Результаты исследовательской деятельности группы "Геологи" в проекте Грунты и механика.
Результаты исследовательской деятельности группы "Геологи" в проекте Грунты и механика.
Содержание
Авторы и участники проекта
Студенты 2 курса ВУЗов
Тема исследования группы
Свойства и классификация грунтов
Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
Какие физические и механические свойства грунтов и возможности их использования в нужных целях можно выделить?
Гипотеза исследования
Использование грунтов на прямую зависит от их физических и механических свойств.
Цели исследования
Осуществить поиск и провести анализ.
Результаты проведённого исследования
Что следует называть грунтом?
Грунтами называют любые горные породы коры выветривания земли - сыпучие или связные, прочность связей у которых между частицами во много раз меньше, чем прочность самих минеральных частиц, или эти связи между частицами отсутствуют вовсе. Есть и другое определение грунтов: это горные породы, являющиеся объектом инженерностроительной деятельности человека. Скальные породы и почвы также именуются грунтами.
Как подразделяются по своему происхождению горные породы?
По своему происхождению они подразделяются на:
- магматические, изверженные, образовавшиеся в результате застывания магмы; они имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты;
- осадочные; они образовались в результате разрушения и выветривания горных пород с помощью воды и воздуха и образуют скальные и нескальные грунты;
- метаморфические, которые образовались в результате действия на метаморфические и осадочные породы высоких температур и больших давлений; они классифицируются как скальные грунты.
В результате каких процессов образовались нескальные грунты?
Нескальные грунты образовались в результате длительного физического и химического выветриваний прочных осадочных скальных пород, вызвавших их разрушение.
Какие основные группы грунтовых образований вы можете назвать?
Грунты образуются из:
- первичных минералов (кварц, полевые шпаты, слюда и др.);
- вторичных глинистых минералов (монтмориллонит, каолинит), образовавшихся в процессе выветривания горных пород;
- солей (сульфатов, карбонатов);
- органических веществ.
Из чего состоят грунты?
Грунты состоят из:
- твердых частиц;
- воды в различных видах и состояниях (в том числе льда при нулевой или отрицательной температуре грунта);
- газов (в том числе и воздуха).
Вода и газы находятся в порах между твердыми частицами (минеральными и органическими). Вода может содержать растворенные в ней газы, а газы могут содержать пары воды.
Что понимается под структурой грунта?
Под структурой грунта понимается размер, форма и количественное (процентное) соотношение слагающих грунт частиц.
Что понимается под текстурой грунта?
Под текстурой грунта понимается пространственное расположение элементов грунта с разными составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте залегания. Текстура бывает массивной, слоистой и сетчатой. Жесткие связи могут быть растворимыми в воде или нерастворимыми. При растворении жестких кристаллизационных связей на их месте могут возникать водноколлоидные связи.
В каком виде в грунтах встречается вода?
Вода в грунтах встречается в свободном и связанном состоянии. Свободная вода - это гравитационная вода, перемещающаяся за счет собственного веса и возникающего перепада давлений, а также капиллярная вода. Связанная вода подразделяется на прочносвязанную воду (слой из 13 молекул, окружающих глинистую частицу и притягивающихся к ней с большой силой), и рыхлосвязанную воду, тонким слоем примыкающую к прочносвязанной воде. Рыхлосвязанная вода почти в тысячу раз слабее притягивается к частице, чем прочносвязанная. Прочносвязанную воду можно отделить от частиц только выпариванием. Рыхлосвязанную воду можно отделить с помощью выдавливания, создавая давление до нескольких мегапаскалей, или с помощью центрифуги. Капиллярная вода перемещается благодаря поверхностному натяжению менисков.
В каком виде встречаются газы в грунтах?
Газы могут находиться:
- в свободном состоянии, сообщаясь с атмосферой;
- в замкнутом пространстве в виде пузырьков;
- в растворенном в жидкости (воде) состоянии.
Вследствие изменения давления в жидкости в порах (в воде) и температуры вода может выделяться из газа (конденсироваться) и, наоборот, газ может растворяться в жидкости (в воде). Пузырьки газов, растворенных в поровой воде, ускоряют сжатие скелета. Газы, имеющие сообщение с атмосферой, на скорость сжатия грунта практически не влияют.
Чем могут служить грунты?
Грунты могут служить:
- основанием зданий и сооружений;
- средой для размещения в них сооружений (труб, подземных сооружений, тоннелей, станций метрополитена и др.);
- материалом для сооружений (насыпи, земляные плотины, сырье для изготовления стройматериалов)
Какие механические свойства грунтов различают?
Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость.
Сжимаемость грунтов.
Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. При возникновении напряжений сжатия изменение объемов происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). Таким образом, сжимаемость зависит от многих факторов, основными из которых являются физический состав, вид структурных связей частиц и величина нагрузки.
Сопротивление сдвигу. Прочность грунта.
Сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами.
Водопроницаемость грунтов.
Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно.
Вывод
В результате проведенного исследования мы узнали, разновидность грунтовых массивов их свойсва и состав. Выяснили в каких целях используются грунты.
