Разделы презентаций


Основы инженерно-геологической характеристики и оценки дисперсных грунтов

Содержание

Главнейшими физическими свойствами песчаных и глинистых пород являются плотность, пористость и влажность.Плотность минеральной частиρs = g1/v1Плотность породыρ = (g1 +g2) / (v1 + v2)Плотность сухих частиц (плотность скелета)ρd = g1 /

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1 Основы инженерно-геологической характеристики и оценки дисперсных грунтов –рыхлые несвязные и

глинистые связные породы (продолжение).
1. Физические и водные свойства.
2. Механические свойства.

Основы инженерно-геологической характеристики и оценки дисперсных грунтов –рыхлые несвязные и глинистые связные породы (продолжение).1. Физические и

Слайд 2Главнейшими физическими свойствами песчаных и глинистых пород являются плотность, пористость

и влажность.
Плотность минеральной части
ρs = g1/v1
Плотность породы
ρ = (g1 +g2)

/ (v1 + v2)

Плотность сухих частиц (плотность скелета)
ρd = g1 / (v1 + v2) = ρ / 1+W

Плотность породы под водой
ρ’ =(ρs – 1) / (1 -n)

Влажность весовая
W = g2 /g1

Пористость и коэффициент пористости
n = 1- m = 1 - ρd/ ρs
e = n/(1-n) = ρs / ρd -1

Формулы списать!
На следующем слайде!

Главнейшими физическими свойствами песчаных и глинистых пород являются плотность, пористость и влажность.Плотность минеральной частиρs = g1/v1Плотность породыρ

Слайд 3Основные показатели физического состояния песчано – глинистых пород
Плотность минеральной части

ρs =

g1/v1

Плотность породы ρ = (g1 +g2) / (v1 + v2)

Плотность сухих частиц (плотность скелета)
ρd = g1 / (v1 + v2) = ρ / 1+W

Плотность породы под водой ρ’ =(ρs – 1) / (1 -n)

Влажность весовая W = g2 /g1

Пористость и коэффициент пористости n = 1- m = 1 - ρd/ ρs
e = n/(1-n) = ρs / ρd -1

(см. лекцию 3)

Основные показатели физического состояния песчано – глинистых породПлотность минеральной части

Слайд 4Плотность породы характеризует плотность её сложения и позволяет косвенно судить

о прочности, деформируемости и устойчивости.

Плотность породы характеризует плотность её сложения и позволяет косвенно судить о прочности, деформируемости и устойчивости.

Слайд 5 Пористость песчаных и глинистых пород зависит от их дисперсности,

отсортированности и однородности, плотности сложения, степени и характера цементации коллоидами,

солями, растительными остатками, а в обломочных породах глинистым веществом.

а – кубическая укладка частиц;
б, в – тетраэдрическая укладка частиц

Пористость песчаных и глинистых пород зависит от их дисперсности, отсортированности и однородности, плотности сложения, степени и

Слайд 6Пористость песчаных и глинистых пород изменяется в широких пределах, обычно

она больше 20%. По сравнению со скальными и полускальными породами

песчаные и глинистые породы высокопористые.
Пористость песчаных и глинистых пород изменяется в широких пределах, обычно она больше 20%. По сравнению со скальными

Слайд 7Важнейшей характеристикой физического состояния песчаных и глинистых пород является их

весовая влажность, определяемая сушкой при постоянной температуре 105С.
Влажность характеризуется

количеством воды, заполняющей поровое пространство и равняется отношению массы испарившейся воды к массе сухого вещества породы
W = g2 / g1 = ρ / ρd – 1,
соответственно полная влагоёмкость породы
Wп = 1/ ρd - 1/ ρs = n / ρs (1-n)
Для характеристики степени насыщения пород водой служит коэффициент водонасыщения, отражающий отношение естественной влажности к их полной влагоёмкости
G = W/Wп = W ρs / e0 ρв ( обычно ρв = 1 г/см3).

Для маловлажных пород G = 0…0.5;
для влажных G = 0.5…0.8;
для насыщенных G =0.8…1

Формулы списать!

Важнейшей характеристикой физического состояния песчаных и глинистых пород является их весовая влажность, определяемая сушкой при постоянной температуре

Слайд 8Очень важной, но дополнительной, характеристикой физического состояния глинистых пород служит

их консистенция, которая характеризует подвижность глинистых частиц при определённой влажности

под воздействием внешних усилий

Состояние породы

Норм. название

Характерные показатели влажности

Wт (WL)

WP (WР)

Очень важной, но дополнительной, характеристикой физического состояния глинистых пород служит их консистенция, которая характеризует подвижность глинистых частиц

Слайд 9Консистенция зависит от вязкости породы, т. е. внутреннего сопротивления перемещению

частиц породы в определённом объёме. Вязкость и консистенция проявляются только

при их деформации. Консистенция во многом зависит от минерального состава глинистой породы, а также от состава и минерализации поровой воды.
Консистенция зависит от вязкости породы, т. е. внутреннего сопротивления перемещению частиц породы в определённом объёме.  Вязкость

Слайд 10Обычно консистенцию характеризуют определёнными влажностями. Эти характерные влажности называют пределами

консистенции.
Предел текучести соответствует влажности, при которой глинистая порода при нарушении

сложения переходит из пластичного состояния в текучее, т. е становится вязкой жидкостью.

Предел пластичности соответствует влажности, при которой глинистая порода при нарушении сложения из полутвёрдого состояния переходит в пластичное.

Между пределами текучести и пластичности глинистые породы находятся в пластичном состоянии, т. е. под действием внешней силы способны принимать различную форму и сохранять её после устранения этой силы, не изменяя объёма

Для ориентировочного суждения о состоянии глинистых пород часто используют показатель консистенции
IL = (W – WP)/(WL - WP),
соответственно применяя нормативную классификацию ГОСТ 25100 - 97

Обычно консистенцию характеризуют определёнными влажностями.  Эти характерные влажности называют пределами консистенции.Предел текучести соответствует влажности, при которой

Слайд 11Для оценки песчаных пород как основания, среды или материала для

различных сооружений первостепенное значение имеет определение плотности их сложения
Относительная плотность

песчаных пород определяется отношением:
Id = (emax – e0) / (emax – emin), где
emax - коэффициент пористости песка при самом рыхлом сложении (определяется при простом наполнении мерного цилиндра сухим песком);
evin – коэффициент пористости песка при самом плотном сложении (определяется трамбованием до постоянного объёма);
e0 – коэффициент пористости песка естественного сложения.


По плотности пески разделяют на:
- плотные Id = 0.66…1.0;
средней плотности Id = 0.33… 0.66;
рыхлые Id = 0…0.33.

Для оценки способности песков к уплотнению в основании сооружений или в теле земляных сооружений используют коэффициент уплотняемости песков:
U = (emax – emin) / emax
Чем ближе этот показатель к 1, тем большей способностью к уплотнению обладает песок

Для оценки песчаных пород как основания, среды или материала для различных сооружений первостепенное значение имеет определение плотности

Слайд 12Для песчаных и глинистых пород верхних горизонтов земной коры можно

выделить несколько типов режима физического состояния в зависимости от условий

обводнения и напряжённого состояния

 = ρz

 = ρz

 = ρh + (z – h)ρ’

 = hρв +ρz – (h+z)ρв = z(ρ – 1)

h

 = ρz – h’ρв

Для песчаных и глинистых пород верхних горизонтов земной коры можно выделить несколько типов режима физического состояния в

Слайд 13Главнейшими водными свойствами песчаных и глинистых пород являются водоустойчивость, влагоёмкость,

капиллярность и водопроницаемость.
1
2
Размокание
Набухание
Некоторые разности глинистых пород при набухании увеличивают объём

на 25 – 30%, а давление набухания может достигать 0.1…1.5 МПа. Особенно сильно набухают монтмориллонитовые глины (бентонит).

Самыми водонеустойчивыми породами являются лёссы и сильно пылеватые глинистые породы

Главнейшими водными свойствами песчаных и глинистых пород являются водоустойчивость, влагоёмкость, капиллярность и водопроницаемость.12РазмоканиеНабуханиеНекоторые разности глинистых пород при

Слайд 14Под влагоёмкостью породы понимается её способность вмещать и удерживать определённое

количество воды.
Различают породы:
- влагоёмкие (глины и суглинки);
- средне влагоёмкие (супеси,

пески мелкозернистые и тонкозернистые;
- невлагоёмкие (пески, галечники, щебень).
Применительно к породам невлагоёмким следует говорить об их водоёмкости, т. е. способности вмещать
определённое количество воды.
У влагоёмких пород различают влагоёмкость полную, капиллярную и молекулярную

Водоотдачей обладают неглинистые песчаные, гравийные, щебенистые породы и галечники. Она зависит от состава пород и продолжительности их дренирования.
Водоотдача пород примерно равна разности между полной их влагоёмкостью и максимальной молекулярной
W отд. = Wп - Wмм

Под влагоёмкостью породы понимается её способность вмещать и удерживать определённое количество воды.Различают породы:- влагоёмкие (глины и суглинки);-

Слайд 15Мелкозернистые, тонкозернистые пески и глинистые породы могут увлажняться за счёт

капиллярных сил выше уровня грунтовых вод. Зона капиллярного поднятия может

достигать поверхности земли и вызывать заболачивание.

Сила капиллярного поднятия определяется по формуле Лапласа
Рк =2/r, где
- поверхностное натяжение воды (7.5 Па);
r – радиус капилляра

Мелкозернистые, тонкозернистые пески и глинистые породы могут увлажняться за счёт капиллярных сил выше уровня грунтовых вод. Зона

Слайд 16К числу основных водных свойств горных пород относится водопроницаемость, т.

е. способность пропускать через себя воду под действием напора

К числу основных водных свойств горных пород относится водопроницаемость, т. е. способность пропускать через себя воду под

Слайд 17Скорость движения воды через пористые породы прямо пропорциональна гидравлическому градиенту,

т. е. отношению действующего напора к длине пути фильтрации
Важнейший закон

водопроницаемости песчаных и глинистых пород – закон ламинарной (плоскопараллельной) фильтрации:
V = Q/F или Q = kфFI
при F = 1 и I = 1
Kф = Q м3/сут
Скоростное выражение коэффициента фильтрации (см. лекцию 3)
Q/F = V = kф  I
при I = 1
V = kф м/сут
Q – количество фильтрующейся воды. м3/сут;
F – площадь поперечного сечения породы, м2..
Действительная площадь фильтрации воды Fдkф.д. = kф./ n, где
n – пористость породы в долях единицы

Скорость движения воды через пористые породы прямо пропорциональна гидравлическому градиенту, т. е. отношению действующего напора к длине

Слайд 18Характеристики водопроницаемости необходимы для проектирования дренажных мероприятий любых территорий

Характеристики водопроницаемости необходимы для проектирования дренажных мероприятий любых территорий

Слайд 19Механические свойства горных пород определяют их поведение под воздействием внешних

усилий – нагрузки. В песчано-глинистых породах под влиянием внешних усилий

происходит изменение внутреннего сложения и объёма, т. е. уменьшение пористости и увеличение концентрации частиц в единице объёма. В лаборатории этот процесс моделируется в компрессионных камерах (одометрах).

Когда под влиянием внешних усилий возникают касательные напряжения, превышающие силы сопротивления сдвигу, породы начинают разрушаться, наступает потеря прочности.

Внимание!

Следовательно, механические свойства песчано-глинистых пород, как и любых других, характеризуются их деформируемостью и прочностью!

Механические свойства горных пород определяют их поведение под воздействием внешних усилий – нагрузки. В песчано-глинистых породах под

Слайд 20Под влиянием внешней нагрузки породы находятся в напряжённом состоянии. Если

породы водонасыщены, напряжения в них могут быть подразделены на два

вида: - действующие в поровой воде; - непосредственно передающиеся на скелет породы. Поровое давление, возникшие под действием внешней нагрузки, постепенно рассеивается, что определяется водопроницаемостью породы.

Внимание!

Только эффективное напряжение действует на скелет породы, вызывая её сжатие и уплотнение!

1

2 = 3

Под влиянием внешней нагрузки породы находятся в напряжённом состоянии. Если породы водонасыщены, напряжения в них могут быть

Слайд 21В условиях обводнения и движения поровой воды на напряжённое состояние

породы влияет фактор гидродинамического давления (см. схему).
Поровое давление
U = (H1+z)ρв
Эффективное

давление
’ = zρ’

Полные напряжения
 = U + ’

В случае движения воды
 = U + ’ ±Dгд

В условиях обводнения и движения поровой воды на напряжённое состояние породы влияет фактор гидродинамического давления (см. схему).Поровое

Слайд 22В условиях объёмного сжатия, рассматривая горные породы как линейно деформируемые

тела, зависимость между напряжениями z x y и соответствующими

им относительными деформациями определяется из теории сопротивления материалов.

εz = 1/E0[z – μ(x + y)]

εx = 1/E0[x – μ(z + y)]

εy = 1/E0[y– μ(z + x)]

Параметры, входящие в эти уравнения:

- Модуль общей деформации Е0
Коэффициент Пуассона μ
являются количественными характеристиками механических свойств пород, т. е. их способности деформироваться при сжатии.

Модуль общей деформации
Е0 = z / εz
Коэффициент Пуассона (поперечного расширения)
μ = εy / εz (0,27…0,42)

В условиях объёмного сжатия, рассматривая горные породы как линейно деформируемые тела, зависимость между напряжениями  z x

Слайд 23По компрессионным данным:
Модуль общей деформации определяют полевыми и лабораторными испытаниями

и вычисляют по формуле
Е0 = β (1+е1)/а, где
Е0 –

модуль общей деформации, МПа;
е1 – коэффициент пористости, соответствующий по компрессионной кривой нагрузке 1;
а - коэффициент сжимаемости, 1/МПа, определяемый по компрессионной кривой в интервале нагрузок 1 и 2;
β – множитель для перехода к условиям объёмного сжатия:
для песков 0,76;
для супесей 0,72;
для суглинков 0,57;
для глин 0,43

β = 1- 2μ2/(1 – μ)

По компрессионным данным:Модуль общей деформации определяют полевыми и лабораторными испытаниями и вычисляют по формулеЕ0 = β (1+е1)/а,

Слайд 24Сопротивление песчано-глинистых пород сдвигу.
Сопротивление сдвигу характеризует прочность песчаных и глинистых

пород, т. е. их способность сопротивляться разрушению. Последнее выражается в

нарушении сплошности породы по одной или нескольким поверхностям скольжения или ослабления. Разрушение породы наступает тогда, когда касательные напряжения превышают внутренние силы сопротивления.
Сопротивление песчано-глинистых пород сдвигу.Сопротивление сдвигу характеризует прочность песчаных и глинистых пород, т. е. их способность сопротивляться разрушению.

Слайд 25Сопротивление сдвигу песчаных и глинистых пород зависит от ряда факторов,

но главным образом от нормального уплотняющего давления.
Для песчаных и вообще

рыхлых несвязных пород эта зависимость была установлена Кулоном в 1773 году и имеет вид
 = tgφн
В общем виде, в данном уравнении может появиться параметр С, характеризующий начальное сопротивление сдвигу и обусловленное явлениями зацепления зёрен и обломков друг за друга, с затратой сдвигающих усилий на опрокидывание, вращение и перемещение в зоне сдвига (дилатансия):
 = tgφн + С
Это математическое выражение закона Кулона справедливо и для глинистых пород, только здесь параметр линейности С обусловлен всеми видами структурных связей.
Если обе части приведённого уравнения разделить на н , а отношение /н обозначить через tgψ, то
tgψ = /н = f +C/н ,
где tgψ - коэффициент сдвига.
Для песчаных пород tgψ величина постоянная и равная коэффициенту внутреннего трения, для глинистых пород tgψ величина переменная: с увеличением нормального уплотняющего давления он уменьшается.

Существенное влияние на сопротивление сдвигу оказывает поровое давление, поэтому
для песчаных пород  = f(н – u),
для глинистых пород  = С + f(н – u),


С = 0
tgφ = tgψ

tgφ = f(н)+C

С = tgφРс
Рс = С/ tgφ

Рс – прочность структурных связей

Сопротивление сдвигу песчаных и глинистых пород зависит от ряда факторов, но главным образом от нормального уплотняющего давления.Для

Слайд 26Основные уравнения прочности песчано – глинистых пород (по теории Кулона)

= tgφн (для песчаных пород)
 = tgφн + С (для

глинистых пород)

tgψ = /н = f +C/н
(обобщённый параметр – коэффициент сдвига переменная величина для глинистых пород и постоянная для песчаных)

 = f(н – u) (для песчаных пород с учётом порового давления

 = С + f(н – u) (для глинистых пород с учётом порового давления)

Основные уравнения прочности песчано – глинистых пород  (по теории Кулона) = tgφн (для песчаных пород) =

Слайд 27Показатели сопротивления сдвигу существенно зависят от режима испытаний и прежде

всего от способа подготовки, проведения и и условий дренирования пород
Испытания

по схеме быстрого сдвига без предварительного уплотнения, при уплотняющих нагрузках не превышающих структурной прочности пород, природного давления или веса сооружения.

Испытания по схеме медленного сдвига в условиях свободного оттока воды (открытая система) и завершённой консолидации, при уплотняющих давлениях, соизмеримых с весом сооружения.

Испытания в условиях невозможности оттока воды (закрытая система) с замером порового давления. Реализация уравнения  = С + f(н –u)

Существуют специальные схемы испытаний пород в срезных приборах, моделирующие различное состояние пород и условия их взаимодействия с сооружениями (схема Н. Н. Маслова, схема А. А. Ничипоровича).

Показатели сопротивления сдвигу существенно зависят от режима испытаний и прежде всего от способа подготовки, проведения и и

Слайд 28Механические свойства глинистых пород, как и большинства полускальных пород, зависят

от изменения напряжённо-деформируемого состояния во времени.
Это реологические свойства!
- Способность

медленно пластически деформироваться при неизменном напряжённом состоянии, часто при нагрузках, меньших , чем разрушающие (ползучесть).

- Уменьшение (расслабление) напряжения, необходимого для поддержания постоянной деформации породы (релаксация).

- Способность снижать прочность при увеличении времени воздействия нагрузки (длительная прочность).

Реологические свойства определяются тем обстоятельством, что глинистые породы занимают промежуточное положение между жидко-или вязкотекучими и твёрдыми телами, что может быть наглядно представлено в виде различных моделей!

Механические свойства глинистых пород, как и большинства полускальных пород, зависят от изменения напряжённо-деформируемого состояния во времени.

Слайд 29Механические свойства песчано-глинистых пород тесно связаны со всей историей их

формирования и развития в земной коре, где они переходят из

одной зоны в другую, постепенно утрачивая одни признаки и приобретая новые.
Таким образом, показатели физико-механических свойств песчано-глинистых пород следует всегда рассматривать в тесной связи со степенью их литификации.
Механические свойства песчано-глинистых пород тесно связаны со всей историей их формирования и развития в земной коре, где

Слайд 30Инженерно-геологическая классификация глинистых пород (по В. Д. Ломтадзе, 1984)

Инженерно-геологическая классификация глинистых пород  (по В. Д. Ломтадзе, 1984)

Слайд 31Основы инженерно-геологической характеристики и оценки техногенных грунтов (см. лекция 3

«Инженерно-геологическая классификация горных пород», слайды 1 - 6)
Проработать самостоятельно указанную

тему и представить в виде реферата, используя библиографические источники:
А. Б. Фадеев. Инженерная геология и гидрогеология. Учебное пособие. СПб ГАСУ, СПб, 2004. Раздел 11.7, с. 94.
В. Д. Ломтадзе. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л: Недра, 1984, раздел IX-6, с.469 – 472.
Основы инженерно-геологической характеристики и оценки техногенных грунтов (см. лекция 3 «Инженерно-геологическая классификация горных пород»,  слайды 1

Слайд 32При изучении указанной темы следует учитывать следующие основные определения (ГОСТ

25100 – 97)

При изучении указанной темы следует учитывать следующие основные определения (ГОСТ 25100 – 97)

Слайд 33Основы инженерно-геологической характеристики и оценки мёрзлых пород (см. лекция 3

«Инженерно-геологическая классификация горных пород», слайды 1 - 6)
Проработать самостоятельно указанную

тему и представить в виде реферата, используя библиографические источники:
А. Б. Фадеев. Инженерная геология и гидрогеология. Учебное пособие. СПб ГАСУ, СПб, 2004. Раздел 15, с. 115 - 120.
В. Д. Ломтадзе. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л: Недра, 1984, раздел IX-5, с.457 – 469.


Основы инженерно-геологической характеристики и оценки мёрзлых пород (см. лекция 3 «Инженерно-геологическая классификация горных пород»,  слайды 1

Слайд 34При изучении указанной темы следует учитывать следующие основные определения (ГОСТ

25100 – 97)

При изучении указанной темы следует учитывать следующие основные определения (ГОСТ 25100 – 97)

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика