- •Содержание Лекция 1. Введение. Общие сведения о Земле.
- •1.1. Инженерная геология (иг), ее задачи и содержание. Иг как наука о рациональном использовании и охране геологической среды
- •1.2.Общие сведения о Земле
- •Лекция 2. Минералы и горные породы. Процессы их образования, классификации, основные свойства.
- •2.1. Определения и основные сведения.
- •2.2. Магматические горные породы (мгп)
- •2.3.Осадочные горные породы (огп)
- •2.3.1. Обломочные огп
- •2.3.2. Глинистые огп
- •2.3.3. Химические и биохимические огп
- •2.4. Метаморфические горные породы (ммгп)
- •Лекция 3. Основы геохронологии. Эндогенные процессы.
- •3.1. Абсолютный и относительный возраст горных пород. Геохронологическая шкала.
- •3.2. Тектонические движения (тд) и дислокации.
- •3.3. Платформы и геосинклинали
- •3.4. Сейсмические явления – землетрясения
- •Лекция 4. Основы грунтоведения
- •4.1. Строительная классификация грунтов
- •4.2. Физические показатели, их использование в классификациях грунтов
- •4.3. Состав дисперсных грунтов
- •4.4. Структура и структурные связи. Природное и нарушенное состояния грунтов. Сжимаемость и прочность грунтов
- •Лекция 5. Подземные воды
- •5.1.Общие сведения и значение подземных вод (пв)
- •5.2. Физические свойства и химический состав пв
- •5.3. Виды пв по условиям залегания
- •5.4.Закономерности движения подземных вод
- •Лекция 6. Экзогенные процессы. Выветривание и элювий. Геологическая работа атмосферных вод
- •6.1. Выветривание, его виды
- •6.2. Кора выветривания и элювиальные отложения
- •6.3. Геологическая работа атмосферных вод
- •Лекция 7. Геологическая работа рек и аллювиальные отложения
- •Лекция 8. Геологическая деятельность морей, озер и болот
- •8.1. Геологическая деятельность морей и морские отложения
- •8.2. Озера и озерные отложения
- •8.3. Болота и болотные отложения. Строительная оценка болот
- •Лекция 9. Геологическая работа ледников и ледниковые отложения
- •Лекция 10.Геологическая работа ветра. Образование и свойства эоловых отложений. Человек как геологический фактор. Техногенные отложения.
- •10.1. Геологическая работа ветра и эоловые отложения
- •10.2. Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения
- •Лекция 11. Геологические процессы, обусловленные действием поверхностных и подземных вод
- •Лекция 12. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести
- •12.1. Обвалы
- •12.2. Осыпи
- •12.3. Оползни
- •12.4. Горное давление и сдвижение горных пород
- •13.1. Сезонное промерзание и морозное пучение грунтов
- •13.2. Вечная мерзлота. Общие сведения и классификации.
- •13.3. Геологические процессы и явления в области вечной мерзлоты
Лекция 4. Основы грунтоведения
4.1. Строительная классификация грунтов
Изложенное в л.№2 показывает, что породы, по условиям образования относящиеся к различным группам, могут обладать прочностью одного порядка: например, гранит (МГП), мрамор (ММГП), песчаник с кремнистым цементом (ОГП). С другой стороны, в группе ОГП сжимаемость торфа на 3 – 4 порядка выше, чем твердой глины или аргиллита.
Поэтому по строительным свойствам выделяются следующие группы пород: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые и особые.
К скальным и полускальным относятся породы с прочными кристаллизационными или цементационными связями отдельных частиц. Практически это все МГП, ММГП, ОГП обломочные цементированные, аргиллиты, алевролиты, химические и биохимические ОГП. Формальным критерием для выделения полускальных является меньшая прочность (расчетное сопротивление сжатию R < 5 МПа).
Три следующих группы представляют собой дисперсные (раздробленные) породы, состоящие из твердых частиц и пор, заполненных жидкостью (обычно вода) и газом (обычно воздух, иногда метан, сероводород и др.) В некоторых случаях присутствуют микроорганизмы, бактерии (биота). Таким образом, дисперсные грунты представляют собой многокомпонентные системы (обычно трехфазные) и их строительные свойства определяются как свойствами отдельных составных частей (компонент или фаз), так и их соотношением. Детально они изучаются в грунтоведении.
В последнюю группу особых объединены породы, обладающие тем или иным особым, характерным только для них свойством. Это, например, торф, лесс, мерзлые грунты.
4.2. Физические показатели, их использование в классификациях грунтов
Соотношение составных частей грунта можно охарактеризовать тремя основными физическими показателями:
Плотность ρ – отношение массы образца к его объему (обычно ρ= 1,5 …2,2 т/м3); плотность частиц грунта ρs – отношение массы частиц к их объему (обычно ρs = 2,5…2,7 т/м3); влажность ω – отношение массы воды в пробе к массе частиц. Обычно влажность значительно меньше единицы, но для торфа возможно и ω > 1, причем намного больше.
На практике часто используются показатели, которые можно рассчитать по основным, например:
- плотность сухого грунта d - отношение массы частиц к объему (пробы) грунта;
- пористость n – отношение объема пор ко всему объему; пористость можно рассчитать по введенным показателям: n = 1 - d/s;
- коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему частиц, причем n и е взаимосвязаны: е = n/(1- n);
- степень влажности Sr – отношение объема воды к объему пор; если поры грунта полностью заполнены водой, то Sr = 1 и такая влажность представляет собой полную влагоемкость, или водопоглощение грунта.
Значения пористости или коэффициента пористости позволяют характеризовать состояние грунта по плотности – плотное, средней плотности или рыхлое. По значению Sr грунты подразделяются на маловлажные (Sr <0,5), водонасыщенные (Sr > 0,8) и влажные при значении в указанном интервале.
Для глинистых грунтов, кроме приведенных, важными показателями являются влажности, соответствующие верхней и нижней границам пластичности, получившие названия верхнего и нижнего пределов пластичного состояния грунта, или, соответственно, его пределов раскатывания ωp и текучести ωL. Их разность называется числом пластичности; это интервал влажности, в котором глинистая порода находится в пластичном состоянии.
Для большинства глинистых пород число пластичности Ip тесно связано с содержанием глинистой фракции. Поэтому на практике используется классификация: при Ip< 0,07 грунт супесь, при Ip > 0,17 – глина; при изменении числа пластичности в указанном интервале грунт- суглинок.
Консистенция, т.е. состояние глинистого грунта по отношению к пределам пластичности, оценивается показателем текучести IL= (ω – ωp)/(ωL – ωp). Очевидно, при IL < 0 консистенция твердая, при IL > 1 – текучая, а в интервале от 0 до 1, т.е. при пластичной консистенции для суглинков и глин выделяют еще состояния полутвердое, тугопластичное, мягкопластичное и текучепластичное (с шагом IL, равным 0,25).