6. Основы геоморфологии.

Геоморфология – наука о рельефе земной поверхности, его происхождении и развитии. Рельеф рассматривается как совокупность всех форм земной поверхности - возвышений, равнин и углублений. Он играет огромную роль на Земле в перераспределении тепла и влаги, подземных и поверхностных вод , накоплении отложений различных наносов и т.д.

Роль рельефа в строительстве зданий и сооружений трудно переоценить. Он влияет на размещение и характер проектируемых зданий и сооружений, трассирование авто - железных дорог, прокладку оросительных и судоходных каналов и т.д. При инженерно- геологическом картировании рельеф определяет выделение инженерно–геологических областей в границах более крупных единиц - регионов.

Формы рельефа состоят из элементов, к которым относятся поверхности, линии и точки. Поверхности подразделяются на горизонтальные, наклонные, вогнутые, выпуклые и сложные. Различают линии водораздельные, водосливные, подошвенные и бровки. Наибольшая высота участка в данной местности называется вершиной, наиболее низкая точка понижений рельефа называется донной. Дно понижения гребней хребтов носит название перевальных точек. Различают две группы форм рельефа: положительную (выпуклую по отношению к плоскости горизонта) и отрицательную (вогнутую). К положительным формам рельефа относятся: гора, горный хребет, горный кряж, нагорье, плоскогорье, плато, гряда, увал холм. Отрицательными формами рельефа являются: котловина, долина, балка, овраг. Формы рельефа по происхождению разделяются на тектонические, эрозионные и аккумулятивные.

Важное значение для характеристики рельефа местности имеют его размеры, как существенно влияющие на условия строительства, характеризующие природные геологические явления и инженерно – геологические процессы.

Существуют три типа рельефа: равнинный, горный и холмистый. Холмистый рельеф – рассматривается как переходный между равнинным и горным. Равнины – представляют собой рельеф, который характеризуются малыми колебаниями высот до 200м. Различают следующие виды равнин по отношению к уровню моря: отрицательные (впадины, депрессии и т.д.), лежащие ниже уровня моря; низменные расположенные в пределах 0-200м над уровнем моря. Возвышенные выше 200-500м над уровнем моря и нагорные с отметками 500м. Горный рельеф – крупные возвышенности с относительной высотой более 200м (горы, хребты и понижения в виде долин, впадин, котловин и т.д.) .

Горы по происхождению подразделяются на тектонические, образующиеся в условия тектонических нарушений земной коры; вулканические и эрозионные, являющиеся результатом расчленения древних аккумулятивных равнин из-за их поднятия.

Вопросы для самоконтроля.

1. Геоморфология что за наука?

2. Роль рельефа на Земле?

3. Формы рельефа по происхождению?

4. Какие типы рельефа?

Лекция 5.

7. Основы грунтоведения.

Грунты рассматриваются как горная порода (а так же отходы производственной и хозяйственной деятельности человека), представляющая собой многокомпонентную систему, использующуюся как основание, среда или материал для возведения зданий инженерных сооружений. Инженерно -геологические свойства горных пород во многом определяются принадлежностью к тому иному генетическому типу. Генетический тип представляет собой совокупность отложений, являющихся результатом работы различных геологических агентов.

Наиболее важными являются физические, физико-механические и физико-химические свойства грунтов. Группа физических и физико-механических показателей характеризует свойства грунтов, необходимых для расчетов состояния и прогноза поведения грунтов под нагрузкой в тех или иных условиях. Физико–химические свойства горных пород определяются обменной способностью и явлением ионного обмена.

В зависимости от характера структурных связей, происхождения, условий образования, состава и строительных свойств, грунты подразделяются на следующие основные классы.

Класс скальных грунтов –грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические (граниты, сиениты, липариты, порфиры, базальты, и др.) метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы и др.), осадочные сцементированные (конгломераты, брекчии, песчаники и др.) и искусственные, преобразованные в природном залегании грунты (трещиноватые типа магматических, метаморфических, осадочных сцементированных и др.)

Прочность скальных грунтов на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии более 5 МПа. Наиболее высокой прочностью обладают магматические породы (80-401 МПа), метаморфические образования (100-300 МПа). Скальные грунты осадочного происхождения характеризуются широкой изменчивостью прочности на сжатие 6-120 МПа.

Важной характеристикой скальных пород является их отношение к воде – размягчение и растворение. Наличие трещиноватости требует учитывать при оценке прочности.

Класс нескальных грунтов – грунты без жестких структурных связей, которые подразделяются на :крупнообломочные – валунные (частиц крупнее 200 мм более 50%), галечные (частиц крупнее 10 мм более 50%) и гравийные (частиц крупнее 2 мм более 50%) ; песчаные – песок гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий и пылеватый; глинистые – подразделяются на супеси, суглинки и глины; биогенные (озерные, болотные и др.), к которым относятся илы, торфы; почвы (тундровые, подзолистые, лесостепные, черноземные и др.); искусственные грунты – уплотненные в природном залегании (типы песчаных, пылеватых и глинистых биогенных грунтов и почв), насыпные и намывные.

Прочность крупнообломочных грунтов зависит от слагаемых пород и плотности укладки. Наибольшую прочность имеют магматические породы, наименьшую – осадочные. Крупнообломочные грунты не поддаются уплотнению, обладают большой водопроницаемостью. В целом эти грунты являются надежным основанием зданий и сооружений.

Песчаные грунты высоко водопроницаемые проницаемые, под давлением уплотняются незначительно. Рыхлые пески интенсивно уплотняются под воздействием фильтрующей воды и с помощью вибраторов. Наибольшей прочностью обладают пески с преобладанием твердых, стойких к воде минералов (кварц, полевые шпаты и др.) В большинстве случаев песчаные грунты являются надежным основанием зданий и сооружений.

Глинистые грунты в зависимости от содержания глинистых частиц получили соответствующие названия (табл. 4).

Таблица 4

Классификация грунтов

Наименование грунтов.	Содержание глинистых частиц, %
Пески.	До 3
Супесчаные.	От 3 до 12
Суглинистые.	От 12 до 18
Тяжелые суглинистые.	От 18 до 25
Глины.	Более 25

На свойства глинистых грунтов как дисперсных тел, значительное влияние оказывает влажность, с увеличением которой, как правило, механические характеристики резко ухудшаются. К водно-физическим свойствам глинистых грунтов относится пластичность, набухание, усадка размокание и липкость.

Усадкой называется свойства глинистых грунтов уменьшаться в объеме при высыхании. Грунт переходит в твердое или полутвердое состояние, появляются трещины и нарушаются структурные связи, прочность грунта резко снижается.

Набухание глинистого грунта обуславливается увеличением его объема при поглощении воды. Набухание сопровождается утолщением пленок связанной воды, увеличением расстояний между частицами и общим объемам грунта. Это вызывает развитие давления набухания в пределах 0,3-0,5 МПа, что представляет опасность для малонагруженных фундаментов.

Размокание характерно для глинистых грунтов, погруженных в воду. При этом резко уменьшаются прочность и устойчивость.

Липкостью грунтов называется способность их прилипать к различным материалам. Такая способность обусловлена вязкостью пленок рыхлосвязанной воды. При строительной оценке глинистых грунтов липкость является отрицательным качеством.

Заторфованные грунты имеют различные свойства в зависимости от степени минерализации заторфованных слоев и вида залегания торфяных залежи. Эти грунты имеют высокую влажность, обладают существенной изменчивостью и анизотропией прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик.

Почвы по зерновому составу являются суглинками или супесями и образуются под воздействием всех видов выветривания, в т.ч. организмами. Мощность почвенного слоя 40-50см. Почвы в следствие размокаемости из-за низкой прочности не используются в качестве оснований сооружений.

Искусственные грунты создаются в результате строительной и производственной деятельности человека или путем целенаправленного улучшения свойств определенных видов грунтов.

Насыпные грунты могут специально создаваться в строительных целях (грунтовые подушки, насыпи, дамбы и др.) или образуются в результате производственной или культурно – бытовой деятельности человека.

Возможность использования насыпных грунтов в качестве оснований сооружений должна рассматриваться в каждом случае конкретно в зависимости от мощности слоя, плотности, состава и т.д.

Крупность частиц грунта является определяющим фактором его физических и механических свойств. Относительное содержание в грунте частиц различной крупности, выраженные в процентах от общей массы пробы сухого грунта, определяется с помощью гранулометрического анализа. Гранулометрический анализ песчаных грунтов производят рассевом на ситах размером ячеек в 10;5;2;1;0,5;0,25;0,1мм. Используя классификационную табл.5, по результатам гранулометрического анализа определяют наименование песчаного грунта по крупности и рассчитывают коэффициент неоднородности , где d₆₀ –диаметр частиц, мельче которых по массе в данном грунте содержится 60%; d₁₀ – диаметр частиц, мельче которых по массе в данном грунте содержится 10%. При к наименованию песков гравелистых, крупных и средней крупности добавляется термин «неоднородный»..

Таблица 5.