Реферати українською » Геодезия » Физико-механические властивості мёрзлых грунтів


Реферат Физико-механические властивості мёрзлых грунтів

Запровадження.

          Площа поширення многолетнемёрзлых порід становить до 25% всієї суші земної кулі і більше 65% площі Російської Федерації. Суцільне поширення многолетнемёрзлых порід зокрема у Антарктиді і прилеглих до неї островах, в Гренландії, і навіть на високогірних ділянках у Америці в Африці. На терені Росії многолетнемёрзлые породи поширені узбережжі європейській частині і позичають значну територію на Северо-Востоке країни. Австралія єдиний континентом, де немає спостерігається поширення многолетнемёрзлых товщ.

Поширення мёрзлых товщ підпорядковане широтной і висотної зональности. По середньорічним температур, характеру поширення і на многлетнемёрзлых порід виділяються п'ять зон. Географічна кордон поширення мёрзлых порід біля Росії зазначена на карті (рис1).

           Непрерывность мёрзлых товщ по простиранию спостерігається лише у самих північних районах. Але й там під великими водоёмами й у місцях посиленою циркуляції підземних вод можна зустріти ділянки зі наскрізним протаиванием. Такі ділянки називаються «таликами», у своїй розрізняють «наскрізні талики» і «несквозные», чи «хибні» талики. Кількість і його площа таликов зростають у напрямі від північних областей поширення мёрзлых порід до «південному кордоні», чи, точніше, у бік, перпендикулярному геоизотермам у цій галузі.

Географічна південна кордон поширення многолетнемёрзлых порід є лінію, оконтуривающию з півдня сфера поширення мёрзлых товщ, крім окремих високогірних ділянок мёрзлых порід у субтропічних і тропічних зонах. Кратковременное промерзання грунту пов'язані з нічними заморозками; сезонне промерзання порід викликається наявністю середньодобових негативних температур грунту взимку близько зв'язки України із сезонними коливаннями клімату, а причиною існування многолетнемёрзлых порід є тривале існування негативних середньорічних температур порід внаслідок багаторічних коливань теплообміну лежить на поверхні Землі, періодично створюють температуру у верхній шарі літосфери.

            За глибиною мёрзлые породи можуть неоднорідне (мал.2).

Ю 1 З


                         2    

                                3                               2    

                       4         

                                                         

                      5


Рис.2 Схема вертикального розтину мёрзлых товщ під час руху з півдня північ:

1-слой сезонного промерзання (протаивания); 2-современные сливающиеся; 3-современные несливающиеся толщи;4-древние сливающиеся і несливающиеся товщі.

Зокрема, кратковременномёрзлые і сезонномёрзлые товщі є зазвичай безперервні за вертикаллю верстви, верхня чия поверхня збігаються з денний поверхнею, а нижня поверхню перебуває в деякою небольшой(от сантиметрів до одиниць метрів) глибині.

Залегание многолетнемёрзлых товщ складніше. Їх верхня поверхню залягає в різних глибинах нижча від денної поверхні внаслідок процесів сезонного чи багаторічного протаивания. Многолетнемёрзлые товщі називаються «сливающимися», якщо їх верхня поверхню збігаються з нижньої поверхнею шару протаивания; якщо їх верхня поверхню перебувати глибше підошви шару сезонного протаивания чи промерзання ,вони називаються «несливающимися».Наблюдаются також залягання двох і більше шарів многолетнемёрзлых порід друг над іншому, розділених талими прослоями їх називають «багатошаровими чи слоистыми».Такие глибоко які несливающиеся древні мёрзлые товщі могли трапитися значно південніше південної кордону поширення сучасних чи порівняно молодих мёрзлых товщ.

Зона суцільний мерзлоти характеризується потужностями мёрзлых товщ від 500 і більше до 300 метрів і найнижчими температурами от-10°С і від. Острівна мерзлота характеризується малими потужностями вечномёрзлых порід і від кількох десятків метрів за кілька метрів і температурами, близькими до 0°С. розподіл температур многолетнемёрзлых грунов за глибиною показано на рис.3.

                                             

                         1                        q0                           qп

                   - q °З 0 +q°С 

 

                                                                                         hвід

                                                                           h0             2     

                                                                   h, м

                                                                      

 

 Рис.3 Розподіл температури грунтів (q) в криолитозоне по глубине(h).

1-поверхность грунта;2-огибающие температури; qп- температура на поверхности;q0–температура лише на рівні нульових річних амплитуд(среднегодовая температура грунту); hвід –глибина сезонного відтаювання; h0 –глибина рівня нульових амплітуд.

  

За характером промерзання многолетнемёрзлые породи поділяються на два типу: 1)сингенетически промёрзшие породи, тобто. накапливающиеся і промерзающие в геологічному сенсі одночасно, і

2)эпигенетические промёрзшие породи, тобто. ті, які перейшли у многолетнемёрзлое стан по тому, як процес їх нагромадження завершився і вони зазнали диагенетические зміни, перетворившись з осаду в породу.

                 У криолитозоне спостерігається ряд геокриологических процесів.

            Термокарст -є освіту просадочных і провальних форм рельєфу внаслідок вытаивания підземних льодів чи відтаювання мёрзлого грунту. Механізм процесу в ущільнення відталих сильнольдистых порід чи порід, містять мономинеральные поклади льоду. Причиною виникнення термокарста є така зміна теплообміну лежить на поверхні грунту ,у якому глибина сезонного відтаювання починає перевищувати глибину залягання підземного люду чи сильнольдистого многолетнемёрзлого грунту ,або відбувається зміна знака середньорічний температури і розпочинається відтавання мёрзлых толщ.При розвитку термокарста по повторно-жильным льодів утворюються положителные форми рельєфу: байджерахи і горбисті полігони.

            Морозобойное розтріскування. Механізм процесу у цьому, що з охолодженні в соот ветствии із розподілом температур за глибиною в мёрзлых породах виникають стискаючі і розтягують напруги, накопичення яких призводить до розриву порід й освіті тріщин.

Морозное пучение-дисперсних порід це підняття землі, обумовлене збільшенням обсягу замёрзшей вологи і льдообразованием(вследствие міграції води) при промерзании. У умовах розвитку відкладень, містять як мелкозём,так і крупнообломочные грунти, відбувається выпучивание крупнообломочного матеріалу й освіту лежить на поверхні кам'яних полів (курумов), чи сортування грунтів із заснуванням кам'яних полігонів чи смуг на схилах.

Для прогнозу можливість виникнення геокриологических процесів, періоду перебігу, і навіть з метою оцінки мёрзлых грунтів, як підстав споруд необхідні знання фізичних, механічних і тепло- масообмінних характеристик, основні у тому числі розглядаються у "справжній роботі.

  


Мал.1 Карта поширення многолетнёмёрзлых пород.(К.А.Кондратьева,1976).

1-Зона редкоостровного і массивно-островного поширення ММП зі середньорічними температурами(tср) від +3 до –1С і потужністю мёрзлой толщи(М) від 0 до 100 м;2-5 зона суцільного поширення ММП: 2- tпорівн від –1 до –3, М від 50 до 300 м; 3- tср від –5 до –9 Ю, М від 200 до 600 м; 5- tпорівн  від нижче -9С, М від 400 до 900 метрів і більш ;6- кордон зон ММП;7 південна кордон криолитозоны

Глава 1. Основні фізичні характеристики мёрзлых грунтів.

 

                                   1.1Вводные поняття.

              Термін грунт увійшов в термінологію грунтоведческих наук у 18-ти столітті. У сучасному определении(Сергеев, Голодовская і др.1973) грунт-це будь-які гірські породи, грунтів та техногенні освіти, які мають певними генетичними ознаками і аналізовані як багатокомпонентні динамічні системи, які під впливом інженерної діяльності.

Порода – природний мінеральний агрегат певного складу та будівлі, що сформувався внаслідок геологічних процесів, відповідно до якими їх поділяють на осадові, магматичні і метаморфічні.

Мёрзлыми грунтами, породами і ґрунтами називають грунти, гірські породи, грунтів та дисперсні матеріали, мають негативну чи нульову температуру, у яких хоча би частину води замёрзла, тобто. перетворилася на лід, цементуючи мінеральні частки. Скальные грунти, мають негативну температуру і містять у своєму складі води та льоду, називаються морозними. Крупнообломочные і піщані грунти, мають негативну температуру, але з сцементированные льодом і які мають силами зчеплення називаються сыпучемёрзлыми («суха мерзлота»).Грунты і породи, у яких, попри негативну температуру лід не кристалізувався називаються охлаждёнными породами і грунтами.

         Класифікація мёрзлых грунтів за гранулометрическому складу окреслюється й у немёрзлых грунтів. Вирізняють класифікації по Охотину, Сергєєву. З іншого боку, мёрзлые грунти додатково класифікують по ГОСТ 25100-95, також із: часу перебування у мёрзлом состоянии(табл.1.1); по льдистости(табл.1.2);по засолённости(табл.1.3); по заторфованности(табл.1.4)

Таблиця 1.1

Класифікація грунтів за часу перебування у мёрзлом стані за даними різних джерел.

Найменування мёрзлых грунтів Час існування в мёрзлом стані Джерела

Многолетнемёрзлые

Сезонномёрзлые

Кратковременно мёрзлые

Роки, сотні, тисячі років

Місяці

Доба

В.А Кудрявцев

Б.А, Достовалов, 1978

Э.Д.Ершов,1990

Вечномёрзлые

Многолетнемёрзлые

Сезонномёрзлые

Кратковременно мёрзлые

Століття, тисячоліття

Від кілька років за кілька десятиліть

Від 1 до 2 сезонів

Від кількох годин за кілька діб

Н.А.Цытович,1973

Вечномёрзлые

Перелетки

Сезонномёрзлые

Три і більше року

Від 1 року по трьох років

1-ї холодний сезон року

Нормативні документи з будівництва та інженерним здобутків

                                                                                                                    Таблиця 1.2

 Класифікація мёрзлых грунтів за льдистости рахунок видимих крижаних включень.

Різновид грунтів

Льдистость рахунок видимих крижаних включень               

                                                 i,д.е.

Скальные і полускальные грунти Дисперсные грунти

Слабольдистый

Льдистый

Сильнольдистый

Дуже сильнольдистый

             <0.01

            0.01-0.05

              >0.05

                -

                 <0.20

             0.20-0.40

             0.40-0.60

             0.60-0.90

 

                   Таблиця 1.3

Класифікація мёрзлых грунтів за ступеня засолённости Dsol%

(для морського типу засолення)

    

Різновид

      

Сумарна зміст легкорозчинних солей,% маси сухого грунту

           Пісок 

Глинистый грунт

Слабозасолённый

Среднезасолённый

Сильнозасолённый

         0.05-0.10

         0.10-0.20

              >0.20

           0.20-0.50

           0.50-1.00

                >1.00

Таблиця 1.4                                                   

Класифікація грунтів за змісту органічного речовини.

Назва Зміст органічного речовини (%) в
глинистих пісках
Сильнозаторфованные 50-40 -
Среднезаторфованные 40-25 -
Слабозаторфованные 25-10 -
З домішкою орг.веществ 10-3 10-3

              Мёрзлые грунти залежно від своїх температури, розміру й часу зовнішнього впливу можуть поводитися, як твёрдые чи пластичні. Чим менший і що триваліша вплив, тим, у більшою мірою грунт виявляє пластичні властивості. Освіта льоду при промерзании грунту приводить до підвищення міці й опору деформируемости, що виникненням перетинів поміж мінеральними частинками рахунок льоду. Із зниженням дисперсности, засолённости і температури міцність структурних зв'язків зростає. При тривалому часу дії навантаження роль льдоцементационного зчеплення знижується, що з проявом реологічних властивостей льоду. Розроблено класифікація мёрзлых грунтів за температурно-прочностным свойствам.(табл.1.5)

Таблиця 1.5

Класифікація по температурно-прочностным властивостями

Вигляд грунтів Різновид грунтів

Твёрдомёрзлый

dp

Схожі реферати:

Навігація