Структурные связи химической природы.

Близки к внутрикристаллическим связям минерала, возникают или при непосредственном контакте минеральных зерен или при заполнении пространства между зернами прочным цементирующим веществом, которое скрепляется за счет химических связей с наружными плоским сетками кристаллической решетки цементируемых зерен.

Химическая связь – самая прочная, не уступает по прочности, прочности самих минералов.

Возникает

У магматических пород в процессе формирования самих минеральных зерен, т.е. в процессе затвердевания и кристаллизации.

У метаморфических – в процессе перекристаллизации.

У осадочных сцементированных – в результате инфильтрации растворов и выпадении из них солей, которые заполняют поровое пространство, а также на контактах между зернами.

Характерные особенности: проявляются на расстоянии до 3,5Å, характеризуются высокой энергией до 1200 кДж/моль.

Структурные связи физической и физико-химической природы.

В тонкодисперсных, несцементированных или слабосцементированных (мел, мергель, диатомит, опока, трепел).

Образование структурных связей физической и физико-химической природы связано с высокой удельной поверхностью твердой компоненты и явлению на границе минерал-вода.

Порядок энергии структурных связей.

Молекулярные – силы электромагнитной и электростатической природы: прочность илов и нелитифицированных глин обусловлена только молекулярными силами, не превышает 10^-4 Па. Подобная прочность может быть обусловлена электростатическим взаимодействием, которое возникает у частиц при определенных условиях за счет жесткого дипольного момента. Прочность контакта составляет 10^-10 Н.

Все структурные связи обусловленные молекулярной, электростатической и капиллярные взаимодействия не сопоставимы с химическим взаимодействием.

Влияние проявляется неодинаково в зависимости от условий. В зависимости от твердой и жидкой компоненты характер прочности структурной связи неодинаков.

Структурные связи механической природы.

Характерны для крупнообломочных пород: пески и более крупные. Присутствует чисто механическое зацепление за счет неровности поверхности зерен. Величина зацепления повышается с крупностью, неоднородностью минерального состава и угловатостью.

Контактные взаимодействия.

Прочность любой гп определяется функцией 2 параметров – прочности единичного компонента и количества контактов на единицу площади поверхности разрушения.

Прочность единичных контактов зависит от сил, действующих на контакты.

По своей природе в гп можно выделить несколько основных типов контактов:

1. Фазовый

2. Цементационный

3. Коагуляционный

4. Переходный

5. Зацепления

Мелкозернистые породы более прочные при прочих равных условиях (одинаковом минеральном составе).

• Структура грунтов.

Структура (по Заварицкому) применительно к изверженным породам – под структурой подразумеваются те особенности строения гп, которые обусловлены размерами, формой и взаимными отношениями составных частей пород (минералов, а также стекла). Текстура – ткань, соединение.

В иг в понятие структуры вводится новый признак – характер связи между структурными элементами грунта.

Характер связи между структурными элементами во многом зависит от размера частиц и определяет особенности их поведения. Таким образом, в грунтоведении по Сергееву:

Под структурой грунта понимается размер, форма, характер поверхности, количественное соотношение и его элементов (отдельных зерен, частиц, агрегатов, стекла) и характер их взаимодействия друг с другом.

Один из основных структурных признаков – размер структурных элементов.

Крупнообломочные - n10 см

Песчаные, метаморфические, магматические – 0,01-n1 мм

Тонкодисперсные – n мкм

Кроме термина структура применяют термин – микро-, мезо- и макроструктура.

В грунтоведении также как в петрографии широко используется деление структур грунтов по особенностям структурных элементов – размеру, раскристаллизованности, отсортированности, морфологическим характеристикам и т.д.

Исходя из этого признака среди глубинных магматических пород выделяются полнокристаллические, равномерно зернистые, средне-, крупнозернистые или порфировидные неравномерно-зернистые структуры с мелко и среднезернистой основной массой.

Эффузивные породы обычно имеют скрытнокристаллическую или стекловатую (афанитовую структуру). Могут быть порфировидными с неполнокристаллической или стекловатой основной массой. Характерной особенностью метаморфических пород является их полнокристаллическая структура. Минеральные зерна уплощены и хорошо ориентированы в одном направлении, поэтому все структуры метаморфических пород относят к числу кристаллобластических, а по соотношению размеров слагающих элементов структуры подразделяются на однородные и неоднородные (порфиробластовые).

Структуры осадочных сцементированных пород определяются размером и формой слагающих их обломков.

Подразделяется на

псефитовые – крупнообломочные

псаммитовы – среднеобломочные (песчаные)

алевритовые – пылеватые

пелитовые – тонкообломочные или глинистые

Исключительно большое значение при описании обломочных структур имеет описание цемента: состав, тип, строение, взаимоотношение с обломочными частицами.

Различают несколько типов цемента:

1. Базальный

2. Поровый

3. Контактный

Большое разнообразие структур у обломочных несцементированных пород (учитывается размер, форма, количественное соотношение).

Среди крупнообломочных выделяются валунные или каменистые (в зависимости от окатанности), галечниковые или щебнистые, гравийные или дресвяные структуры.

Структуры глинистых и лессовых пород определяются взаимоотношением и характером взаимосвязи обломочных зерен (песчаные, пылеватые) и частиц глинистых минералов. А т.к. глинистые частицы находятся в агрегированном состоянии, то выделение структур глин и лессовых пород не совсем правильно (название для глинистых пород и глинистого минерала, происходит объединение терминов структура и текстура, т.к. отдельно выделить сложно).

Петрографический признак выделения структур в инженерной геологии не дает полного представления о структуре грунтов, т.к. не содержит характеристики структурных связей, а этот показатель является основным показателем структуры, поэтому в иг кроме петрографических структур проводится их подразделение по характеру структурных связей. В основу такого подразделения берется преобладающий тип контактов, который в целом и определяет характер структурных связей, а следовательно прочность, деформацию и т.д.