 75 % (Пустовалов, 1940; Вишняков 1940; Рухин, 1953) глинистых частиц.

• Мергель доломитовый — глинисто-карбонатная осадочная горная порода, в которой карбонатный породообразующий м-л представлен доломитом, составляющим от 50 до /5% всей породы (Вишняков, 1940; Пустовалов, 1940; Рухин, 1953). М. д. могут быть связаны переходами с доломитами, глинами, аргиллитами и ангидрито-доломитовыми мергелями.

• Мергель доломитовый глинистый , Вишняков, 1933, — доломитовый мергель, содержат от 50 до 75 % глинистого вещества.

• Мергель известковый — глинисто-карбонатная порода, содержит от 50 до 75 % СаCO₃(Вишняков, 1940; Пустовалов, 1940; Рухин, 1953). Используется в цементной промышленности.

• Мергель мелоподобный — порода, содержащая 10 — 30 % глинистого материала и 35 — 90 %кальцита, представленного мельчайшими скелетами организмов и микрозернистым кальцитом, тонко перемежающихся с глинистыми частицами. Сравнительно мягкая, растирающаяся, обычно светлоокрашенная горная порода.

• Опока (мергель пламенный) — микропористые породы, сложенные аморфным кремнезёмом (опалом) с примесью глинистого вещества, скелетных частей организмов (диатомей, радиолярийи спикул кремневых губок), минеральных зёрен (кварца, полевых шпатов, глауконита). Содержание SiO₂ достигает 92—98 %. Термин является синонимом франц. «гёзов» ["гезов"], немецких «пламенных мергелей». В русской литературе О. первоначально называлась кремнистым мергелем и кремнистой глиной. Одни авторы считают О. продуктом изменениядиатомитов, спонголитов, трепелов; др. относят их к морским химическим образованиям. О. широко распространены среди меловых и нижне-палеогеновых отложений (Поволжье, вост. склон Урала, В. европейской части СССР и др.).

• Мергель пресноводный — рыхлая, рассыпчатая, порошкообразная масса углекислого кальция, отложенная в водоёмах озёрно-болотного типа в результате выпадения [[СаСО₃]] из раствора, обогащённая глинистой примесью (свыше 30 %). Применяется для выжига извести и производства цемента. Синонимы: мергель озёрный, мергель торфяной.

• Мергель руинный , Hausler, 1965, — известковая порода, структура которой напоминает обломочную. В М. р. участки четырехугольной формы, сохраняющие первичный серый цвет породы, окружены пространством, окрашенным окислами железа в красный цвет. М. р. отмечен среди верхнемеловых флишевых отложений Австрии и во флишевых зонах Италии.

• Мергель цементный — естественный известковый мергель, пригодный для производствапортландцемента; для этого он подвергается обжигу до спекания. Состав М. ц. колеблется, особенно изменчиво отношение кремнезёма к сумме полуторных окислов (Аl₂О₃ + Fe₂O₃). Поэтому при приготовлении шихты для цементного клинкера в М. ц. вводятся известковистая или глинистая добавки. В природе встречаются т. н. натуральные разности М. ц. (СаСО₃ 75 — 80 %, R₂O₃ + SiO₂ 20 — 25 %), пригодные для обжига без добавок (например, новороссийская группаместорождений).

Мергель широко используется как сырье для производства портландцемента. Мергель малоустойчив к атмосферным воздействиям.

30. Глинистые грунты, типы, свойства, область применения.

Глинистые грунты относятся к группе связных. Они являются продуктом механического распада и химического разложения горных пород. Глинистые грунты представляют собой агрегаты мельчайших гли­нистых частиц чешуйчатого строения (слюда, хлорит и др.) размером менее 0,005 мм и песчаных — зернистых частиц разных размеров.

Чешуйчатая и мелкозернистая (пылеватая) фракции глинистых грунтов имеют большую удельную поверхность соприкасания и тонкие капилляры (рис. 1, г). Такое строение грунтового скелета и наличие пленок воды, обволакивающей частицы, придают глинистым грунтам связность и способность деформироваться под влиянием нагрузки во влажном состоянии без появления трещин на поверхности. Связность глинистых грунтов увеличивается с уменьшением влажности. Глинистые грунты благодаря своей структуре обладают малым коэффициентом фильтрации и слабой водопроницаемостью. Водопроницаемость глинистых грунтов увеличивается с увеличением размеров и количества зернистых частиц.

По консистенции глинистые грунты подразделяются на твердые, пластичные и текучие. При этом по мере насыщения водой твердые глинистые грунты размягчаются и переходят сначала в пластичное, за­тем в текучее состояние. Процентное содержание воды при переходе из одного состояния консистенции в другое является пределом (границей) пластичности.

Каждый вид глинистого грунта имеет два предела пластичности. Нижний предел Wp соответствует минимальной влажности, при которой грунт из твердого состояния переходит в пластичное, и называется гра­ницей раскатывания. Верхний предел Wt соответствует максимальному проценту влажности, при котором глинистый грунт переходит из пластичного состояния в текучее.

Разность влажностей между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности.

Так, например, если природная влажность грунта равна 28 %, влаж­ность нижнего предела пластичности W_Р=21 %, верхнего W_Т=48 % и число пластичности W_П=48 – 21=27 %, то это указывает на то, что, во-первых, грунт принадлежит к виду глинистых, так как число пластич­ностиW_П=27 > 17, и, во-вторых, глина находится в пластичном состоя­нии, так как природная влажность ее — между верхним и нижним пределами пластичности (48 > 27 > 21).

Число пластичности глинистых грунтов является условной характеристикой, определяющей их строительные свойства — плот­ность, влажность и сопротивление сжатию. С уменьшением влажности плотность возрастает, а сжимаемость уменьшается. С увеличением влажности плотность уменьшается, а сжимаемость увеличивается. Вели­чина расчетных сопротивлений глинистых грунтов приведена в табл. 10.

Из изложенного видно, что физические свойства песчаных грунтов отличаются от физических свойств глинистых грунтов. Следовательно, эти грунты отличаются друг от друга и строительными качествами.

1. Влажность песчаных грунтов колеблется от 0 % (сухой песок) до 30–45 % (насыщенный водой песок), то есть процент влажности пес­чаных грунтов (при полном насыщении) равен проценту пустотности и его объем не изменяется с увеличением влажности. В глинистых же грунтах влажность колеблется от 3 % (сухая глина) до 80–90 % (разжиженная глина), причем по мере насыщения их водой объем гли­нистых грунтов значительно увеличивается за счет изменения объема пустот между частицами — утолщения капиллярной воды.

2. Плотность песчаных грунтов (гравелистых, крупно- и среднезернистых, за исключением мелкозернистых и пылеватых) не зависит от влажности песка; песчаный грунт может быть насыщенным водой и одновременно плотным. Плотность же глинистых грунтов является функцией давления и влажности, так как сухая глина всегда плотная, а влажная или насыщенная водой всегда пластична или соответственно текучая.

3. В песчаных грунтах силы взаимодействия между частицами весь­ма малы (влажный песок) или отсутствуют (сухой песок или насыщенный водой песок), и потому песчаные грунты сыпучи. Глинистые же. грунты благодаря водо-коллоидным пленкам, обволакивающим частицы, обладают силами взаимодействия — связностью.

4. Уплотнение и осадка песчаных грунтов происходит одновременно с приложением силы, а глинистых грунтов — постепенно, в течений длительного времени после приложения нагрузки.

5. Песчаные грунты водопроницаемы, глинистые — водонепрони­цаемы или слабоводопроницаемы (суглинки) в зависимости от процен­тного содержания в них зернистых частиц и их диаметров.

31. Диагностика глинистых минералов. Различие между кристаллами каолинита и монтмориллонита.

Гглинистые минералы- это гидратированные слоистые силикаты, образующиеся в процессе хим. Выветривания или гидролиза горных пород. Они самые распространенные и разнообразные пародообразующие минералы, где их по содержаниям по разным оценкам составляет 40 -50 %. Группа каолинита (каолинит, галлуазит) c пакетом, состоящим из одного слоя октаэдров и одного слоя тетраэдров. Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы металлов не могут входить в межпакетное пространство и минерал не набухает в воде, а также обладает низкой ёмкостью катионного обмена (ЕКО). Группа монтмориллонита или группа смектита (монтмориллонит, нонтронит, бейделит и др.) с трёхслойным пакетом вида тетраэдр-октаэдр-тетраэдр. Связь между пакетами слаба, туда проникает вода, из-за чего минерал сильно набухает. Отличается высокой ЕКО (до 80-120 мг-экв на 100 г.). Группа гидрослюд (гидробиотит, гидромусковит и др.) также с трёхслойным пакетом, но сильной связью между ними. Практически не поглощают воду и не набухают в ней. Отличаются высоким содержанием калия, поскольку его ионный радиус позволяет ему входить в пустоты структуры минерала.Группа хлорита с четырёхслойной набухающей структурой.Группа смешаннослойных минералов с чередованием пакетов различных типов. Носят названия вида иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит и т. п., свойства сильно варьируют.  различие  в структуре основных глинистых минералов( каолинита   и   монтмориллонита ) связано с плотностью кристаллической решётки  и  расстоянием между  закономерно повторяющимися группами ионов (плоскостями), которое для  каолинита  равно0,72 нм, а у  монтмориллонита  в среднем 1,5 (0,95-1,9 нм).

32. Песчаные грунты, типы, свойства, область применения.

Песчаные грунты относятся к группе сыпучих. Они состоят из минеральных зернистых частиц различной крупности размером 0,05х2,0 мм и представляют продукт механического разрушения (выветривания) горных пород. Главными минеральными компонентами песчаных грунтов являются кварц и полевой шпат, которые отличаются большой прочностью. Частицы песчаных грунтов имеют малую удельную поверхность соприкасания, чем и объясняется их сыпучесть. Благодаря зернистому строению песчаные грунты обладают большим коэффициентом фильтрации, то есть водопроницаемостью.

Основными характеристиками песчаных грунтов, определяющими их строительные качества и несущую способность, являются размеры зерен, плотность и влажность.

Для установления наименования грунта по зерновому составу последовательно суммируют проценты содержания частиц исследуемого грунта сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм и так далее. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований, приведенных выше. Плотность песчаных грунтов определяется коэффициентом пористости e - отношением объема пор к объему минеральных частиц в образце, взятом без нарушения его природного сложения. Плотность песков изменяется в сравнительно малых пределах и зависит от соотношения размеров зерен и характера их размещения. Свеженасыпанный песок всегда рыхлый; его можно уплотнить встряхиванием, вибрированием, трамбованием. Наибольшую плотность имеют пески разной крупности зерен, когда более мелкие частицы располагаются в пустотах между крупными зернами.

Влажность (объёмная) песчаных грунтов характеризуется отношением объема воды в порах грунта к максимально возможному ее объему при заполнении всех пор. Влажность песков, так же, как и плотность, колеблется в небольших пределах. Наибольшее количество воды в песке равно объему в нем пустот; излишняя вода располагается выше поверхности песка. По степени влажности песчаные, а также глинистые макропористые грунты называются маловлажными, если вода заполняет не более 50 % всего объема пор; очень влажными, если вода заполняет 50–80 % всего объема пор; насыщенными водой — если вода заполняет более 80 % всего объема пор.

Указанные характеристики оказывают влияние на строительные свойства песчаных грунтов и на сопротивление грунтов сжатию. Так, чем крупнее зерна и плотнее грунт, тем меньше его осадка под влиянием нагрузки и тем больше его сопротивление. Наличие воды значительно снижает сопротивление основания из мелких и пылеватых песков, но оказывает малое влияние на грунт из крупного песка или на гравелистый грунт.

Песчаные грунты могут служить надежным основанием, способным сопротивляться значительным нагрузкам, если они залегают слоем достаточной толщины (не менее ширины или полуторной ширины подошвы фундаментов), имеют необходимую плотность и не подвержены действию текучей воды.

Рыхлые песчаные грунты значительно сжимаются (деформируют­ся) под действием нагрузки и дают большие и неравномерные осадки, вследствие чего не могут служить основанием под ответственные сооружения. В качестве основания часто применяют свеженасыпанный песок, уплотненный вибрированием или трамбованием небольшими слоями по 15–20 см. Последнее возможно лишь при условии, что подстилающий слой грунта водопроницаем, так как одновременно с трамбованием песок необходимо поливать водой.

33. Суффозия грунтов, сущность, и её режимы.

Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения.

Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.

Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков, под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация.

В карбонатных и гипсоносных песчано-глинистых отложениях и мергелях карст и суффозия могут проявляться одновременно. Это явление носит название глинистый карст или глинистый псевдокарст.

Механическая — вода при фильтрации отрывает и выносит целые частицы (глинистые, песчаные)

Химическая — вода растворяет частицы породы (соли, гипс) и выносит продукты разрушения

Химико-физическая — смешанная (часто проискодит в лёссе)

34. Плывун. Причины возникновения. Последствия.

Плывун — насыщенный водой грунт, который способен разжижаться под механическим воздействием на него, при вскрытии их котлованами и другими выработками. Это состояние грунта но не собственно грунт. Часто плывунные свойства проявляют пылеватые пески и супеси, содержащие в большом количестве очень мелкие (глинистые и коллоидные) частицы, которые начинают играть роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта. Вследствие наличия глинистых и более мелких колоидных частиц эти грунты обладают гидрофильными свойствами и слабо отдают воду. Даже при небольшом гидравлическом градиенте они переходят в плывунное состояние и перемещаются с водой в выработки. При промерзании плывун подвергается сильному пучению, слабо фильтрует воду. При высыхании приобретает связность. В образовании плывунов большую роль играют микроорганизмы. Зыбучие пески.

35. Свойства грунтовых толщ, учитываемые в строительстве.

объектом инженерной геологии являются верхние горизонты земной коры (часто называемы геологической средой). Этот объект обладает разными элементами , главные их которых- грунты, сложенные ими простые и сложные тела , которые в свою очередь формируют грунтовые толщи. При строительстве учитываются следующие свойство грунтов: пластичность- способность породы изменять под действием внешних сил (давления) свою форму, т.е. деформироваться без разрыва сплошности и сохранять полученную форму., набухание- способность глинистых пород при насыщении водой увеличивать свой объем , усадкойпороды наз. Уменьшение объема породы под влиянием высыхания, зависящее от ее естественной влажности: чем больше влажность , тем больше усадка. Размокание-способность глинистых пород в соприкосновении со стоячей водой терять связность и разрушаться. , сжимаемость характеризует способность грунтов деформироваться под влиянием внешней нагрузки , например, давление от возведенных сооружений. , прочность , плотность.

36. Набухание и усадка грунтов. Замерзаемость, влажных грунтов в зависимости от их дисперсности.

набуханием называют способность глинистых пород при насыщении водой увеличивать свой объем . набухание зависит от содержания в породе глинистых и пылеватых частиц и их минерального состава , а так же от химического состава взаимодействующей с породой воды. Бентонитовая глина может например увеличить свой объем более чем на 80 % , а каолинитовая- 20%. Коэффициент наб. определяет по данным лабораторных исслеодований по приросту объема породы в процессе насыщения ее водой. k= (V-V₁) / V_{1 * 100} V- объем набухшей породы, V₁- объем воздушно-сухой породы. Усадкой грунта наз уменьшение объема грунта под влиянием высыхания, зависящее от ее естественной влажности: чем больше влажноть , тем больше усадка. Набухание – увеличение объема грунта при его смачивании. Характерно глинистым грунтам. Имеются грунты, которые при увлажнении адсорбируют полярные молекулы воды, при этом образуются гидратные оболочки. Увеличение гидратных оболочек ведет к набуханию. Химическое набухание – после воздействия на грунты химикатов. Процесс водного набухания обратимый. Усадка – процесс обратный набуханию. Механизм замерзания дисперсных грунтов заключается в гидратных оболочках.

37. Капиллярное поднятие, сущность, механизм проявления.

Поры в грунте образуют сложную по конфигурации систему капиллярных каналов и поэтому в них наблюдается капиллярное поднятие воды. Высота капиллярного поднятия зависит от гранулометрического состава песков, в частности, размера зерен и степени их сортировки (чем крупнее и однороднее песок, тем меньше при прочих равных условиях высота капиллярного поднятия, и наоборот), состояния поверхности частиц грунта и состава грунтовой воды (смачиваемость грунтовых частиц количественно выражается углом смачивания 6) и состояния увлажнения (сухие пески обладают меньшей водоподъемностью, чем влажные). (трубочки с водой, в тонкой больше всего уровень)

38. Влажностные свойства связных грунтов (тиксотропия, липкость, набухание-усадка).

39. Оптимальная влажность грунтов.