Реферат Курсовая Конспект
ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ - раздел Геология, ГЕОЛОГИЯ К Органоминеральным Фунтам Относятся Илы, Сапропели И Заторфованные Земли....
|
К органоминеральным фунтам относятся илы, сапропели и заторфованные земли.
Органоминералъные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают большие, но локальные площади. Своим происхождением они обязаны водной среде и располагаются в речных долинах, на низких берегах морей, озер, водохранилищ, в пониженных частях рельефа, на территориях с высоким положением уровней фунтовых вод, на-
пример в тундре. Органоминеральные грунты наиболее типичны для территорий, где развиты болота.
Все органоминеральные грунты высокопористы и водонасыще-ны. В их составе: 1) песчано-пылевато-глинистые частицы; 2) органический минерал; 3) воды, которые присутствуют обязательно и в большом количестве. Во многих этих грунтах воды бывает больше, чем минеральной и органической частей (рис. 56). Органический минерал содержится в следующих количествах: илы — в основном гумус и в количестве не менее 10%; сапропели — до 30 % гумуса с примесью растительных остатков; заторфованные грунты — до 50 % растительных остатков с примесью гумуса.
Оценка органоминеральных грунтов производится по следующим характеристикам:
• природная влажность IV;
• плотность грунта и частиц;
• содержание органических веществ;
• полная влагоемкость И^;
• коэффициент фильтрации кф;
• модуль деформации Е.
Ил — водонасыщенный современный (или древний) осадок дна водоемов в виде песчано-пылевато-глинистых масс с органическим перегноем (гумусом). Окраска черная, масса рыхлая, количество воды превышает содержание минеральной части (за исключением древнего ила). Ил следует считать начальной стадией формирования глинистой осадочной породы. Мощность слоев илов колеблется от сантиметров до нескольких метров. Модуль деформации Е колеблется от 0,1 до 2 МПа. Коэффициент пористости для илов супесчаного состава составляет 0,8—1,2; суглинистого 0,9—1,6 и глинистого 1,2—2. Илы практически не держат нагрузки, под нагрузкой легко выдавливаются, при динамическом воздействии переходят в разжиженное состояние. Не-
Рис. 56. Сравнительное соотношение количества воды (Г), минеральной и органической частей (2) в органоминеральных грунтах
большую нагрузку выдерживают лишь древние илы, особенно если они перекрыты какой-либо толщей глинистых отложений.
Сапропели — это рыхлые водонасыщенные песчано-пылева-то-глинистые отложения, содержащие органический материал. Мощность слоев сапропелей от 1 до 20 м. Более или менее уплотненный сапропель называют сапроколом.
Почвы. К органоминеральным фунтам следует отнести почвы, которые практически повсеместно (кроме пустынь и отчасти полупустынь) залегают непосредственно на дневной поверхности земли и генетически являются элювиальным образованием.
Различают почвы песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые. Все они, как и грунты, имеют особенности своей структуры и содержат органический материал в виде перегноя (гумуса) в количестве от 3 до 12 % и корни травяной, кустарниковой и древесной растительности. Мощность слоев почв колеблется от 0,3—0,5 до 1,5, редко до 3 м. Почвы необходимы сельскому хозяйству и поэтому их следует сохранять. Перед производством строительных работ слой почвы необходимо срезать, складировать и использовать по своему назначению в местах, где почвенный слой отсутствует. Уничтожать почву запрещено законом.
В толщах лессовых отложений присутствуют слои «погребенных» почв. Это древние почвы, имеющие небольшую мощность и по физико-механическими свойствами мало чем отличающиеся от вмещающих их фунтов.
Строительство зданий и сооружений на органоминеральных и органических фунтах представляет собой сложную задачу, поэтому осуществляется по специальным нормативам.
В каждом случае используются разные мероприятия по предотвращению возможных деформаций оснований и повышению их несущей способности: 1) для илов и сапропелей; 2) для торфов и заторфованных фунтов.
Илы и сапропели. При строительстве следует помнить, что слой ила на дне водоемов всегда обладает худшими свойствами, чем слой пофебенного ила. При использовании илов в качестве оснований необходимо различать условия их залегания: ил залегает на дне водоема и подстилается глиной и песком или слой ила залегает между слоями глин и песков. Для улучшения свойств оснований, сложенных илами, возможно:
• заменять ил на другой фунт;
• прорезать слой ила сваями и опираться на прочные фунты;
• на ил накладывать наброску камня, т. е. фактически заменять
ил каменным массивом;
• на ил намывать слой песка, который хорошо воспринимает
нафузки от объектов и в последствии обеспечивает свободный вы-
ход воды из ила, заключенный между пылевато-глинистыми грунтами, предварительно должен уплотняться за счет оттока воды через дренажные скважины; это одновременно сокращает сроки уплотнения грунтов.
Заторфованные грунты — это песчано-пылевато-глинистые во-донасыщенные грунты, но с большим содержанием органических веществ (до 50 %) в виде остатков корней растений с примесью гумуса. При оценке свойств этих грунтов большое значение имеет степень разложения растительных остатков Я^. По этому признаку их разделяют на четыре разновидности Д,: от 0 до 15 %; 16-30 %; 31-50 %; более 50 %.
Наиболее типичным представителем органических грунтов является торф, сложенный из неполно разложившихся болотных растений. Окраска чаще всего темно-коричневая. В торфах всегда имеется примесь песка, пылеватых и глинистых частиц. Растения создают волокнистый каркас, что является его структурой. Большинство торфов сформировалось в древние времена и на сегодня между собой различаются по степени разложения растительных остатков и геологическому строению. На рис. 57 показаны различные случаи геологического строения торфяников. Слой торфа может плавать на воде, либо лежать на сапропеле или непосредственно на минеральном дне, т. е. на слое глины. В зависимости от этого мощность слоев торфа бывает различной — от нескольких сантиметров до десятков метров.
У/////////
У///9У//Ул
Рис. 57. Варианты геологического строения толщ из заторфованных грунтов: 1 — слои заторфованных грунтов; 2 — слои песчано-пылевато-глинистых грунтов
Все органоминеральные и органические грунты содержат воду, которая обладает агрессивными свойствами по отношению к строительным материалам. В связи с непрерывным гниением растительных остатков их свойства очень изменчивы во времени. Модуль деформации Е обычно меньше 5 МПа. Лучше всего нагрузки держат древние, более плотные торфы.
Торфы являются полезными ископаемыми (энергоносители, удобрение и сырье для химической промышленности) и поэтому рассматривать этот грунт только как основание объектов нецелесообразно. Строительство на заторфованных грунтах в зависимости от их свойств, мощности слоев осуществляется в двух направлениях: 1) без специальных мероприятий с применением только конструктивных строительных решений в зданиях и сооружениях; 2) с использованием специальных строительных работ.
Специальные строительные работы очень разнообразны и распадаются на ряд видов в зависимости от вариантов геологического строения заторфованных толщ. Для каждого варианта рекомендуются свои специальные работы, которые могут быть в виде:
• прорезки (полной или частичной) слоя заторфованного грун
та фундаментами, в том числе свайными;
• частичной или полной срезки (выторфовка) заторфованного
грунта с последующей засыпкой, планировкой площади песчаны
ми (гравийным, щебеночным) материалами;
• предварительного уплотнения заторфованных грунтов, в том
числе с помощью дренажных скважин.
При выборе вида специальных строительных работ необходимо учитывать свойства и мощность слоев песчано-пылевато-гли-нистых грунтов, которые подстилают или перекрывают заторфо-ванные грунты.
Основные инженерно-геологические особенности торфов. Отличительной чертой торфов является их чрезвычайно высокая влажность в естественном залегании. В массиве она может достигать 500—1000 и даже 2000 % и более (по отношению к весу сухого вещества).
Плотность скелета торфов — величина более чем малая, в основном 0,07—0,2 г/см3, очень редко отмечены значения 0,5 г/см3. Соответственно пористость чрезвычайно высока. В условиях естественного залегания влажность торфов в соответствии с их огромной влагоемкостыо практически всегда выше влажности верхнего предела пластичности, т. е. торф практически находится в скрыто-текучей консистенции. В естественных условиях торф обладает весьма низкой способностью к набуханию, при высыхании же его наблюдается значительная усадка. Торф — порода водопроницаемая, оказывает достаточно сильное влияние на водопроницае-
мость, в первую очередь, степень разложения органических остатков, а также обладает такой особенностью, как анизотропия свойств, которая обусловлена слоистостью, образовавшейся в процессе формирования торфяных залежей.
Отличительной чертой торфов является их исключительно сильная сжимаемость под нагрузкой, значение которой в десятки и сотни раз выше, чем у обычных (минеральных) грунтов. При этом в торфах, как и в других грунтах, наблюдаются как остаточные, так и упругие деформации, причем остаточные имеют значительные величины. При снятии нагрузки происходит некоторое увеличение пористости уплотненного торфа, что обусловлено упругими свойствами структуры торфа и небольшим всасыванием воды. При нарушении первоначальной структуры торфа уплотня-емость его увеличивается на 10—30 %.
Результаты исследований прочностных характеристик торфов свидетельствуют о значительных величинах сцепления и угла внутреннего трения при сравнительно высоких значениях влажности (200—1000 %). При дальнейшем росте влажности сцепление и угол внутреннего трения постепенно снижаются и падают до нуля при влажности около 1500 %. Например, при влажности 300 % угол внутреннего трения равняется 24—30% а сцепление 0,03—0,05 МПа, а при влажности 1500 % всего 0—5° и 0,004—0,01 МПа. В целом торфяные грунты достаточно неоднородны по своему генезису, составу, строению и состоянию, что естественно влечет за собой очень широкий диапазон изменения их инженерно-геологических характеристик. Торфы обладают огромной влажностью, значительной пористостью и, как следствие этого, очень сильной сжимаемостью. Неоднородность строения и состава торфяной залежи и сильная сжимаемость торфа могут привести к значительным неравномерным осадкам возводимых на них сооружений. Эти осадки обычно протекают в течение длительного периода времени. Кроме того, следует иметь в виду, что торфяным грунтам в отличие от минеральных свойствен еще один вид доуплотнения, происходящего под влиянием микробиологических процессов, протекающих в веществе торфа и сопровождающихся его минерализацией.
С инженерно-геологической точки зрения при оценке площадки строительства сооружения следует в значительной мере опасаться наличия линз и прослоев торфа в толщах минеральных грунтов, что может привести к повышенной неоднородности и сильной сжимаемости всего основания в силу указанных выше причин. Инженерно-геологические изыскания на торфяных грунтах требуют особой тщательности.
Засоленные грунты. К дисперсным засоленным относятся грунты, содержащие значительное количество водорастворимых
солей. В литологическом отношении это могут быть пески, супеси, суглинки, глины и в некоторых случаях даже крупнообломочные грунты. Засоленные грунты типичны для поверхности земли и свойственны районам с засушливым климатом. Появление солей в грунтах связано со многими причинами:
• жаркий климат, при котором испарение преобладает над ко
личеством выпадающих атмосферных осадков;
• бессточный для воды рельеф местности;
• подтопление территорий грунтовыми водами, вызванное не
правильной эксплуатацией человеком оросительных систем;
• попадание определенной части водорастворимых солей в
грунты при их формировании.
Соли в грунтах присутствуют в различных формах:
• в виде отдельных крупных кристаллов;
• в виде мелких рассеянных кристаллов по всей массе грунта;
• в форме больших скоплений (друз), разбросанных по всему
массиву грунта.
В грунтах обычно присутствуют все эти формы солей, но в силу каких-либо причин одна из них занимает основное место.
Среди водорастворимых солей в грунтах находятся легко- и среднерастворимые соли. К легкорастворимым относятся: хлориды (типа минерала галита) и кислые соли угольной кислоты; к среднерастворимым — сульфаты (типа гипса). Карбонаты (типа кальцита) тоже растворяются в воде, но к числу водорастворимых их можно относить с известной условностью. Их растворение происходит длительное время и при наличии в воде агрессивной углекислоты.
Количество солей, оказывающих влияние на изменение свойств, в различных грунтах неодинаково и колеблется от 0,3 до 5 % и больше (к весу грунта). Вот некоторые примеры грунтов, которые считаются засоленными при следующем количестве солей: пески — 0,5 % и более; пылевато-глинистые грунты — 5 % и более; крупнообломочные грунты — 2 % и более.
К основным типам засоленных глинистых грунтов относятся солончаки, солонцы и такыры. Солончаки формируются в долинах рек, соленых озерах, лиманах и содержат серно-кислые соли натрия, хлориды кальция и магния. Солонцы располагаются на высоких участках рельефа местности и содержат карбонаты натрия (соду), сульфаты натрия и гипс. Такыры — большие равнинные площади, покрытые глинистыми грунтами твердой консистенции и разбитые сетью трещин усадки. Такыры содержат гипс, карбонаты и небольшое количество легкорастворимых солей. Количество солей и их состав в грунтах определяются химическими лабораторными анализами.
В природных условиях, например, при неправильном орошении сельскохозяйственных полей нередко происходит «засоление» почв и грунтов. В районах строительства на территориях, где эксплуатируются здания и сооружения с большим водообменом, обычно наблюдается обратный процесс — «рассоление».
Водорастворимые соли в определенной мере упрочняют грунты, так как являются их цементирующей составляющей, но грунтовые основания зданий и сооружений никогда не остаются сухими. В период эксплуатации основания объектов, как правило, обводняются, возникает постоянная фильтрация воды. Все это приводит к растворению солей, рассолению грунтов оснований, т. е. к выщелачиванию солей. В отличие от механической суффозии это чисто химический процесс. При растворении солей изменяются, в первую очередь, их физико-механические свойства оснований: прочностные и деформационные показатели, а также пластичность, пористость, гранулометрический состав. Вначале вымываются легкорастворимые соли, после этого, в результате уже длительной фильтрации воды, выносятся средне- и даже труднорастворимые соли. Растворение и вынос гипса из суглинков, супесей, песков и крупнообломочных грунтов может происходить в сроки, соизмеримые с периодом эксплуатации зданий и сооружений.
Строительство на засоленных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:
• прорезка фундаментами зданий слоя засоленного грунта;
• водозащита оснований от проникновения в них атмосферных
и технических вод;
• прекращение фильтрации подземной воды устройством дре
нажей и непроницаемых завес;
• отсыпка на засоленный грунт безсолевых грунтовых подушек
из песка или суглинков;
• предпостроечное рассоление и уплотнение грунтового осно
вания;
• искусственное закрепление засоленного массива грунта мето
дами технической мелиорации (кроме крупнообломочных грунтов,
обладающих высокой фильтрационной способностью).
Выбор того или иного приема зависит от геологического строения и гидрогеологических условий строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкций объекта и технических возможностей строительной организации.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
НЖЕНЕРНАЯ... В П Ананьев А Потапов...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов