Материал: Ответы №2-2

Стадия катагенеза: преобразование осадочных пород при повышенных давлениях и t при их погружении на глбину до 10км. В результате таких преобразований глинистые породы приобретают свойства твердых тел. Переходные контакты полностью преобразуются в фазовые. Прочная структура - аргиллит.

Стадия метагенеза: глубокое преобразование осадочных пород при их погружении в нижнюю часть земной коры до 15 км: микроструктура глинистых пород претерпевает сильное изменение под действием сильного давления, t, горячих газов и растворов. Происходит процесс перекристаллизации, замещение одних веществ на другие. превращение в скальную гп., характериующейся высокой прочностью на сжатие и упруго-хрупким характером разрушения, большой анизотропией деформационной и прочностных свойств.

Выглядит как-то так:

Суспензии - глинистый осадок (ил) - аргиллит(не размок) - глинистый сланец - филлит (слюдяной сланец)

21. Глинистые осадочные горные породы. Классификация по содержанию глинистых частиц. Характерные влажности, число пластичности, показатель текучести. Виды консистенции.

Глинистые породы образуются в процессе диагенеза - длительного преобразования осадка в породу. Материал для осадка - мелкоизмельченные при выветривании и последующем переносе в бассейн седиментации обломки горных пород. В состав глинистых пород входят первичные минералы (кварц, полевые шпаты, слюды и др.) и состоящие из них же обломки горных пород; глинистые (вторичные) минералы: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды; карбонаты и легкорастворимые соли; органическое вещество; вода.

Для глинистых грунтов наряду с природной влажностью w и пределами w_L и w_р используются еще:

• влажность при условии S_r = 1, или полная влагоемкость грунта;

• максимальная гигроскопическая влажность;

• максимальная молекулярная влагоемкость w_м, характеризующая содержание всей связанной воды.

Глины с большими значениями числа пластичности называются жирными. Песчаные фракции в них отсутствуют. В противном случае глины называют тощими.

Предел текучести w_L и предел пластичности w_р (граничные влажности, соответствующие переходу из одного состояния в другое). Разность пределов называется числом пластичности . По числу пластичности глинистые породы подразделяются на супеси, суглинки и глины

Виды консистенции указаны ниже. Как уже отмечалось, в зависимости от влажности глинистые породы могут находиться в текучем, пластичном и твердом состояниях (консистенциях). Сопоставление значений пределов и природной влажности грунта позволяет определить состояние грунта по влажности, т.е. консистенцию.

Показатель текучести, определяемый по формуле:

.

Ориентировочно название глинистой породы устанавливается простейшими испытаниями:

• растирание на ладони руки: для супеси хорошо ощущается преобладание песчаных фракций;

• скатывание комочка породы в проволоку, для супеси проволока распадается при диаметре 4..5 мм, глина легко раскатывается в тонкую (d < 1мм) проволоку;

• проба с шариком из влажной породы: при падении шарик из супеси растекается, а из суглинка и глины форму сохраняет; при сдавливании шарика в лепешку суглинок по краям трескается, глина нет;

• на поверхности породы плоскостью ногтя провести полосу; если след блестящий – глина жирная;

• при взбалтывании размельченного кусочка глины в стакане с водой отстаивание быстрое для тощей глины и медленное для жирной.

22. Вода в глинистых осадочных горных породах. Свободная и связанная вода. Начальный гидравлический градиент. Электроосмос.

Общее представления о глинах связывается с такими их свойствами, как связность, пластичность, липкость, усадка, набухание. Все они зависят от содержания в глине воды: при большой влажности глина подобна пасте или даже вязкой жидкости, а при низкой приближается к состоянию твердого тела.

Т.к. глины состоят из мелких частиц - пыли, у них существенно больше удельная поверхность частиц, они предрасположены к воде и всегда содержат связанную (имеющую специфические св-ва, испытавающую со стороны поверхности связывающее влияние разной природы) воду, если в них присутствует свободная вода (способная передвигаться по крупным порам, трещинам), то они приобретают свойства пластичности, податливости, липкости, легко деформируются и резко теряют прочность. они вообще могут перейти в жидкотекучее состояние. Поскольку связанная вода прочно удерживается в тонких порах и микротрещинах и обладает повышенной вязкостью, сдвинуть эту воду чрезвычайно трудно, двигаться она начнет только после превышения напором начального градиента фильтрации. Поэтому глины и являются водоупором.

Для глинистых грунтов в отличие от песков, фильтрация начинается только при определенном – начальном гидравлическом градиенте iн (см. график)( Разность по I )

Рейс провел опыт: 2 трубки без днища заполнены водой. Подключили в трубках анод и катод, в одну трубочку пошли частицы, в другую вода - явление электроосмоса. Электроосмос — это движение жидкости через капилляры или пористые диафрагмы (осмос) при наложении внешнего электрического поля. Электроосмос — одно из основных электрокинетических явлений.

Борьба в строительстве: осушение - закрытый трубчатый дренаж. Пластические грунты, обладающие тиксотропией, нехорошие. Об этом наглядно свидетельствуют многочисленные деформации различных инженерных сооружений, происходящие в результате уплотнения, набухания, усадки, разжижения и размокания глинистых пород в их основаниях.

23. Свойства пластичных глинистых пород: тиксотропия, ползучесть, релаксация напряжений. Учет свойств глинистых пород в строительстве.

В результате диагенеза илы преобразуются в мягкие пластичные слабоуплотненные глинистые породы, а последние – в средне-, и сильноуплотненные породы, постепенно приближающиеся к твердому состоянию. Глинистые породы двух указанных типов чаще всего встречаются в строительстве. Четкой границы между ними нет; практически они выделяются по рассматриваемым далее показателям состояния и уплотненности. В принципиальном отношении важно, что для слабоуплотненных пластичных глин характерны коагуляционные структурные связи, а для глин второй группы смешанные связи –коагуляционные и цементационные. Далее рассматриваются показатели состава и состояния этих двух групп.

Тиксотропия представляет собой общее свойство дисперсных систем с преобладанием коагуляционных (коагуляция – укрупнение частиц с образованием их агрегатов и возникновением внутри-, и межагрегатных связей) связей: утрачивая прочность при некоторых воздействиях, они восстанавливают ее полностью или частично после удаления воздействия. Поэтому такие «обратимые» связи называют еще тиксотропно-коагуляционными.

Ползучесть происходит при прохождении высокопластичных глин, склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т. е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате малого противодействия они ползут, заполняя ствол скважины.

Релаксация напряжений в горных породах — изменение во времени поля напряжений образца породы или горного массива в условиях, препятствующих изменению деформаций. Релаксация напряжений состоит в убывании упругой и возрастании необратимой (пластической) деформации при неизменной общей, и поэтому её можно рассматривать как ползучесть, происходящую при напряжении, изменяющемся по определенному закону.

С цементированные глинистые гп (алевролиты и аргеллиты) обладают яркой слоистостью, значительной анизотропией, легко выветриваются, часто образуют подвижные осыпи на склонах, но массивные алевролиты по прочности могут превосходить крепкий песчаник. Так же породы неморозостойкие, не выдерживают механического перемятия и размягчения, резких колебаний температур и возникающих при этом напряжений. Глинистые алевролиты обладают пористостью и меньшей , чем у песчаных. Фиговые основания, требующие длительного изучения. Осушение: закрытый трубчатый дренаж, электроосматическое осушение.

Так, при возведении и последующей эксплуатации сооружений на глинистых (несцементированных!) гп может происходить значительная осадка и вспучивание пород, достигающая нескольких сантиметров, а иногда и более. Поэтому одним из главных вопросов, который предстоит решать при строительстве на глинистых породах, является прогноз осадки сооружения и оценка критических условий деформирования пород оснований, при превышении которых может наступить разрушение самого сооружения.

24. Отбор и анализ проб нескальных горных пород. Полевая лаборатория Литвинова.

Позволяет производить отбор проб грунта природного сложения и природной влажности из шурфов, котлованов и поверхности земли

Лаборатория Литвинова: набор сит, режущие кольца с крышкой, пробоотборники, чашечки для перемалывания грунта, шпатель, горный молоток, весы, конус Васильева, анкреная свая, малый сушильный шкаф, рычаг, бюксы (весовой стаканчик). Все это для определения физических свойств.

Лаборатория позволяет определить и выполнить

• отбор из шурфов, котлованов и с поверхности земли проб грунта

• природного сложения и природной влажности для определения их основных

• физических характеристик для компрессионных испытаний и испытаний на

• просадочность, фильтрацию и проч.

• сушку образцов грунта в сушильном шкафу

• компрессионные испытания

• определение объемного веса грунта (в состоянии природной

• влажности)

• объемного веса грунтового скелета природной влажности

• (весовой и объемной),

• степень влажности

• пористости и коэффициента пористости

• степени плотности песчаных грунтов

• пластичности глинистых (связных) грунтов (границы

• раскатывания, границы текучести и числа пластичности)

• гранулометрического состава песчаных (сыпучих) грнутов

• угла естественного откоса песчаных грунтов в сухом состоянии и

• под водой

• относительной просадочности макропористых грунтов

• коэффициента уплотнения

• коэффициента фильтрации

• максимальной молекулярной влагоемкости

получить расчетные характеристики для

классификации грунтов

• коэффициент пористости и оценить плотность сложения

• песчаных грунтов.

• степень неоднородности гранулометрического состава песчаных

• грунтов.

• число пластичности глинистых грунтов.

показатель текучести глинистых грунтов.

25. Химические и биохимические осадочные горные породы. Классификация. Строительная оценка химических и биохимических горных пород.

Химическими называются разновидности пород, которые сформировались из растворенных в воде веществ — доломиты, мергели, гипс, ангидрит, каменная соль. К химическим осадкам относятся также чистые глинистые породы, но они крайне редко встречаются в природе, зато часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, рассматриваемые отдельной группой.

Биогенными называют породы, сформированные из остатков скелета и раковин морских животных. Биогенное происхождение некоторых из этих пород хорошо видно невооруженным глазом, а некоторых — только под микроскопом.

Смешанные биохимические породы сформированы в результате одновременного накопления в море химического и биогенного материала.

Породы рассматриваемой группы в зависимости от химического состава подразделяются на группы: карбонатные, кремнистые, сульфатные, галлоидные.

Органогенные: известняк-ракушечник, диатомит, трепел. Обладают значительной пористостью, растворимы многие в воде, большая сжимаемость. Опоки пористые, большая влагоемкость,высокая прочность в сухом и падение при водонасыщении, слабая морозоустойчивость. Трепел и диатомит обладают огнеупорными, кислостойкими, звуко- и теплоизоляционными свойствами. В общем, в качестве оснований не применяются, больше в стройматериалах.

Карбонатные (известняки, доломиты, мел и т.д.) часто используются как основания, есть способность к карстованию, сильно выветривается (крист. известняк), при стройке на мергеле стоит учитывать набухание, быстрое выветривание, лучше в цемент его. Мел тоже в стройку, мнется, слабая цементация, большая влагоемкость, возможна механическая суффозия по трещинам.

Сульфатные увеличиваются в объеме (гипс), галоиды тоже не подходят для строительства, т.к. сильно растворяются.

26. Осадочные породы карбонатного и сульфатного составов. Основные свойства.

Карбонатные породы. Эти породы являются наиболее распространенными из класса химических и биогенных пород и состоят преимущественно из кальцита и доломита. Больше других пород среди карбонатов встречается известняков. Это очень разнообразные породы — химические и биогенные, плотные и пористые, вплоть до сильно кавернозных, от крупно- до микрокристаллических. Основные минералы, слагающие карбонатные породы: кальцит, доломит и в меньшей степени магнезит. В карбонатных породах почти всегда присутствуют глинистое и органические вещество, кварц, часто глауконит, пирит, фосфорит, кремень и т.д. Основная масса карбонатных пород образовалась осадочным путём в морских и озёрных бассейнах.

Характерной особенностью пород является их вскипание под воздействием соляной кислоты, неустойчивость в зоне выветривания, растворение в воде с образованием карстовых пустот. Карбонатные породы являются главным сырьем для производства вяжущих. Многие биогенные известняки получают дополнительное название по имени слагающих их окаменелостей — ракушечник, нуммулитовый, фузулиновый и прочий известняк.

Доломиты. Имеют химическое происхождение. Главная их составная часть — минерал доломит. Примеси — кальцит, песчаные и глинистые частицы. Разновидности — от крепкого кристаллического доломита до доломитовой муки.

Мергель. Порода химического происхождения. Кальцит и доломит в составе превышают 50%, глинистые минералы — от 20% и более. Мелкокристаллический, имеет характерный плитчатый излом с гладкой поверхностью, обычно трещиноватый.

Мел — мягкая белая биогенная порода. Состоит из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей — кокколитофорид.

Сульфатные породы

К этим классам относятся гипс, ангидрит, каменная соль и некоторые другие породы. Их часто называют солями. Они представляют собой химические осадки морей с повышенной соленостью. В породах обычно хорошо видны кристаллы со стеклянным блеском, хотя нередко встречаются разности с землистым изломом. Изначально породы плотные, но возможно быстрое развитие карста. Территории с сульфатным карстом считаются более сложными, чем с карбонатным.