- •Основы геологии и грунтоведения
- •Isbn 5-06-003690-1
- •Оглавление
- •Глава 1. Основные сведения о геологии 7
- •Глава 2. Земная кора и её состав 26
- •Глава 3. Грунтоведение 80
- •Глава 1. Основные сведения о геологии
- •1.1. Планета Земля
- •1.1.1. Происхождение планеты Земля
- •1.1.2. Форма Земли
- •1.1.3. Строение Земли
- •1.2. Геологическая хронология
- •1.2.1. Абсолютный возраст
- •1.2.2. Относительный возраст
- •1.2.3. Общая геохронологическая шкала
- •Глава 2. Земная кора и её состав
- •2.1. Земная кора
- •2.2. Тепловой режим земной коры
- •2.2.1. Температурные зоны
- •2.2.2. Геотермика
- •2.2.3. Многолетнемёрзлые грунты
- •2.3. Состав земной коры
- •2.3.1. Природные минералы
- •2.3.1.1. Общие сведения
- •2.3.1.2. Генезис и свойства минералов
- •2.3.1.3. Кристаллохимическая классификация минералов
- •2.3.2. Горные породы
- •2.3.2.1. Магматические породы
- •2.3.2.2. Осадочные породы
- •2.3.2.3. Метаморфические породы
- •2.3.3. Антропогенные образования
- •2.4. Расход продуктов земной коры
- •Глава 3. Грунтоведение
- •3.1. Концепция грунтоведения
- •3.2. Общие сведения о составе грунтов
- •3.3. Твёрдые компоненты грунтов
- •3.3.1. Силикаты природные (первичные)
- •3.3.2. Соли простые
- •3.3.3. Сульфиды природные
- •3.3.4. Минералы глинистые
- •3.3.4.2. Связи между минералами
- •3.3.4.3. Виды минералов
- •3.3.5 Вещества органо-минеральные
- •3.3.6. Лёд в поровом пространстве
- •3.3.6.1. Строение, виды и свойства льда
- •3.3.6.2. Мельтинг льда и режеляция воды
- •3.4. Жидкие компоненты грунтов
- •3.4.1. Вода – основная составляющая жидкого компонента
- •3.4.2. Классификация воды, пара и льда в поровом пространстве грунтов
- •3.4.2.1. Вода связанная (аномальная)
- •3.4.2.2. Вода переходного типа (от связанной к свободной)
- •3.4.2.3. Свободная вода (обычная)
- •3.4.2.4. Водяной пар (газообразная вода)
- •3.4.2.5. Лёд (твёрдая модификация воды)
- •3.5. Газообразные компоненты грунтов
- •3.5.1. Газы геологические
- •3.5.2. Газы подземные
- •3.5.3. Газы биогенные
- •3.5.4. Газы техногенные
- •3.5.5. Влияние газов на свойства грунтов
3.4.2.2. Вода переходного типа (от связанной к свободной)
Вода второго класса переходного типа (от связанной к свободной), по классификации Р.И. Злочевской, ранее – по А.Ф. Лебедеву, называлась рыхло связанной водой. Эта переходная вода в меньшей степени подвергается действию поверхностных сил и удерживается в капиллярах вблизи поверхности грунтовых агрегатов за счёт более слабых связей. Поэтому её структура менее искажена и подразделяется на осмотически поглощённую (шифр 2.1), капиллярную в порах (2.2). Сюда же добавим мельтинговую (2.3). Первая из них (2.1) обитает в двойном электрическом слое, в т.ч. внутренний слой адсорбирован связанной водой (2.1.1) и находится в зоне влияния отрицательно заряженной поверхности минерала. Местоположение этого вида воды позволяет ей проявлять осмотическое свойство, т.е. под действием градиента электрических зарядов проникать через слой связанной воды в направлении к минеральной поверхности.
Второй вид воды (2.2) переходного типа, как было названо выше, формируется в порах диаметром от 10-3 до 10… мкм за счёт капиллярного давления и удерживается в горной породе силами водных менисков (силами поверхностного натяжения). Различают восходящую (2.2.3) и подвешенную (2.2.4) разновидности воды в грунтовых капиллярах.
Третий вид воды переходного типа назван нами мельтинговой водой, возникающей в результате таяния льда под гипердавлением (2.3.5), что описано выше (гл. 2.3.6.2) применительно к эксперименту Д.Т.Боттомли.
3.4.2.3. Свободная вода (обычная)
Обычная свободная вода, как компонент гидросферы (гл. 1.1.3), относится к третьему классу и подразделяется на 7 видов: безнапорная, условно «стоячая» замкнутая, напорная, термальная подземная, незамёрзшая в мёрзлых грунтах, тяжёлая и роса.
Безнапорная вода (3.1) укрывает земную поверхность, является самотечной и представляет собой аккумулятор атмосферных осадков, а также стоков. В водоёмах и накопителях собирается вода, имеющая свободную поверхностную площадь (зеркало). Относится к разновидности воды 3.2.2. В деятельном слое грунтов вода как бы защемляется в порах, кавернах, полостях, трещинах (3.2.3). Обе разновидности образуют условно стоячий замкнутый вид воды 3.2.
Напорная вода (3.3) имеет естественный (артезианский) напор (3.3.4) либо попадает в условия принудительного напора для транспортировки и решения технических задач (3.3.5), например, диспергация (размыв) грунта струёй воды, гидротранспорт грунта и др.
Особый вид воды (3.4) являет подземная термальная. Другой особой водой является вода (3.5) незамёрзшая, которая образуется, например, в многолетнемёрзлых грунтах за счёт понижения температуры замерзания под давлением. Тяжёлая вода (3.6) тоже относится к особой, которая в качестве примесей может присутствовать в обычной воде.
Интересное явление представляет роса (3.7), которая оседает в виде капелек на поверхности земли, в карьерах, котлованах и на растениях. Роса образуется при положительной температуре в ясную погоду и при слабом ветре. Вечером, ночью либо рано утром воздух охлаждается и водяной пар конденсируется на поверхности, температура которой ниже точки росы вследствие потери тепла излучением. Вскоре роса испаряется, подтверждая обратимый фазовый переход системы: пар – вода – пар. Количество осадков в виде росы в среднем составляет 0,3 мм за ночь, что достаточно лишь для смачивания поверхности.