Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Декабря 2011 в 06:02, курс лекций
16 тем.
Холмистый рельеф представляют собой поверхность земли, на которой часто чередуются возвышенности (холмы) с высотами не более 200 м и понижения в виде ложбин и котловин. Холмистый рельеф нередко занимает большие площади и представляет собой переходный тип рельефа между равнинным и горным.
Горный рельеф представляет собой крупные с относительной высотой более 200 м возвышенности (горы, хребты) и понижения (долины, впадины, котловины). По происхождению горы принято делить на тектонические, вулканические и эрозионные.
Грунты – это горные породы, находящиеся в сфере действия инженерных сооружений. Грунтоведение изучает, в основном, нескальные грунты, такие как рыхлые и глинистые породы. Массивные (скальные) грунты достаточно прочные со строительной точки зрения. Рыхлые и глинистые грунты характеризуются отсутствием жестких связей между частицами и обладают непостоянными физико-механическими свойствами. Основой рыхлых грунтов являются твердые минеральные частицы, создающие каркас грунтов. Поры грунтов занимают газы и вода. Твердые частицы бывают органические и минеральные. Минеральные частицы состоят из первичных, которые перешли в состав грунта из материнской породы, и вторичных, образовавшихся уже после образования грунта. Первичные представляют собой обломки кварца, чешуйки слюды, вторичные – это глинистые минералы. Грунты, содержащие органические вещества называются торфом и гумусом.
Торф – полуразложившаяся масса растительных остатков.
Гумус – органо-минералогическое соединение, связанное с жизнедеятельностью микроорганизмов. Грунт характеризуется гранулометрическим составом. Это разделение частиц по крупности зерен. Крупность зерен определяет путем просеивания через сито определенного размера.
Грунты характеризуются следующими свойствами: удельным весом, пористостью. В грунте значительное место занимают поры, пустоты, трещины. Это связанно с условиями происхождения грунтов.
1.
Пористость – это суммарный объем всех
пор в единице объема грунта. Определяется
по формуле:
где n – пористость породы; Vn – объем пустот породы, см3; V – объем занимаемый породой, см3.
Величина пористости зависит от грунта – чем мельче частицы, тем меньше пористость.
2.
Объемное соотношение пустот и твердых
частиц в грунте выражается коэффициентом
пористости
где Vч – объем твердых частиц.
3.
Удельный вес скелета
грунта g – это масса грунтовых частиц
в единице объема грунта в ненарушенном
состоянии, без воды в порах. Определяется
по формуле:
где g– ускорение свободного падения.
5.
Удельный вес скелета
грунта gd – отношение веса частиц
высушенных при температуре 100…1050С
до постоянного веса. Удельный вес зависит
от минерального состава.
где w– влажность грунта.
В
зависимости от gуд и gск,
можно определить пористость грунта:
7.3 Классификация грунтов по их строительным свойствам
В зависимости от состава и строительных свойств грунты подразделяются на основные классы.
1)
Скальные – магматические (
2) Полускальные – трещиноватые, сильно выветренные скальные породы, а так же осадочные породы (гипс, мел).
3)
Крупнообломочные –
4) Песчаные – сыпучие в сухом состоянии грунты. не обладают свойствами пластичности и cодержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм .
5) Глинистые - связанные в сухом состоянии грунты, для которых число пластичности больше единицы (супеси, суглинки, глины).
6)
Почвы – это особый вид горных
пород, отличительной чертой
7) Искусственные грунты – это грунты созданные в результате строительной и производственной деятельности человека, а так же грунты, свойства которых целенаправленно улучшены человеком. Они разделяются на насыпные и улучшенные.
8) Насыпные – представляют собой искусственные образования созданные в строительных целях, являются следствием деятельности человека. Строительные насыпи создаются с заранее заданными свойствами.
Скальные грунты залегают в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они несжимаемы, водоустойчивы, водонепроницаемы. Вода фильтруется только по трещинам. Скальные грунты подразделяются по степени выветренности:
-
монолитные (не тронутые выветриванием)
-
слабо выветренные (
-
выветренные (сильно
Скальные грунты характеризуются пределом прочности при одноосном сжатии.
R=kRн
где Rн – прочность на одноосном сжатие грунта в водонасыщенном состоянии; k – коэффициент однородности грунта, принимается 0,17.
К скальным грунтам относят горные породы, которые имеют предел прочности на одноосное сжатие более 50 кг/см? в водонасыщенном состоянии. Наиболее прочными являются магматические породы. Высокие прочностные характеристики определяются кристаллическими связями или цементацией рыхлых образований.
Полускальные грунты – к ним относят сильно трещиноватые и выветренные скальные породы, вулканический туф, осадочные (R до 50 кг/см?). При этом необходимо учитывать коэффициент уплотнения грунта, модуль деформации, сопротивление сдвигу. Полускальный грунт обладает пластичностью и под фундаментом слабее уплотняется, устойчив к воде, но осадочного происхождения грунты размягчаются, могут вызывать набухание. После размягчения несущая способность уменьшается. Характеризуется коэффициентом размягчения, при n>0,9 грунты считаются не размягчающимися , при n=0,9…0,75 средней степени размягчения, при n< 0,75 сильно размягчающиеся. Для многих полускальных грунтов особенностью является трещиноватость.
К ним относят несцементированные залежи обломков, между которыми нет структурных связей. Прочность грунтов зависит от того, из обломков, каких пород они сложены. Укладка обломков может быть рыхлая и плотная. Наибольшую прочность имеют грунты, у которых промежутки между обломками заложены мелкими частицами. Под нагрузкой практически не уплотняются и являются надежным основанием для сооружений. Характеризуются водопроницаемостью. Свойства крупнообломочных грунтов зависят от степени выветренности, различают невыветренные при значении коэффициента выветренности Кв<0,5, выветренные – 0,5<Кв<1,0. Коэффициент выветривания определяется после испытания.
Песчаные грунты. В состав входят разные по крупности пески, находящиеся в сыпучем или текучем состоянии. При увлажнении песок приобретает небольшую свежесть. Пески могут быть в рыхлом и плотном состоянии. Плотность оценивают степенью плотности ID. Определяют по формуле:
где еmax – коэффициент пористости грунта в рыхлом состоянии; еmin – коэффициент пористости грунта в плотном состоянии; ео –коэффициент пористости грунта в природном состоянии
По величине: ID= от 0 до 0,33 –песок рыхлый; ID = от 0,33 до 0,66 –песок средней плотности; ID = от 0,66 до 1 –песок плотный.
Песок обладает водопроницаемостью. Под давлением уплотняется незначительно. Пески являются устойчивым и надежным основанием для инженерных сооружений. Крупнообломочные и песчаные грунты характеризуются гранулометрическим составом, то есть наличие частиц определенной крупности зерен.
Основой глинистых грунтов являются глинистые и пылеватые частицы, которые являются продуктами распада и разложения минералов. Связь между минеральными частицами осуществляется через пленку воды, что определяет связность и пластичность глины. Свойства глинистых грунтов зависят от степени влажности. Если содержится только связанная вода, то грунт имеет свойство твердого тела, при наличии рыхлосвязанной воды грунт остается пластичным. Общее количество воды, содержащееся в грунте естественного залегания, составляет естественную влажность грунта w. Она выражается отношением веса воды к весу сухого грунта (в %). Структура глинистых грунтов определяет его свойства. При насыщении водой, в малом количестве глинистые грунты размягчаются, затем переходят в пластичное и текучее состояние; wp – нижний предел пластичности (предел раскатывания), соответствует влажности при которой грунт переходит в твердое состояние. wт – верхний предел пластичности (предел текучести) отвечает влажности (в %), выше которой грунт переходит в текучее состояние. Разность между wт и wp называется числом пластичности. Величина зависит от гранулометрического состава. Для супесей Iр= l … 7, суглинки Iр =7…17; глины Iр>17
На состояние глинистых грунтов влияет консистенция. Показателем является индекс текучести:
Размокание – при погружении в воду глинистые грунты одни распадаются полностью, другие - частично, третьи - сохраняют свою целостность в течение времени. В зависимости от этого грунты бывают неводостойкие, слабо водостойкие и относительно водостойкие.
Глинистые грунты наиболее распространенные основания.
9.1 Происхождение и виды подземных вод
Воды, находящиеся в верхней части земной коры, называются подземными водами. Наука, изучающая подземные воды, их происхождение, условия залегания, связь с атмосферными и поверхностными водами, называется гидрогеологией.
Для строительства подземные воды в одном случае служат источником водоснабжения, в другом – фактором, затрудняющим строительство. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, являются агрессивной средой по отношению к строительным материалам.
В природе существует малый и большой круговорот воды в природе:
– Малый – море-атмосфера-море.
–Большой – море-атмосфера-суша-море. При большом круговороте, после выпадения на сушу, вода возвращается в море путем поверхностного стока и виде подземных вод.
Существует 3 способа образования поземных вод: инфильтрации, конденсации, ювенильный.
Инфильтрации – образуются из атмосферных осадков, которые, просачиваясь через слой земли, встречают водоупорный пласт. Вода задерживается, заполняет пустоты, создает водоносные горизонты.
Конденсации – образуются за счет разности температур на поверхности и внутри земли, происходит конденсация паров и формирование подвешенного горизонта подземных вод.
Ювенильные – возникают в глубине земли за счет кислорода и водорода, выделяемого магмой. Встречаются на поверхности земли в виде горных источников.
В зонах замедленного и весьма замедленного водообмена образуются минерализованные (соленые) воды так называемого седиментационного происхождения. Эти воды возникли после образования (седиментации) древних морских осадков в начале геологической истории земной коры.