- •Конспект лекцій з навчальної дисціпліни “грунтознавство”
- •1.Склад і будова грунтів
- •1.1 Тверда компоненту грунту
- •1.1.1. Підрозділ твердої компоненти грунту за мінеральним складом
- •1.1.2 Органічна речовина і органо-мінеральні комплекси
- •1.1.4. Розмір, морфологічні особливості і кількісне співвідношення елементів твердої компоненти грунту
- •1.1.5. Взаємозв'язок мінерального складу і дисперсності грунтів
- •1.2. Рідка компоненту грунту
- •1.2.1. Класифікація видів води в грунтах
- •1.2.2. Зв'язана вода
- •1.2.3. Вільна вода
- •1.2.4. Природна вогкість грунтів і її вплив на їх властивості
- •1.3. Газова компоненту грунту
- •1.3.1. Склад газів в грунтах
- •1.3.2. Стан газів в грунтах
- •1.4. Жива компоненту грунту
- •1.4.1. Макроорганізми в грунтах
- •1.4.2. Мікроорганізми в грунтах
- •1.5. Грунт як багатокомпонентна система
- •1.5.1. Взаємодії компонент грунту
- •1.5.2. Структурні зв'язки в грунтах
- •1.5.3. Структура і текстура грунтів
- •2. Властивості грунтів
- •2.1. Фізичні властивості грунтів
- •2.1.1. Щільність грунтів
- •2.1.2. Проникність грунтів
- •2.1.3. Теплофізичні властивості грунтів
- •2.1.4. Електричні властивості грунтів
- •2.1.5. Магнітні властивості грунтів
- •2.2. Физико-хімічні властивості грунтів
- •2.2.1. Розчинність грунтів
- •2.2.2. Адсорбційні властивості грунтів
- •2.2.3. Електрокінетичні і осмотичні властивості грунтів
- •2.2.4. Корозійні властивості грунтів
- •2.2.5. Налипання грунтів
- •2.2.6. Пластичність грунтів
- •2.2.7. Набрякання грунтів
- •2.2.8. Усідання грунтів
- •2.2.9. Капілярні властивості грунтів
- •2.2.10. Водоміцність грунтів
- •3. Характеристика основних типів грунтів
- •3.1. Класифікація грунтів
- •3.3.1. Види класифікацій
- •3.3.2. Загальна класифікація грунтів
- •3.2.Скельні грунти
- •3.2.1. Магматичні грунти
- •3.2.2. Метаморфічні грунти
- •3.2.3. Осадові зцементовані грунти
- •3.2.4. Штучні скельні грунти
- •3.3. Дисперсні грунти
- •3.3.1. Уламкові (незв'язні) грунти
- •3.3.2. Глинисті і пильоватиє (лесові) грунти
- •3.3.3. Сапропелево-торф'яні грунти
- •3.3.4. Штучні грунти
- •4. Масиви грунтів
- •4.1. Загальні відомості про масиви грунтів
- •4.2. Чинники, які визначають інженерно-геологічні властивості масиву
- •4.3. Характеристики масиву
- •4.3.1. Неоднорідність
- •4.3.2. Анізотропія
- •4.3.3. Тріщинуватість
- •4.3.4. Звітрелість
- •4.3.5. Обводневість
- •4.3.6. Напружений стан
4.3.6. Напружений стан
Гірські породи у земній корі знаходяться у напруженому стані, який обумовлений дією двох силових полів - гравітаційного і тектонічного.
Найпростішим є випадок, коли напружений стан обумовлений тільки гравітаційними силами, тобто вагою товщі порід, що залягають над даною точкою масиву. Якби під дією вертикальної гравітаційної сили масив порід міг вільно стискатися, одночасно розширяючись у горизонтальних напрямах, то горизонтальні напруги в ньому дорівнювали би нулю. Насправді цього не відбувається, оскільки горизонтальному розширенню масиву перешкоджають навколишні породи; в масиві виникають горизонтальні стискуючі напруги. Величини горизонтальних напруг в пружному ізотропному масиві рівні і залежать від коефіцієнта коефіцієнта Пуассона. В пластичних гірських породах (глинах, кам'яній солі, вугілля, аргіліти) напружений стан масиву може мати гідростатичний характер вже на невеликих глибинах. У реальних масивах гірських порід величини напруг можуть значно відрізнятись від очікуваних. Пояснюється це неоднорідністю будови масиву.
Вертикальні напруги в реальних масивах часто зростають у міру зростання глибин не монотонно, а скачкообразно. В породах з високими значеннями модуля пружної напруги значно вище, ніж у підстилаючих їх осадових породах (пісковиках, мергелях) з більш низькими значеннями модуля пружності.
Ще складнішим виявляється поле напруг при дії на масив тектонічних сил. Часто у тектонічно активних районах горизонтальні напруги не тільки рівні вертикальним, але і перевищують їх. Аномально високі величини горизонтальних напруг зафіксовані при вимірюваннях в гірських виробленнях до глибини понад 1000 м у багатьох точках земної кулі в породах кристалічного фундаменту, в складчастих товщах, в зонах впливи диз’юнктивів.
В приповерхневих частинах масиву, де питома вага вертикальної складової поля напруг дуже невелика, горизонтальні напруги значно перевищують вертикальні. Із зростанням глибин при постійній величині горизонтальних сил, значимість вертикальної складової підвищується і на деякій глибині розподіл напруг наближається до гідростатичного, а ще глибше за вертикальні напруги повинні перевищити горизонтальні.
Форми, умови і закономірності прояву у земній корі тектонічного силового поля різноманітні і вивчені ще недостатньо. Тектонічне поле неоднорідно як в межах крупних елементів земної кори, так і в локальних геологічних структурах. На фоні цієї загальної картини абсолютні величини і розподіл напруг у конкретних масивах можуть бути абсолютно різними. Вони залежать не тільки від напряму і величини тектонічних сил, ступеня і характеру тектонічної зрушеності масиву, але і від його тріщинуватості, чергування порід у розрізі, неоднорідності фізико-механічних властивостей гірських порід, будови рельєфу, гідродинамічного тиску, геотермічних умов і інших геологічних чинників.