Классификационные показатели скальных грунтов

Прочность – свойство грунтов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами.

По пределу прочности на одноосное сжатие R_с, в водонасыщенном состоянии грунты подразделяются:

– очень прочные, R_с>120 МПа;

– прочные, 120>R_с>50 МПа;

– средней прочности, 50>R_с>15 МПа;

– малопрочные, 15>R_с>5 МПа;

– пониженной прочности, 5>R_с>3 МПа;

– низкой прочности, 3>R_с>1 МПа;

– очень низкой прочности, R_с<1.

Выветривание – совокупность процессов разрушения горных пород, изменения их химического и минерального состава в результате внешних воздействий. Степень разрушения породы в результате процессов выветривания определяется по коэффициенту выветрелости грунта, К_ws,д.е.

К_ws = ρ/ρ₀, (9)

где, ρ – плотность выветрелого, ρ₀ – плотность монолитного грунта.

По коэффициенту выветрелости скальные грунты подразделяются

невыветрелые (монолитные) К_ws =1,0

слабовыветрелые 1≥К_ws>0,9,

выветрелые 0,9≥К_ws>0,8,

сильновыветрелые (рухляки) К_ws<0,8.

Размягчаемость – уменьшение прочности скальных грунтов при водонасыщении. Численно характеризуется коэффициентом размягчаемости К_sof, д.е., отношение пределов прочности грунта на одноосное сжатие в водонасыщенном и в воздушно-сухом состоянии.

По коэффициенту размягчаемости грунты подразделяются:

– неразмягчаемые К_sof>0,75;

– размягчаемые К_sof<0,75.

III. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

3.1. Классификация подземных вод

Гидрогеология – наука о происхождении, движении, развитии и распространении подземных вод в земной коре.

Задачи, решаемые гидрогеологией:

1) Вопросы питьевого и технического водоснабжения.

2) Защита от влияния подземных вод на производственные процессы (котлованы, шахты) и строительные конструкции.

Гидрогеология состоит из нескольких дисциплин: общая гидрогеология, динамика подземных вод, гидрогеохимия, методика гидрогеологических исследований, гидрогеология МПИ, региональная гидрогеология, палеогидрогеология.

Происходит т.н. круговорот воды в природе – большой и малый.

Q_{атм осадков}=Q_подз.+Q_{поверх.}+Q_{испарен.}, (10)

Вода в горных породах породах существует в двух основных видах – связанная и свободная.

Связанная водаподразделяется:

Кристаллизационная воданаходится в кристаллической решетке минералов (потеря молекул воды приводит к изменениям свойств: гипс минус 1 молекула = алебастр минус еще одна молекула воды = ангидрит).

Цеалитная вода занимает свободное пространство в кристаллической решетке (SiO₂ – кварц, а с nН₂О – опал).

Конституционная вода в виде иона ОН^-.

Свободная вода подразделяется:

1.Водяной пар – он занимает все поры, свободные от жидкой воды. Он образуется из всех других форм почвенной воды, путем испарения и вновь переходит в нее путем конденсации. Ее количествово не превышает 0,001 % от веса породы.

2. Гигроскопичная – это вода, поглощаемая коллоидными оболочками частиц грунта (породы), отделить можно только нагреванием.

3. Пленочнаявода – т.н. слабосвязанная вода, окружающая набухшую частицу грунта (породы) в виде оболочки (свойство влагоемкости – способность горных пород удерживать часть воды в капельножидком состоянии).

4. Капиллярная вода – защемленная или связанная с капиллярами между отдельными гранулами или частицами ГП.

5.Гравитационная – свободная вода, ясно из названия. Движется, в отличие от предыдущих, под влиянием гравитационных сил (силы тяжести).

6. Лед – в твердом состоянии (в условиях многолетней мерзлоты).

В зависимости от заполнения пор пород свободной гравитационной водой выделяют: зону насыщения и зону аэрации.

Первые три типа воды относятся к промежуточному слою между атмосферой и подземной гидросферой–зоне аэрации (от 0 до 30–40 м, иногда 100–200 м) и регулируют водообмен атмосферных вод и вод зоны насыщения.

Между этими зонами – капиллярная подзона (окаймляет зону насыщения).

Отметим, что в случае, когда мы рассматриваем воду как полезное ископаемое – главное это свободная (гравитационная) вода. Все остальные несущественны и играют основную роль при характеристике физико-механических свойств грунтов.