Контрольная работа по теме "Геология"

Пипеточный и ареометрический  методы широко применяют для проведения гранулометрического анализа глинистых грунтов. Определение степени глинистости грунта и отнесение его к той или иной разновидности производится по данным определения числа пластичности.

 

ВОПРОС 6

Грунты с коагуляционной структурой являются трехфазными системами: поры в грунтовом скелете заполнены водой и воздухом. Пористость и влажность грунта решающим образом влияют на его состояние. С увеличением плотности пористость грунта уменьшается, а прочность возрастает; кроме того, уменьшаются деформируемость, водопроницаемость, набухание и морозное пучение, что повышает прочность и устойчивость земляного полотна. 
Процесс уплотнения с точки зрения физики можно разделить на два этапа: на первом — жидкая фаза играет роль смазки, облегчая перемещение грунтовых частиц; на втором — водные пленки, окружающие пылеватые и особенно глинистые частицы, обеспечивают грунту надлежащие связность и прочность. Возрастает роль упругого сжатия водных пленок, определяющего возможность дальнейшего уплотнения. 
Общеизвестны два механизма упругого деформирования пленок жидкой фазы в зонах контакта между минеральными частицами: первый связан с упругим сжатием пленки, деформирующейся, как упругое тело; второй обусловлен уменьшением водных пленок в контактах грунтовых частиц вследствие выжимания воды. При повышении уплотняющей нагрузки в зонах контактов часть рыхлосвязной воды пленок выжимается в поровое пространство. С уменьшением нагрузки толщина водных пленок увеличивается и минеральные частицы раздвигаются под их расклинивающим действием. 
Значит, основным положением теории уплотнения является учет влияния свойств жидкой фазы на степень уплотняемости и прочности коагуляционных, т. е. связных грунтов. Цель уплотнения — достичь требуемой плотности грунта, заданных показателей прочности и устойчивости (модуль упругости, коэффициенты трения и сцепления), снизить водопроницаемость и набухание грунта. 
При малой влажности связная вода водных пленок находится в зоне действия межмолекулярных сил притяжения минеральных частиц. Эти силы изменяют структуру воды. Плотность такой связной воды больше единицы, температура замерзания ниже нуля и свойства ее приближаются к свойствам упруго-вязких тел. 
При уплотнении происходит взаимное смещение частиц грунта и плотность их повышается. При небольшой влажности грунта и тонких водных пленках, смазывающее действие воды не проявляется, затрудняется уплотнение.Увеличение влажности сопровождается увеличением толщины пленок воды, а потому уменьшением их прочности и вязкости. Уменьшаются силы трения между грунтовыми частицами, улучшается их уплотняемость, но понижаются модуль упругости и сопротивление сдвигу. 
Когда влажность грунта возрастает до границы текучести, толщина водных пленок достигает максимума. В порах появляется свободная вода и грунт переходит в текучее состояние. Уплотнение возможно только за счет выжимания свободной воды, что требует больших усилий. Поэтому существует определенное значение влажности, при котором достигается максимальное уплотнение грунта при данной нагрузке. 
Надлежащее уплотнение позволяет уменьшить толщину одежды — наиболее ответственной и дорогостоящей части улицы и городских дорог, а также обеспечить работу дорожных одежд в пределах упругой стадии независимо от сезона года.

ВОПРОС 7

Физические свойства грунтов можно подразделить на общие физические, физико-механические, водные и тепловые. К числу общих физических относят удельный вес, объемный вес, пористость и удельная поверхность. Наиболее важными физико-механическими свойствами являются пластичность, липкость, усадка, набухание, связность и сопротивляемость нагрузкам.

Еще к физическим свойствам грунта относятся: естественная влажность, пределы текучести и раскатывания, число пластичности и показатель текучести (консистенция).

ВОПРОС 8

Плотность грунтов характеризует их состояние. Это одно из наиболее важных физических свойств грунта. Плотность вычисляется соотношением массы грунта к занимаемому им объёму. Инженерная геология определяет плотность грунтов по нескольким составляющим: плотностью грунта ρ, плотностью твёрдых частиц грунта ρs и плотностью скелета ρd. Обычно плотность грунтов определяют в г/см3 или кг/м3.

Плотность грунтов (ρ) – это его объемная масса или плотность влажного материала. Она выражается в массе единичного объема при естественной влажности грунта и при ненарушенном природном положении. Плотность грунтов зависит от характера сложения, минеральных составляющих грунта, а также пористости и влажности грунта. При увеличении количества минеральных примесей плотность грунтов увеличивается, а при увеличении количества веществ органического происхождения плотность уменьшается. При отборе грунта для исследования необходимо учитывать, что грунт должен быть постоянно влажным. Это важное условие, которое поможет более точно и эффективно исследовать грунт. Плотность может широко варьироваться (от 1,30 до 2,20 г/см3). Непостоянным также будет удельное давление на грунт. Грунты, содержащие цементационные и кристаллизационные связи в частичках обладают значительно более высокой плотностью. Эта плотность приближена к плотности твердых частиц с малой степенью пористости.

Плотность скелета грунтов (ρd) представляет собой массу твердых элементов на единицу объема грунта при естественной ненарушенной структуре. Удельное давление на грунт будет зависеть от пористости и минерального состава.

См. формулы в журнале.

ВОПРОС 9

Влажностью  грунтов называют количество содержащейся в его порах воды, выраженное в процентах, к массе грунта, высушенного до постоянной массы при 105 градусах. Влажность грунта – величина переменная и может колебаться в широких пределах. Чем более мелкозернист грунт, тем в более широких пределах может изменяться его влажность. Влажность является важной характеристикой состояния грунта и должна учитываться при определении многих показателей свойств грунта (удельный и объемный вес, пластичность, липкость и т.д.). Влажность определяют весовым методом, т.е. путем определения потери массы при высушивании навески грунта при температуре 105 градусов до постоянной массы.

ВОПРОС 10

Производными характеристиками грунтов являются плотность скелета грунта, пористость, степень влажности. Их можно вычислить по формулам, зная основные характеристики грунтов. 
Гранулометрический состав грунта характеризует процентное содержание по весу грунтовых частиц различной крупности в единице объема грунта. 
По размеру (диаметру d) грунтовые частицы принято подразделять на следующие фракции:

В природе грунты могут состоять из смешанных фракций. Тогда меняется и название грунтов. Они могут  называться гравийно-песчаные, супесчаные, суглинистые, глины с валунами и  с гравием и т. д.

См. расчеты формул в рабочем журнале. 

ВОПРОС 11

Грунт— любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Различают:

• скальные и полускальные грунты — монолитные грунты с жесткими структурными связями;
• дисперсные грунты — раздельнозернистые грунты без жестких структурных связей: связные - глинистые, и несвязные - песчаные и крупнообломочные.

Грунты могут быть использованы в качестве оснований зданий и различных инженерных сооружений, материала для сооружений (дорог, насыпей, плотин), среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Условная граница между скальными  и полускальными грунтами принимается  по прочности на одноосное сжатие (Rc ≥ 5 МПа — скальные грунты, Rc < 5 МПа — полускальные грунты).

Грунт дисперсный — грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Структура грунта — пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.

Текстура грунта — пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др.).

Состав грунта вещественный — категория, характеризующая химико-минеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

Органическое вещество — органические соединения, входящие в состав грунта в виде неразложившихся остатков растительных и животных организмов, и также продуктов их разложения и преобразования.

Грунт глинистый — связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip >= 1.

Песок — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Ip = 0).

Грунт крупнообломочный — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Ил — водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости е >= 0,9, текучую консистенцию IL > 1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50 % по массе.

Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию IL > 1, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе.

Торф — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ.

Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.

Почва — поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) εsw >= 0,04.

Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки εsl >= 0,01.

Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения εfh >= 0,01.

 

ВОПРОС 12

Классификация глинистых грунтов по числу пластичности I p :
Разновидность глинистых грунтов				Чисто пластичности
Супесь				1 - 7
Суглинок				7 - 17
Глина				> 17
Классификация глинистых грунтов по гранулометрическому  составу   и числу пластичности I p :
Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности I p			Содержание  песчаных частиц (2-0,5 мм), % по массе
Супесь:
песчанистая	1 - 7			> = 50
пылеватая	1 - 7			< 50
Суглинок:
легкий  песчанистый	7 - 12			> = 40
легкий  пылеватый	7 - 12			< 40
тяжелый песчанистый	12 - 17			> = 40
тяжелый пылеватый	12 - 17			< 40
Глина:
легкая  песчанистая	17 - 27			> = 40
легкая  пылеватая	17 - 27			< 40
тяжелая	> 27			не регламентируется
Классификация глинистых грунтов по наличию  включений:
Разновидность глинистых грунтов		Содержание  частиц крупнее 2 мм, % по массе
Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем)		15 - 25
Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные)		25 - 50
5. Классификация  глинистых грунтов по показателю  текучести IL :
Разновидность глинистых грунтов		Показатель  текучести I L
Супесь:
твердая		< 0
пластичная		0 - 1
текучая		> 1
Суглинки  и глины:
твердые		< 0
полутвердые		0 - 0,25
тугопластичные		0,25 - 0,50
мягкопластичные		0,50 - 0,75
текучепластичиые		0,75 - 1,00
текучие		> 1,00
Классификация глинистых грунтов по относительной  деформации набухания без нагрузки Esw :
Разновидность глинистых грунтов			Относительная деформация набухания без нагрузки Еsw, д. е.
Ненабухающий			< 0,04
Слабонабухающий			0,04 - 0,08
Средненабухающий			0,08 - 0,012
Сильнонабухающий			> 0,12
7. Классификация  глинистых грунтов по относительной  деформации просадочности Е  sl :
Разновидность глинистых грунтов			Относительная деформация просадочности Esl, д. е.
Непросадочный			< 0,01
Просадочный			> = 0,0