Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3398, цена оригинала 500 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.
Оплата . Контакты.
Краткая историческая справка развития науки «Механика грунтов, основания и фундаменты»
До ХVI века «теории» строительства не существовало, строили полагаясь на опыт. Размеры фундамента выбирали в зависимости от прочности грунтов оснований. В конце XVIII века появилась первая теория, рассматривающая сопротивление грунта сдвигу.
В 1773 г. француз Ш. Кулон – разработал способ расчета давления сползающего грунта на подпорную стенку (строительство фортификационных сооружений на юге Франции).
На базе этих и последующих исследований в 30х годах ХХ века была создана наука механика грунтов. Одновременно стала развиваться и вторая часть (прикладная) – основания и фундаменты. К становлению Российской школы фундаментостроения относятся труды:
Герсеванова Н.М. – (его именем назван институт НИИОСП)
Пузыревского Н.П. – (труды ПГУПС)
Маслова Н.Н. – развитие инженерной геологии, механика грунтов в приложении к строительству гидротехнических сооружений.
Сумгина М.И. – инженерное мерзлотоведение
Цытовича Н.А.(герой социалистического труда, член — корреспондент АН СССР) – развитие механики грунтов, оснований и фундаментов на вечной мерзлоте.
Далматова Б.И. – строительство фундаментов на больших толщах слабых грунтов.
Соколовского В.В.
Березанцева В.Г.
Флорина В.А.
Вялова С.С. Теория устойчивости и прочности земляных сооружений и фундаментов глубокого заложения.
Изучение длительно протекающих деформаций грунтов.
В 30х годах в СССР был организован, тогда единственный в мире институт НИИОСП, который затем получил имя его создателя Герсеванова Н.М.
Процессы образования рыхлых горных пород (выветривание, структура, текстура и их виды)
Выветривание — совокупность многих факторов: колебаний температуры; химического воздействия различных газов (02) и кислот (углекислота) растворённых в воде; воздействия органических веществ, образующихся в результате жизнедеятельности растений и животных и при разложении их остатков; расклинивающего действия корней кустарников и деревьев. Иногда эти факторы действуют вместе, иногда по отдельности, но решающее значение имеют резкая смена температуры и водный режим. В зависимости от преобладания тех или иных факторов выделяют физическое, химическое и биогенное выветривание.
Типы грунтов и их характеристика
... 1. Малышев М.В.,Голдырев Г.Г. Механика грунтов основания и фундаменты (в вопросах и ответах)-М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004; 2. Пьянков С.А., Азизов З.К. Механика грунтов-Ульяновск 2008; 3. Запруднов ...
Физическое выветривание проявляется в механическом разрушении коренных горных пород под воздействием солнечной энергии, атмосферы и воды. Горные породы подвергаются то нагреванию, то охлаждению. При нагревании происходит расширение и увеличение их объёма, при охлаждении — сжатие и уменьшение объёма. Это расширение и сжатие очень невелики; но, сменяя друг друга не день и не два, а целые сотни и тысячи лет, они, в конце концов, обнаружат свое действие. Горные породы состоят из разных минералов, одни из которых расширяются больше, другие меньше. За счёт разного расширения в этих минералах возникают большие напряжения, неоднократные действия которых приводят, в конце концов, к ослаблению связей между минералами и порода рассыпается, превращаясь в скопление мелких обломков, щебня, грубого песка. Особенно интенсивно разрушаются много минеральные горные породы (граниты, гнейсы и др.).
Кроме того, коэффициент линейного расширения даже у одного и того же минерала неодинаков в разных направлениях. Это обстоятельство при колебаниях температуры вызывает напряжения и нарушения сцепления минеральных зёрен и в одноминеральных породах (известняк, песчаник), что приводит со временим к их разрушению.
Температурное выветривание особенно активно происходит в областях с жарким континентальным климатом — в пустынных районах, где очень велики суточные перепады температуры и характерно отсутствие или весьма слабое развитие растительного покрова, и малое количество атмосферных осадков. Кроме того, температурное выветривание весьма интенсивно протекает на склонах высоких гор, где воздух прозрачнее и инсоляция гораздо сильнее, чем на соседних низменностях.
Иногда выветривание приводит к своеобразному чешуйчатому шелушению, называемому десквамация пород. Это отслаивание тонких пластинок от поверхности обнажённых пород. В результате неправильные по форме глыбы превращаются в почти правильные шары, напоминающие каменные пушечные ядра (например, в Восточной Сибири, в долине реки Нижняя Тунгуска).
Благодаря избирательному выветриванию появляются разнообразные «чудеса природы» в виде арок, ворот и т.д., особенно в пластах песчаников. Для многих районов Кавказа и других гор очень характерны так называемые «истуканы» — пирамидальные столбы, увенчанные крупными камнями, даже целыми глыбами размером 5 — 10 м и более. Эти глыбы предохраняют от выветривания и размывания нижележащие отложения (образующие столб) и похожи на шляпки гигантских грибов.
Одновременно и взаимосвязано с физическим выветриванием при соответствующих условиях происходит процесс химического выветривания, вызывающий существенные изменения в первичном составе минералов и горных пород и образование новых минералов. Главными факторами химического выветривания являются: вода, свободный кислород, углекислый газ и органические кислоты. Особенно благоприятные условия для такого выветривания создаются во влажном тропическом климате, в местах с обильной растительностью. Там имеет место сочетание большой влажности, высокой температуры и огромного ежегодного опада органической массы растительных остатков, в результате разложения которых значительно возрастает концентрация углекислоты и органических кислот. Процессы, протекающие при химическом выветривании, могут быть сведены к следующим основным химическим реакциям: окисление, гидратация, растворение и гидролиз.
Инженерная геология и горные породы
... зон земной коры, закономерности формирования их инженерно-геологических условий и пространственно-временного изменения в связи с инженерной деятельностью. В инженерной петрологии исследуются свойства горных пород, определяющие их поведение в сфере ...
Биогенное выветривание связано с активным воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Даже на самой гладкой скале селятся лишайники. Ветер заносит их мельчайшие споры в самые тонкие трещины или прилепляет к мокрой от дождя поверхности, и они прорастают, плотно прикрепляясь к камню, сосут из него вместе с влагой соли, нужные им для жизни, и постепенно разъедают поверхность камня и расширяют трещины. К разъеденному камню легче пристают, а в расширенные трещины больше набиваются мелкие песчинки и пылинки, которые приносит ветер или смывает вода с вышележащего склона. Эти песчинки и пылинки мало-помалу образуют почву для высших растений (трав, цветов).
Их семена приносятся ветром, попадают в трещины и в пыль, набившуюся между слоевищами лишайников и прилипшую к разъеденному им утёсу, и прорастают. Корни растений углубляются в трещины, расталкивают в стороны куски породы. Трещины расширяются, в них набивается ещё больше пыли и перегноя от отживших трав и их корней, — и вот подготовлено место для больших кустов и деревьев, семена которых тоже заносятся ветром, водой или насекомыми. У кустов и деревьев корни многолетние и толстые; проникая в трещины и утолщаясь с годами, по мере роста, действуют словно клинья, расширяя трещину всё больше и больше.
Таким образом, процессы физического, химического, биогенного выветривания идут постоянно и повсеместно. Под их влиянием медленно, но неотвратимо разрушаются даже самые прочные горные породы, постепенно превращаясь в дресву, песок и глину, которые водными потоками переносятся на огромные расстояния и, в конце концов, вновь отлагаются в озёрах, океанах и морях.
Следует различать структуру грунта, т.е. взаимное расположение частиц грунта и характер связи между ними и текстуру грунта, т.е. сложение грунта в массиве.
Структура грунта: Текстура грунта:
зернистая
Слоистая
сотообразная
порфировидная
хлопьевидная
слитная (однородная)
1. для магматических и метасоматических пород, совокупность признаков горной породы , обусловленная степенью кристалличности, размерами и формой кристаллов , способом их сочетания между собой и со стеклом, а также внешними особенностями отдельных минеральных зёрен и их агрегатов. Структурные признаки магматических и метаморфических пород связаны с процессами кристаллизации и изменения минералов . Структура является важнейшим диагностическим и классификационным признаком горных пород, наряду с минеральным и химическим составом.
2. В тектонике , структура — это пространственная форма залегания горных пород. Термин тектоническая структура или структура применяется очень широко. Говорят о структуре Земли в целом, о структуре отдельных её областей, районов и небольших участков. Часто структурой называют различные типы складок , поднятий, куполов и другие элементарные формы залегания горных пород.
В нефтяной геологии под структурой понимают приподнятые положительные тектонические формы (антиклинальные , брахиантиклинальные , диапировые и другие складки, купола, своды и прочее), благоприятные для образования залежей нефти и газа.
Тексту́ра — (от textura — ткань, сплетение, сложение) — совокупность признаков строения горной породы, обусловленных ориентировкой и относительным расположением и распределением составных частей породы.
Текстура магматических пород зависит от особенностей кристаллизации, от способа заполнения пространства массой породы вследствие процессов, происходящих в расплаве до застывания или во время кристаллизации, и от формы отдельности, возникающей вследствие охлаждения застывшего расплава или под влиянием внешних воздействий во время кристаллизации и после её окончания.
Физико-механические свойства горных пород
... выветривания, хорошей колкости по сравнению с крупнозернистыми разновидностями горных пород. Стекловатая структура определяет хрупкость породы. Глубинные горные породы. Граниты — распространенная горная порода ... горных пород по буримости. Во всех классификациях породы по буримости ... порах и трещинах горных пород и испытывает со ... вторичные: А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, ...
В осадочных породах выделяют текстуры первичные — возникающие в период седиментации (например, слоистые) или в ещё не отвердевшем, пластичном осадке (например, подводнооползневые) и вторичные — образующиеся в стадию превращения осадка в горную породу, а также при её дальнейших изменениях (диагенез , катагенез , начальные стадии метаморфизма).
Первичные текстуры осадочных пород образуются в результате воздействия на осадки механических факторов (абиогенные текстуры).
Среди первичных выделяют текстуры, приуроченные к поверхности напластования преимущественно мелкообломочных пород (знаки ряби, трещины усыхания, следы жизнедеятельности организмов.
Иногда текстурные и структурные признаки бывает трудно разграничить, например, в оолитовом известняке, где форма и размеры оолитов определяют структуру горной породы, а строение оолитов, обусловленное концентрическим расположением вокруг какого-либо ядра оболочек, состоящих из совокупности минеральных зёрен, является текстурным признаком. В зависимости от того, видна текстура или нет невооруженным глазом, различают микро- и макротекстуры.
Термин текстура в мировой геологической литературе трактуется различно. В американской, английской и частично французской литературе понятие текстура равнозначно нашему термину структура и, наоборот, под структурой у них понимается то, что у нас называется текстурой.
Образования различных видов отложений рыхлых пород и их специфические свойства
В процессе выветривания возникают две группы продуктов выветривания: подвижные, которые уносятся на то или иное расстояние, и остаточные, которые остаются на месте своего образования. Остаточные, несмещенные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований и называются элювий.
Совокупность продуктов выветривания различных по составу элювиальных образований верхней части литосферы называется корой выветривания. Формирование коры выветривания, состав слагающих её образований и мощность изменяются в зависимости от климатических условий – сочетания температуры и влажности, поступления органического вещества, а также от рельефа. Наиболее благоприятным для формирования мощных кор выветривания является относительно выровненный рельеф и сочетание высокой температуры, большой влажности и обилие органических веществ.
Элювий
— может состоять из крупных обломков и из мелких, образующихся при дальнейшем разрушении, в котором главную роль играют химические агенты. Под действием воды содержащей кислород и углекислый газ, все породы, в конце концов, превращаются в песок, или в супесь, или в суглинок, или в глину в зависимости от своего состава кварцит превратится в чистый песок, белый или желтоватый, песчаник даст глинистый песок, гранит – сначала дресву из отдельных зёрен, а затем суглинок, глинистый сланец – глину. Известняк, обычно нечистый, теряет известь, которую растворяет и уносит вода, оставляя примеси в виде глины, чистой или песчаной. Эти конечные продукты выветривания в элювии смешаны с большим или меньшим количеством щебня и обломков, находящихся в разных стадиях своего изменения.
Реферат фундаменты на лессовых просадочных грунтах
... на лессовых просадочных грунтах. Просадочные свойства грунтов устраняют с помощью уплотнения (трамбование тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, предварительным замачиванием грунтов, вытрамбованием котлованов под фундаменты ... Обручеву, типичные лессы обладают полным комплексом лессовых черт, у лессовидных пород недостает одной или нескольких лессовых черт. Лессовые породы отличаются ...
С элювием связаны месторождения бокситов, из которых получают алюминий, каолинов, бурого железняка и других полезных ископаемых. При разрушении коренных горных пород высвобождаются содержащиеся в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления – россыпи. Например, элювиальные россыпи алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами.
Делювий
Продукт выветривания находящийся на склонах гор и долин, называют делювий, который отличается от элювия тем, что его составные части не находятся на месте первоначального образования, а сползли или скатились под действием силы тяжести вниз. Все склоны покрыты более или менее толстым слоем делювия. Делювий, смачиваемый водой, может смещаться, ползти вниз по склону, обычно очень медленно, незаметно для глаз, иногда – быстро. Сильно пропитанный водой, он превращается в густую грязь, которая ползёт вниз, срывает и комкает дерновый покров, вырывает кусты и даже валит при своём движении росшие на делювии деревья. Такие грязевые потоки, иногда значительной длины и ширины, наблюдались во многих странах. На дне долины они останавливаются, образуя поля густой грязи с комьями дёрна, поваленными деревьями и кустами.
Аллювий
- широко распространенный тип обломочных отложений, накапливающийся на суше под влиянием действия текучих вод (рек, ручьев).
К аллювиальным отложениям относятся валуны, галечники, пески, глины, супеси, суглинки и другие породы. Все эти разновидности аллювия отличаются заметной, часто хорошей, сортировкой материала по крупности зерна. Нередко среди этих отложений встречаются линзы торфа. В аллювие часты находки растительных и животных остатков — различных пресноводных моллюсков, а также позвоночных.
Типы аллювиальных отложений:
- русловой аллювий, состоящий преимущественно из грубых отложений, в основании которых в равнинных реках залегают галечники;
- пойменный аллювий, представленный более тонкими осадками, отлагаемыми при разливах реки;
- старичный аллювий, формирующийся в многочисленных старицах (старых руслах рек) в пределах пойменной части долины и представляющий озерно-болотные отложения;
- аллювиально-делювиальные отложения внешних частей поймы, представляющие различные аллювиальные осадки, обогащенные смытыми со склонов обломками пород в виде щебенки и песчанно-глинистого материала.
Перечисленные типы аллювиальных отложений находятся в определенных соотношениях, обусловленных процесом их формирования, в котором главную роль играет гидрологический характер потока. Выделяют:
- аллювий равнинных рек, среди которого хорошо различаются указанные выше типы отложений;
- аллювий горных рек, в котором исключительно развит русловой аллювий за счет пойменного;
- овражно-балочный аллювий, представляющий другой крайний тип с широким развитием пойменного типа аллювия.
Мощность современных аллювиальных отложений зависит от величины потока и для крупных равнинных рек достигает 15-18 м.
Искусственные грунты в строительстве
... т.п.), каким образом залегают грунты в основании сооружений, что определяет свойства грунтов и грунтовых оснований. Грунтом называют всякую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводиться, ...
Аллювиальные наносы служат материнской породой для различных почв, чаще всего для пойменных, обычно обладающих высоким плодородием (луговые, черноземовидные и др.).
С аллювиальными отложениями связаны месторождения многих полезных ископаемых.
Схема строения аллювия равнинной реки. 1, 2, 3 — аллювий: русловой, пойменный, старичный; 4 — коренные породы склонов и дна речной долины; 5 — уровень воды во время половодья.
Лёсс
- неслоистая пористая тонкозернистая осадочная горная порода серо-желтого или палевого цвета, богатая углекислым кальцием СаСО3.
Образует в обрывах вертикальные стены, часто увенчанные призматическими столбами (столбчатая отделенность).
Лесс состоит в основном из частиц пыли (0,05-0,005мм); глинистые частицы (меньше 0,005мм) содержаться в незначительном количестве, а частицы песка крунее 0,25мм в нем обычно отсутствуют.
По своему составу лесс относится обычно к суглинкам, реже к супесям. Подавляющее большинство частиц, из которых состоит лесс, представляют собой обломки кварца; кроме того, встречаются полевые шпаты, слюды и в небольшом количестве глинистые минералы (каоленит, монтмориллонит и др.).
Лесс обладает высокой пористостью, достигающей 48-50%.
Имеющиеся в лессе крупные поры придают ему характерный ноздревантый облик.
Лесс широко распространен в Китае, Срнедней Азии, Западной Сибири и покрывает значительные территории на Украине, Северном Кавказе и др., нередко образуя толщи мощностью в несколько десятков метров.
Лесс служит почвообразующей породой для чернозема, серозема и каштановых почв.
В строительстве лесс используется как основание сооружений, в качестве материала для возведения земляных плотин и насыпей, для выделки кирпича — «сырца» и «самана» и т.п.
При малой естественной влажности лесс довольно прочный, о чем свидетельствует его способность сохранять устойчивыми вертикальные откосы высотой до 10м и более.
Повышение влажности лесса (за счет поступления атмосферных осадков, фильтрации из каналов, утечек из водопроводной и канализационной сетей и т.п.) приводит к понижению его прочности и уплотнению, сопровождающемуся опусканием поверхности (т.н. просадки грунта).
Таким путем в естественных условиях на повенрхности земли возникают степные блюдца — бессточные понижения, глубиной до 2-2,5м.
Просадки на каналах проявляются в виде неравномерного опускания (2-2,5м) дна и откосов каналов и расположенных вдоль них территорий.
Ширина деформировавшихся участков достигает 30-50м, в пределах их появляются зияющие трещины шириной 0,5-0,6м и глубиной 10-12м, разделяющие террассы опускания.
При строительстве на лессе для предохранения сооружений от неравномерных просадок и появления трещин в стенах осуществляется ряд мероприятий: защита лесса от поступления воды, предварительное уплотнение лесса в основаниях сооружений, возведение сооружений при искуственном поддержании высокой влажности лесса и т.п.
Вопрос о способе и условиях образования лесса еще не получил окончательного решения. Наиболее известны золовая (ветровая) и почвенная гипотезы образования лесса:
Вода в пищевых продуктах
... то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту. Вода имеет показатель преломления ... существ на Земле. Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.[2] Чистая (не содержащая примесей) вода -- хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и ...
- золовая гипотеза — лесс образуется в результате накопления пыли в сухих степях, куда она приносится из пустынь.
Почвенные и иные процессы, протекающие в поверхностной части толщи таких осадков, преобразуют скопление пыли в связную породу с ее харакиерным обликом.
Мелкозернистые породы, имеющие внешнее сходсто с лессом, не отличающиеся неоднородностью строения, составом и т.п. и образовавшиеся аллювиальным, делювиальным, пролювиальным путем, относят к лессовидным суглинкам (супесям).
Образование лесса на суше, вне водных бассейнов докаывают часто встречающиеся в лессе раковинки наземных моллюсков, кости грызунов и крупных млекопитающих, поры в виде вертикальных ветвистых трубочек, являющихся следами истлевших корней и стеблей трав, а также малая естественная влажность, высокая пористость и отсутствие слоистости.
- почвенная гипотеза — лесс может образовываться из мелкозернистых осадков любого, в т.ч. и водного происхождения.
Для этого необходимо, чтобы эти осадки после окончания процесса их накопления подверглись воздействию процессов выветривания и почвообразования в условиях сухого климата.
Микроструктура лёсса естественная агрегативная увеличение 600 раз
Многолетнемерзлые грунты
Мёрзлыми грунтами, породами и почвами называют грунты, горные породы, почвы и дисперсные материалы, имеющие отрицательную или нулевую температуру, в которых хотя бы часть воды замёрзла, т.е. превратилась в лёд, цементируя минеральные частицы. Скальные грунты, имеющие отрицательную температуру и не содержащие в своём составе воды и льда, называются морозными. Крупнообломочные и песчаные грунты, имеющие отрицательную температуру, но не сцементированные льдом и не обладающие силами сцепления называются сыпучемёрзлыми («сухая мерзлота»).Грунты и породы, в которых, несмотря на отрицательную температуру лёд не кристаллизовался называются охлаждёнными породами и грунтами.
Классификация мёрзлых грунтов по гранулометрическому составу определяется как и для немёрзлых грунтов. Выделяют классификации по Охотину, Сергееву. Кроме того, мёрзлые грунты дополнительно классифицируют по ГОСТ 25100-95, также по: времени нахождения в мёрзлом состоянии(табл.1); по льдистости;по засолённости; по заторфованности
Таблица 1
Классификация грунтов по времени нахождения в мёрзлом состоянии по данным различных источников.
Наименования мёрзлых грунтов Время существования в мёрзлом состоянии Источники
Многолетнемёрзлые
Сезонномёрзлые
Кратковременно мёрзлые Годы, сотни, тысячи лет
Месяцы
Сутки В.А Кудрявцев
Б.А, Достовалов, 1978
Э.Д.Ершов,1990
Вечномёрзлые
Многолетнемёрзлые
Сезонномёрзлые
Кратковременно мёрзлые Века, тысячелетия
От нескольких лет до нескольких десятилетий
От 1 до 2 сезонов
От нескольких часов до нескольких суток Н.А.Цытович,1973
Вечномёрзлые
Перелетки
Сезонномёрзлые Три и более года
От 1 года до трёх лет
1-й холодный сезон года Нормативные документы
Мёрзлые грунты в зависимости от их температуры, величины и времени внешнего воздействия могут вести себя как твёрдые или пластичные. Чем меньше и чем длительнее воздействие, тем в большей мере грунт проявляет пластичные свойства. Образование льда при промерзании грунта приводит к повышению прочности и сопротивления деформируемости, что объясняется возникновением связей между минеральными частицами за счёт льда.
Особенности производства земляных работ в условиях низких температур ...
... м из глинистых грунтов, устраивают насыпи из песчаных грунтов на болотах, дренажные прорези, производят вымораживание и т. д. Особенностями проведения земляных работ в зимнее время являются отрицательная температура ... воздуха, наличие снега и льда. Промерзание грунтов осложняет их разработку, транспортирование, укладку и уплотнение. Удорожание строительства, ...
Болотные грунты
- грунты, содержащие большие массы неразложившихся и полуразложившихся растительных осадков, пропитанных перегноем и обычно избыточно увлажненных.
Причина образования болотных почв — недостаток в почве зольных элементов пищи растений, содержание же воды в болотных грунтах представляет следствие большой влагоемкостинакопляемого органического вещества.
Различают два вида болотных почв, представляющих стадии единого процесса:
- перегнойно-глеевые почвы травянных (осоковых) и лесных (ольховых, березняковых) низинных болот;
- торфяно-глеевые почвы моховых сфагновых верховых болот.
Болотные грунты образуются токже в процессе зарастания озер и рек с медленным течением.
Торф верховых болот используевся для топлива; торф низинных болот является ценным удобрением.
После осушения и соответствукющих мелиораций болотные грунты могут использоваться для сельского хозяйства.
Список используемой литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/mehanika-gruntov-osnovaniya-i-fundamentyi/
1. Обручев В.А. Занимательная геология. М.: изд-во Академии наук СССР,1961
2. Судо М.М. Геология. М.: изд-во МНЭПУ, 1996
4. Петрографический словарь. М., Недра, 1981.
5. Геологический словарь, Т. 1. — М.: Недра, 1978. — С. 269
6. Ершов Э.Д., Хрусталёв Л.Н., Дубиков Г.И, Пармузин С.Ю. Инженерная геокриология.М.:Недра,1991.439 с.
7. Цытович Н.А. Механика мёрзлых грунтов. М.: Высш. школа,1973. 448 с.
