• 2. Хімічний спосіб розпізнавання мінералів, його переваги і недоліки
  • 3. Класифікація уламків і частинок осадових гірських порід, прийнята в дорожньому будівництві
  • 4. Геологічна діяльність моря
  • 5. Вплив поглинальної здатності грунтів на їх будівельні властивості
  • 6. Операційний контроль вологості грунту
  • 7. Визначення кута природного укосу піщаних грунтів
  • 8. пливунів і заходи щодо їх закріплення
  • 9. Категорії запасів родовищ дорожньо-будівельних мінералів
  • 10. Складання грунтово-геологічного розрізу на поздовжньому профілі автомобільної дороги

  • Скачати 47.62 Kb.

    Етапи розвитку життя на Землі по епохах і періодах. Хімічний спосіб розпізнавання мінералів




    Дата конвертації30.03.2017
    Розмір47.62 Kb.
    ТипКонтрольна робота

    Скачати 47.62 Kb.

    1. Етапи розвитку життя на Землі по епохах і періодах

    Архейська і протерозойская ери. У породах архейської ери не виявлено досить ясних свідків життя - скам'янілостей і відбитків. Однак це не свідчить про відсутність життя на Землі в той час. Сучасна наука доводить, що живі істоти з'явилися в найбільш ранню архейскую еру в результаті дії об'єктивних законів розвитку матерії. Найбільш розробленою гіпотезою про походження життя на Землі є теорія академіка А.І. Опаріна. За цією теорією, в результаті взаємодії парообразной і рідкої води з карбідами заліза, в достатку містилися в первинній земній корі, відбувалося виділення найпростіших вуглеводнів. Останні, з'єднуючись один з одним, з парами води і азотом повітря, поступово утворили складні органічні сполуки, які накопичувалися в водних басейнах і були матеріалом для побудови живих істот.

    Архейська і протерозойская ери характеризуються інтенсивною вулканічною діяльністю і горотворних процесами. В цей час відбулося розчленування земної кори на ділянки - жорсткі платформи і рухомі геосинкліналі.

    У межах європейської частини РФ знаходиться Російська платформа, географічно займає простір, обмежений зі сходу Уралом, із заходу Карпатами, з півдня Кримом і Кавказом, а з півночі полярними морями.

    Виступи порід кристалічного фундаменту на поверхні землі називають щитами. На території Російської рівнини є два кристалічних щита: Балтійський (Фенно-Скандинавський) і Український (Азово-Подільський). Балтійський щит займає Кольський півострів, Карелію, Фінляндію, Швецію і Норвегію. Він складний грубозернистими гранітами, порфірами, гнейсами і кварцитами. Зрідка зустрічаються мармури і діабази.

    Палеозойська ера. Органічний світ палеозойської ери характеризується багатством і різноманітністю форм, що існували в море і на суші. У найдавніший, кембрійський період цієї ери море населяли прості тварини: губки, медузи, черви, плеченогие і членистоногі.

    У ордовикский і силурийский періоди відбувалися інтенсивні горотворні процеси (каледонская складчастість). Тваринний світ в девонське час ставав все більш досконалий і різноманітніше, особливо це стосувалося риб. З'явилися головоногі молюски - амоніти, а також перші наземні хребетні тварини.

    Кам'яновугільний період характеризується розвитком рясної наземної рослинності - папоротей, сигиллярии, лепідодендронів, каламітів та інших, які досягали величезних розмірів і послужили основою для утворення кам'яного вугілля.

    Протягом всієї палеозойської ери море багаторазово заливало Руську рівнину, залишивши після себе потужні товщі вапняків, глин, гіпсів та інших порід. Найбільш древні осадові породи - кембрійські сині глини - поширені під Санкт-Петербургом; зверху вони покриті льодовиковими відкладеннями. Там же, а також в прибалтійських країнах і в ряді місць Східної і Центральної Сибіру залягають силурийские і девонські вапняки, мергелі і пісковики, які прикриті четвертинні відкладеннями і часто розкриваються по долинах річок.

    Породи кам'яновугільного віку дуже широко поширені. Вони зустрічаються в Підмосков'ї і в Донбасі, уздовж східного і західного схилів Уральського хребта, в Кузнецькому басейні і в ряді інших місць. Ці породи представлені вапняками різної міцності, кварцовими пісковиками, чорними глинами і кам'яними вугіллям. Потужність цих відкладень в підмосковному басейні сягає 0,5 км, а в Донбасі - 10 км.

    На території, зайнятій кам'яновугільними відкладеннями, є багато кар'єрів, в яких розробляються вапняки і рідше кварцові пісковики.

    Широко поширені на Руській рівнині відкладення пермського віку, що залягають широкою смугою вздовж західного схилу Уральського хребта, а також в ряді місць Сибіру і Далекого Сходу. Ця система представлена ​​червоними глинами і мергелями, вапняками, гіпсом, ангідриту і конгломератами. Загальна потужність їх досягає 2000 м. Вапняки пермського віку часто використовуються як дорожньо-будівельні матеріали.

    Протягом кам'яновугільного і пермського періодів на сході Російської рівнини відбувалися значні горотворні процеси (герцинського складчастість), що завершилися в пермський період створенням уральського хребта. Надалі (за 250-300 млн. Років) початкові вершини Уральських гір сильно зруйнувалися від вивітрювання, згладився рельєф, на поверхні оголилися давніші породи.

    Уздовж Уральського хребта розташовано багато великих кар'єрів, що забезпечують будівельними матеріалами міста Свердловськ, Челябінськ, Магнітогорськ, Златоуст та ін.

    З інших наявних на Уралі матеріалів необхідно вказати дресву гранітів і діоритів, яка покриває корінні породи, а також гравій і пісок алювіально походження, що залягають в порівняно невеликих кількостях по берегах річок.

    Мезозойська ера. В цей час відбувався подальший розвиток морських і наземних тварин, особливо плазунів, які в юрський час досягли найбільшого розвитку. З них необхідно відзначити гігантських динозаврів, що досягали 30 м в довжину і 5 м в висоту.

    У мезозойську еру відбувалися повільні опускання і підняття материків, які викликали то наступ моря на сушу (трансгресії), то його отступаніе (регресії). Таких трансгресії і регресій моря протягом ери було кілька, в результаті чого в багатьох місцях Російської рівнини зустрічаються потужні товщі крейди, опок, вапняків, глин та інших порід тріасового, юрського і крейдяного віку. Прикладом можуть служити поклади крейди у північній частині України, середній частині річок Дону і Волги, а також поклади опок у міст Брянська і Пензи.

    Кайнозойської ера. Три періоду цієї ери - палеогенових, неогенових і четвертинний - відрізняються тривалістю: перші два, що об'єднуються раніше в один третинний період, досить тривалі (близько 67 млн. Років), четвертинний порівняно короткий (1 млн. Років).

    Палеоген і неоген є проміжками часу, протягом якого тварини і особливо рослини значно наблизилися до сучасних форм. В продовження цих періодів змінився рельєф земної кулі. Ще в кінці крейдяного періоду почалося утворення Кавказьких і Кримських складчастих гір (альпійська складчастість), а також хребта Сіхоте-Алінь на Далекому Сході, що завершилося в неогенових період. До цього ж часу відноситься утворення Карпатських гір і гір Камчатки, Сахаліну і Курильських островів.

    Кавказькі гори являють собою молоду складчасту гірську країну. На їх поверхні можна бачити величезні товщі осадових порід крейдового і юрського віку, а в центральній частині на денну поверхню виходять граніти і порфіри.

    Разом з горотворних процесами мали місце повільні підняття і опускання материків, в зв'язку з чим море заливало величезні площі суші з утворенням опадів, які перетворювалися в товщі глин, меловідних і черепашникові вапняків, опок та ін.

    Помірно холодний клімат кінця неогенового часу змінився холодним кліматом з подальшим чергуванням більш теплих і холодних століть четвертинного періоду.

    2. Хімічний спосіб розпізнавання мінералів, його переваги і недоліки

    Для визначення мінералів користуються різними методами: кристаллографическим - при вивченні кристалів мінералів, вимірюванні кутів між гранями, встановлення виду симетрії кристалів; рентгенометричних - для встановлення внутрішньої кристалічної структури; кристаллооптических - при визначенні ряду оптичних показників, властивих даному мінералу; хімічним - при проведенні повного хімічного аналізу.

    Як відомо, жодне родовище не може бути розвідано і оцінений без виконання великої кількості хімічних аналізів та інших лабораторних досліджень. Все ширше, замість класичної аналітичної хімії, впроваджуються сучасні фізичні та фізико-хімічні методи дослідження: спектроскопія, колориметрия, полум'яна фотометрія, рентгеноспектральний аналіз, квантометр і ін. Методи. Радіоактіваціонний (ядерні) методи хімічного аналізу відкривають нові можливості, дозволяють з меншими витратами швидко і точно визначати склад мінералів і гірських порід. Успішно розвивається ізотопна геологія.

    Всі ці методи вимагають складного лабораторного обладнання і досить дорогі, тому в практиці дорожнього будівництва з достатньою точністю мінерали можна визначати макроскопічними (польовим) методом за зовнішніми ознаками.

    3. Класифікація уламків і частинок осадових гірських порід, прийнята в дорожньому будівництві

    Вивержені гірські породи піддаються повільному вивітрюванню, в результаті якого видозмінюються і руйнуються. Інтенсивність процесів видозміни і руйнування порід пов'язана, з одного боку, з їх складом і властивостями, а з іншого - з характером впливу таких природних агентів, як вода, повітря, коливання температури.

    Продукти руйнування вивержених гірських порід, що представляють собою уламки різних розмірів, тонкі мінерали і розчинені у воді хімічні речовини, залишаються на місці свого утворення або переміщуються за допомогою води, вітру, льодовиків або сили тяжіння.

    В результаті накопичення мінеральних мас на дні водних басейнів або на суші утворюються опади, які після їх перетворення створюють гірські породи, що отримали назву осадових.

    Осадові породи складають саму верхню частину земної кори і займають значну площу. Вони утворюються в результаті трьох процесів: 1) накопичення або осадження уламкового матеріалу, отриманого при руйнуванні раніше сформованих гірських порід (вивержених, осадових і метаморфічних); 2) хімічного осадження розчинених речовин; 3) життєдіяльності організмів.

    Важливою ознакою багатьох осадових порід є їх шаруватість, тобто розташування порід в товщі земної кори паралельними шарами або пластами. Окремі шари відрізняються один від одного забарвленням, складом і властивостями. Для багатьох осадових порід характерна також велика пористість, наявність скам'янілих решток колись жили організмів (раковин, кісток, голок і т.д.) або їх відбитків.

    В освіті осадових порід, крім мінералів первинного походження (кварц, слюда, ортоклаз і ін.), Беруть участь мінерали вторинні - кальцит, гіпс, ангідрит, каолініт, монтморилоніт та ін. У багатьох випадках вторинні мінерали переважають в породі (глинисті породи).

    Осадові гірські породи, з огляду на їх походження, поділяють на чотири групи, представлені в табл. 1. При цьому, з огляду на наявність або відсутність цементізаціі, виробляють більш докладний їх розподіл.

    Таблиця 1 - Класифікація осадових порід

    Група порід

    Породи (по виду зв'язку)

    пухкі

    зв'язкові

    зцементувати ті

    Крупно-уламкові і піщані

    Окатанні: валуни, галька, гравій

    -

    конгломерати

    Неокатанного: камені, щебінь, щебінь

    -

    брекчії


    Піски

    -

    пісковики

    глинисті

    -

    Супіски, суглікі, глини

    Сланцеватие глини (аргіліти), алевроліти

    хімічні

    -

    __

    Галоїди (кам'яна сіль і ін.), Сульфати (гіпс, ангідрит) та ін.

    Органічні (органогенні)



    Карбонатні (вапняки і доломіт), крем'яні (трепел, опока), вуглецеві (кам'яне і буре вугілля)


    Властивості пухких порід і їх придатність для використання в дорожньому будівництві сильно залежать від переважання в складі породи уламків тих чи інших розмірів; класифікація порід за цією ознакою представлена ​​в табл. 2.

    Таблиця 2 - Класифікація великих уламків, прийнята в дорожньому будівництві

    Діаметр уламків і частинок, мм

    Найменування уламків і частинок

    окатанних

    неокатанного

    > 200

    200-100

    100-70

    валуни

    кругляк

    галька

    гравій

    великі камені

    камені

    щебінь великий

    Щебінь, щебінь

    У разі значного переважання уламків або частинок того або іншого розміру, гірська порода іменується за їх розміром.

    Валуни і кругляк являють собою великі, в різного ступеня окатанні уламки вивержених, осадових і метаморфічних гірських порід - гранітів, вапняків, пісковиків і ін.

    Найбільша кількість великоуламкових матеріалу накопичується біля підніжжя гір. Тут потужність таких відкладень може досягати 10 м і більше.

    Освіта валунів пов'язано з геологічною діяльністю льодовиків. Вони повсюдно зустрічаються в Карелії, Прибалтиці, Ленінградської області і в інших районах північно-західної частини СРСР, куди занесені льодовиками, наступом з півночі. Валуни і камінь застосовують для виготовлення щебеню, мощення доріг і кладки фундаментів. Серед валунів і каменів можуть зустрічатися різниці, складені сильно зруйнованими породами, тому їх необхідно піддавати ретельному огляду і сортування.

    Галька і гравій представляють собою окатанні уламки гірських порід середньої крупності. У природі вони часто зустрічаються в суміші з піщаними, пилуватими і глинистими частинками, а іноді з валунами.

    За домінуванням тих чи інших порід або мінералів розрізняють гравій кременистий, кварцовий, гранітний, вапняковий, опокового і т.д.

    Галька і гравій утворилися в результаті геологічної діяльності льодовиків, морів, річок і тимчасових водних потоків.

    Льодовиковий гравій та гравій тимчасових водних потоків характеризуються слабкою обкатана і підвищеним вмістом пилуватих і глинистих часток. Гравій морської і річкової, навпаки, відрізняються великою обкатана, особливо морської, і дуже малим вмістом пилуватих і глинистих часток.

    На території СРСР галька і гравій поширені по берегах річок і морів, по всій середній і північній частинах країни, колись зайнятим льодовиком, а також в передгірських та гірських районах.

    Гальку і гравій широко застосовують в дорожньому будівництві для влаштування гравійних покриттів або підстав під вдосконалені покриття.

    Пісок є рихлою, незв'язної породою і являє собою скупчення дрібних уламків різних мінералів, переважно кварцу, польового шпату, слюди та ін. Серед піщаних частинок можуть міститися в тій або іншій кількості більші гравійні зерна і більш дрібні пилувато-глинисті частинки.

    За мінеральним складом розрізняють піски кварцові, коли майже всі піщані частинки складаються з кварцу, слюдістие, коли крім кварцу міститься помітне кількість слюди, полешпатові, коли зерна піску складаються з кварцу і польового шпату, і ін. З огляду на фізичні властивості і мінеральний склад частинок, піщаними називають частинки розміром 2-0,05 мм (див. табл. 2).

    За будівельним стандартам, враховуючи, що відокремити від піску гравійні частинки розміром більше 5 мм значно легше і з меншими витратами енергії, ніж частинки більше 2 мм, піском називають пухкі породи, що містять частинки менше 5 мм. При цьому враховують і те, що включення до складу піску дрібних гравійних частинок розміром 2-5 мм покращує якість піску як будівельного матеріалу, а видалення з маси гравію або щебеню частинок розміром 2-б мм покращує будівельні властивості цих матеріалів.

    Зцементовані уламкові гірські породи. Пухкі уламкові гірські породи в природних умовах можуть піддаватися ущільнення, а потім і цементації будь-яким природним речовиною. Найбільше значення з них мають конгломерати, брекчії і пісковики. Природним цементом можуть бути глинисті частинки, вуглекисла вапно, окис кремнію, гідроокис заліза і т.д. По складу цементуючого речовини ці породи називають глинистими, вапняковими, кременистими, залізистими та ін. (Наприклад, залозистий піщаник, вапняний конгломерат і т.д.). Зрідка зустрічаються також породи, в яких природним цементом служить бітум (в'язке органічна речовина, що складається з суміші вуглеводневих сполук); такі породи носять назву бітумінозних.

    Конгломерат являє собою гравій або гальку, зцементований тим чи іншим природним цементом. Найчастіше таким цементом служить вуглекисла вапно, але можуть також зустрічатися конгломерати з глинистим, залозистим, кременистим і іншими цементамі.

    Освіта конгломератів пов'язане з рухом води, багатої солями, в порожнинах уламкової породи і відкладенням солей на поверхні уламків і між ними. Подальше фізико-хімічна зміна цих речовин призводить до цементації породи, міцність якої залежить від якості природного цементу, його кількості і характеру розподілу в масі породи. Найбільшу міцність мають крем'янисті конгломерати.

    У місцях залягання конгломерати зазвичай вельми неоднорідні і часто пов'язані поступовими переходами з рихлим гравієм або галькою. Зустрічаються конгломерати порівняно рідко, в вигляді яскраво вираженого шару або гнездообразно скупчень в гравійних родовищах. Конгломерати відомі в Криму, Середньої Азії, на Уралі і в інших місцях. Після дроблення породи вони використовуються в дорожньому будівництві в якості щебеню.

    Коли будь-яким природним речовиною зцементувати неокатанного уламки (природний щебінь), таку породу називають брекчией. Брекчії зустрічаються біля підніжжя крутих гірських схилів, де накопичуються продукти руйнування гірських порід. Більшість брекчий зцементовано глинистим або вапняним розчином.

    Пісковики утворилися в результаті цементації будь-яким природним речовиною пісків різного мінерального складу.

    Пісковики поділяються: по крупності піщаних зерен - на крупно-, середньо- і дрібнозернисті; за характером природного цементу - на глинисті, вапняні, крем'янисті, залізисті, бітумінозні та ін .; по мінеральному складу - на кварцові, слюдяні і аркозові.

    Крем'янисті пісковики, зцементовані кремнеземом, в яких зерна кварцу не можна відрізнити від цементу навіть при розгляді в лупу, називають кварцитами. Вони характеризуються межею міцності при стисненні 100 МПа і вище і відрізняються великою морозостійкістю. Їх широко застосовують для виготовлення штучних каменів (бруківки, шашки для мощення, бордюрних і облицювальних каменів), рідше - для щебеню.

    Вапняні пісковики можуть мати різну міцність і морозостійкість, що пов'язано з кількістю цементу, характером розподілу його в масі породи і пористістю породи. Деякі з них відрізняються високою міцністю і значною морозостійкістю, інші ж, навпаки, мають невелику міцність (20-40 МПа) і часто неморозостійкі.

    Глинисті і залізисті пісковики частіше бувають маломіцних і неморозостійку. Тільки в деяких випадках міцність їх досягає 40-50 МПа. Кращі різновиди цих пісковиків можуть бути використані лише для виготовлення бутового каменю для кладки фундаментів і нижніх шарів дорожніх покриттів.

    Органогенні породи. До них відносяться породи, в утворенні яких взяли участь тварини або рослинні організми. Більшість населяють моря й океани організмів як великих, так і мікроскопічних, мають скелет. Матеріалом для нього служать розчинені в морській воді вуглекислий кальцій і окис кремнію. Після відмирання організмів скелетні освіти падають на морське дно, де утворюють опади. Вапняна і кремнеземиста маса зазнають там складні зміни (перекристаллизацию, ущільнення, хімічну взаємодію і т.п.), поступово перетворюючись в зцементовану гірську породу.

    У процесі освіти органогенних гірських порід можна виділити ряд етапів. Уже при накопиченні опадів має місце часткове ущільнення їх, а в нижній частині осадової товщі - навіть деяка цементація. Прикладом цього виду освіти можуть служити скупчення черепашки або не дуже міцної вапняку-черепашнику, що зустрічаються шаром потужністю до 5 м і більше уздовж берегів Азовського, Чорного і Каспійського морів.

    На наступних стадіях формування породи відбуваються складні зміни в накопичився матеріалі: що міститься в раковинах вуглекислий кальцій частково кристалізується у формі мінералу кальциту, пов'язуючи при цьому окремі елементи породи. Поряд з цим відбувається розкладання залишків органічної речовини, заповнення одних пустот і освіту інших.

    Надалі органогенна порода зазнає змін, пов'язані з внутрішнім взаємодією складових частин породи і перекристаллизацией всієї маси. В результаті цього порода стає міцнішою. Перераховані процеси протікають дуже повільно і часто обчислюються десятками і сотнями мільйонів років.

    З органогенних порід найбільше значення як кам'яні дорожньо-будівельні матеріали отримали вапняки і доломіт.

    Вапняки представляють собою гірську породу, головною складовою частиною якої є вуглекислий кальцій. Останній може перебувати в кристалічному стані (кальцит) або у формі маси, зовні позбавленої кристалічної будови і залишків скелетних частин організмів.

    Крім СаСО3 в вапняках можуть утримуватися домішки глини, піску, окису кремнію, MgCO3 і органічних речовин.

    Різні домішки істотно впливають на властивості вапняків: міцність, водопоглинання, морозостійкість та ін.

    Чисті різновиди вапняків (більше 95% СаСО3) зазвичай мають білий колір; домішки глини та оксидів заліза роблять їх сірими, жовтими, рожевими і навіть червоними. Темно-сірий або чорний колір свідчить про присутність вуглистих або бітумінозних речовин. Домішка глини підвищує водопоглинання і знижує морозостійкість вапняків. Домішки вуглекислого магнію і оксиду кремнію часто вельми сприятливо впливають на будівельні властивості породи, так як при цьому зростають її міцність і стійкість проти атмосферних впливів. Особливо це відноситься до кременистим известнякам.

    Чисті вапняки і піщанисті вапняки в шматку скипають від дії 10% -ної соляної кислоти при кімнатній температурі. Глинисті вапняки скипають слабо, а крем'янисті і доломіту - лише в порошку при нагріванні.

    Вапняки можуть мати найрізноманітніше будова і складання. За цими ознаками їх ділять на такі різновиди.

    Кристалічні, або мармуроподібні, в яких простим оком можна розрізнити кристали вапняного шпату (кальциту). Щільні, в яких складові породу зерна абсолютно не помітні неозброєним оком. Пористі, що містять велику кількість видимих пустот. Розрізняють дрібнопористі і великопористі (дірчасті) вапняки, коли в породі є окремі досить великі порожнечі. Землисті, або Меловідниє, зазвичай м'які, легко стирається; до них відноситься також крейда.Раковістим, що містять деяку кількість добре зцементованих раковин. Якщо ж порода складається з слабо зцементованих раковин або з їх уламків, то такий вапняк називають черепашником.

    Найбільшою міцністю і морозостійкістю володіють щільні крем'янисті, доломіту і чисті різновиди вапняків. мармуроподібні вапняки того ж хімічного складу мають велику міцність, однак вони можуть бути пронизані прихованими тріщинами, що призводить до їх руйнування під дією морозу за порівняно короткий проміжок часу. Найменшою міцністю і морозостійкістю відрізняються глинисті і Меловідниє вапняки, а також вапняки-ракушечники.

    Необхідно відзначити відносно невелику твердість вапняків, визначальну велике стирання їх в дорожніх покриттях, а також здатність до міцного зчеплення з бітумами та іншими органічними в'яжучими матеріалами. Останнє є важливим позитивним властивістю вапняків.

    Доломіти. Доломіти є щільними, іноді кристалічні гірські породи, що складаються в основному з мінералу доломіту (СаСО3-МgСОз). За зовнішнім виглядом і фізико-механічними властивостями доломіт близькі до доломітовим известнякам, з якими вони пов'язані поступовими переходами.

    При дії соляної кислоти доломіт скипають тільки при нагріванні у вигляді порошку. Твердість доломіту трохи вище, ніж вапняків - 3,5-4,0. Все сказане про властивості і застосування в будівництві міцних вапняків відноситься і до доломіту. Крім того, вони використовуються в цементній промисловості для виготовлення магнезіальних цементів.

    Мергелі - це породи, що складаються з суміші вуглекислого кальцію (кальциту) і глини. Зміст СаСО3 в мергелі в середньому становить 50-60%. При утриманні СаСО3 в кількості 25-50% породу називають глинистим мергелем.

    Мергелі утворюються в морських басейнах, лагунах і прісноводних озерах, тобто в місцях одночасного відкладення карбонатного і глинистого матеріалу. За фізико-механічними властивостями мергелі близькі до глинистих вапняків. Застосовуються в якості сировини для виготовлення цементу в цементній промисловості. Опоками називають зцементовані гірські породи, що складаються в основному з аморфного кремнезему (SiO2 • nH2O). Подібно известнякам вони утворюються на дні морів з кремнієвих панцирів діатомових водоростей. Опоки характеризуються дуже малою щільністю (1,1-1,8 т / м³) та великим об'ємом найтонших пір (20-45%), розмір яких настільки малий, що вони не видно неозброєним оком. При зануренні шматка опоки в воду виділяється велика кількість бульбашок повітря; іноді при цьому порода розтріскується і розпадається на уламки.

    Опоки зазвичай мають жовте забарвлення з сірим або зеленим відтінком. Міцність їх при стисненні коливається в межах 3-25 МПа. Всі види опок неморозостійкі.

    Опоки характеризуються крихкістю, раковістим зламом, а також своєю хімічною активністю, яка виражається в тому, що вони можуть вступати в хімічну взаємодію з гашеним вапном.

    За хімічним складом і походженням до опоки близька порода, звана трепелом. Він має таку ж, як і опоки, забарвлення, але відрізняється від них рихлим землистим складанням. Трепел, як і опоки, широко застосовується в цементній, лакофарбовій, нафтової, піротехнічної та інших видах промисловості. Опоки та трепел широкий смугою залягають уздовж всього східного схилу Уральського хребта.

    Хімічні породи. Породи цієї групи (див. Табл. 1) утворилися в результаті випадання опадів з сольових розчинів при підвищенні їх концентрації або хімічної взаємодії між різними солями. До цих порід належать гіпс, вапняний туф, оолітовий вапняк і ін.

    Гіпс являє собою гірську породу, що складається з мелкокристаллического або волокнистого мінералу того ж найменування (CaSO4 • 2H2O). Колір гіпсу - білий, жовтий, сірий, рожевий. Гіпс характеризується незначними твердістю (1,5-2,0) і міцністю.

    Безводний природний гіпс називається ангідритом; він відрізняється від гіпсу дещо більшою твердістю (3,0-3,5). Гіпс і ангідрит служать сировиною для виготовлення в'яжучих матеріалів (алебастру, гіпсо-ангідритного цементу і ін.), А також застосовуються в хімічній промисловості.

    Вапняний туф - крупнопористая гірська порода, що складається майже цілком з вуглекислого вапна, утворився шляхом виділення вуглекислого вапна з гарячих джерел при виході їх на поверхню і охолодженні.

    Оолітовий вапняк представляє собою породу, що складається з дрібних округлених зерняток кальциту, зцементованих природним кальцитових цементом. Будівельні якості оолітових вапняків невисокі. Вони неморозостійкі і характеризуються міцністю при стисканні близько 15-20 МПа.

    4. Геологічна діяльність моря

    Океани і моря займають близько 70,8% земної поверхні і в них зосереджені величезні маси води, що становлять 1370 млн. Км ³. Перебуваючи в безперервному русі, ці величезні маси води руйнують гірські породи навколишніх берегів, переміщують і стирається продукти руйнування і відкладають їх у вигляді опадів.

    Руйнівна робота моря виражається в руйнуванні берегів прибійній хвилею і розчиненні порід.

    Проти дії такої величезної, багаторазово додається сили не може встояти жодна гірська порода. Руйнівна робота хвиль посилюється також ударами уламків гірських порід, підхоплені прибоєм.

    Прикладом руйнування берега морським прибоєм може служити східний берег Чорного моря в районі Гагр, де за 7 років море зруйнувало і змило смугу берега шириною близько 200 м.

    Утворені при руйнуванні берегів уламка каменю піддаються подальшому подрібненню хвилями, які у берегової лінії постійно перекочують уламки по морському дну. Внаслідок тертя один об одного уламки набувають гладку, окатанную поверхню. Одночасно обсяг зерен гравію і гальки зменшується, а утворюються при цьому тонкі пилуваті і глинисті частки морськими течіями, а також приливами і відливами несуться далеко в море, де і відкладаються на морському дні.

    Творча робота моря виражається в накопиченні відкладень з уламків гірських порід, хімічних і органогенних опадів, часто перетворюються в породи з новими властивостями.

    Великі уламки гірських порід відкладаються всюди, де зменшується рух води. Майже уздовж кожного морського узбережжя можна бачити прибережні відклади, що складаються з добре окатанних гальки, гравію або піску.

    З цих порід часто утворюються коси, піщані рифи, Пересип і т.д. У деяких випадках у відкладеннях беруть участь раковини або їх уламки. Розрізняють такі види морських відкладень.

    Відкладення дрібного моря, або шельфу, утворюються в прибережній смузі моря в середньому шириною 60-80 км і глибиною до 200 м, де дається взнаки дія морських хвилювань. Ці відкладення характеризуються різнорідністю складу і частою слоистостью (різноманітні за складом і крупності піски, черепашка, органічні і мінеральні мули, суглинки і глини).

    Відкладення материкового схилу утворюються на глибині від 200 до 2500 м і займають близько 15% площі Світового океану. Вони представлені різними мінеральними илами, які після ущільнення утворюють товщі глин. У найбільш глибокій частині схилу накопичуються органічні мули.

    У ложі Світового океану на глибинах від 2500 до 6000 м і в глибоких западинах понад 6000м відкладаються глибоководні відкладення, що представляють собою скелетні освіти мікроскопічних рослин і тварин і утворюють діатомовий, радіолярієві, глобогеріновий і інші мули. Після ущільнення і перетворення вони перетворюються в товщі вапняків, крейди, діятимуть, трепелу, червоних глибоководних глин і ін.

    Разом з мінеральними частинками вода зносить в море в розчиненому стані також велика кількість різних хімічних речовин. Деякі з них в результаті хімічного впливу один з одним утворюють опади, з утворенням нових мінералів (вапняний шпат, доломіт і ін.); інші випадають в осад унаслідок підвищення концентрації розчину при випаровуванні води (кам'яна сіль, гіпс); треті поглинаються живуть у морській воді тваринами і рослинами. Деяка ж частина солей залишається в морській воді в розчиненому стані.

    Відкладення легкорозчинних у воді солей найчастіше відбувається в легенях, тобто мілководних частинах океану (моря), відгороджених від нього піщаними косами і з'єднуються з ними вузькою протокою або протоками. Концентрація солей у воді лагун в результаті випаровування збільшується і з плином часу досягає межі розчинності. Частина солей при цьому переходить в осад, що утворюється на дні. Під час припливів або хвилювань на морі в лагуну потрапляють нові порції морської води, які знову піддаються процесу випаровування, концентрації і відкладення солей. Прикладом такого процесу може служити затоку Кара-Богаз-Гол на Каспійському морі.

    Зміст солей у воді затоки в кілька разів вище, ніж у морській воді. По берегах і на дні затоки відкладаються глауберової (мирабилит) і кухонна солі, гіпс, карбонати кальцію і магнію.

    Потужність морських сольових відкладень, що утворилися в давні геологічні періоди, може бути вельми великий.

    Область мілководного моря (шельфу) населена безліччю різноманітних тварин і рослинних організмів. Деякі з них у зв'язку з частими заворушеннями моря прикріплюються до морського дна, наприклад корали, губки, мшанки і ін.

    Багато морські тварини, а також вапняні водорості в процесі життєдіяльності споживають з морської води для побудови своїх зовнішніх і внутрішніх скелетів (раковини, шкарлупки, кістки, зуби, голки і т.д.) углекальціевую сіль. Після відмирання організмів тверді вапняні залишки накопичуються на морському дні, утворюючи нові відкладення. Прикладом такого роду утворень може служити товща мушлі на березі Азовського моря.

    Ущільнення вапняної маси, а в подальшому її кристалізація та хімічні зміни призводять до утворення вапняків. Такі породи часто відрізняються високою міцністю і широко використовуються в дорожньому будівництві.

    5. Вплив поглинальної здатності грунтів на їх будівельні властивості

    Однією з найбільш характерних особливостей грунтів, що містять тонкодисперсні частинки, є їх здатність поглинати інші речовини з навколишнього розчину. При цьому затримуються не тільки розчинені, але і скаламучені в воді речовини, які надходять в зіткненні з частинками.

    Тонкодисперсная частина грунтів, що володіє поглинаючою здатністю, тісно пов'язана з поверхнею більших частинок грунту і не може бути відділена від них механічно.

    У природі грунтові частинки з чистими поверхнями майже не зустрічаються. Зазвичай окремі більші частки або мікроагрегати з більш дрібних частинок як би покриті плівкою різних колоїдів. Відокремити ці плівки, не порушуючи при цьому цілісності і фізичних властивостей частинок грунту, неможливо.

    З цієї причини колоїдні речовини, розподіляючись рівномірно по всій масі грунту, з'єднуються з більш великими частками і надають йому властивості, властиві колоїдних систем. Чим вищий вміст глинистих частинок в грунті, тим більший вплив надають ці особливості на фізичні, механічні, фізико-хімічні та хімічні властивості ґрунтів.

    Залежно від способу поглинання речовин з розчинів радянський вчений академік К.К. Гедройц виділив наступні види поглинальної здатності грунтів: 1) механічну, 2) фізичну, 3) фізико-хімічну, 4) хімічну, 5) біологічну.

    Механічна поглинальна здатність пов'язана з пористістю грунту і виражається в його здатності затримувати при фільтрації частки, скаламучені в воді. При цьому затримуються не тільки частинки, розмір яких перевищує діаметр пір, але і більш тонкі, що потрапили в замкнуті або викривлені пори. Як вказує М.М. Філатов, механічне поглинання грає важливу роль в замулювання пористих водопроникних грунтів, наприклад піску в основі дорожнього одягу.

    Фізична поглинальна здатність ґрунтів пов'язана з наявністю вільної енергії на поверхні зіткнення їх часток з водою або водними розчинами і з явищами поверхневого натягу.Вона виражається в збільшенні або, навпаки, зменшення концентрації на поверхні ґрунтових частинок молекул різних сполук, розчинених у воді. При цьому відбувається зменшення вільної поверхні енергії дисперсної системи. В результаті фізичного поглинання на поверхні ґрунтових частинок утворюються адсорбційні плівки з молекул, поглинених з розчину, властивості яких значною мірою впливають на стійкість грунту в цілому.

    Фізичне поглинання органічних сполук з бітумних або дьогтьових матеріалів надає грунтам несмачиваемость водою (гидрофобность) і викликає підвищення їх зв'язності.

    Фізико-хімічна, або обмінна, поглинальна здатність має особливо важливе значення. В результаті її прояви грунт різко змінює хімічні, фізичні і механічні властивості. Обмінна здатність полягає в тому, що грунти мають властивість обмінювати в еквівалентних співвідношеннях поглинені на поверхні тонких частинок катіони на катіони розчинів, що приходять з ними в зіткнення. Цей процес катіонного обміну широко поширений в природних умовах і призводить до різкої зміни фізико-механічних властивостей ґрунтів в залежності від складу речовин, що знаходяться в грунтовому розчині. Фізико-хімічне поглинання грає виключно важливу роль при вирішенні питань, пов'язаних зі зміцненням грунтів різними речовинами.

    Мінеральна і органічна частини грунтів містять цілком певне число катіонів, здатних до подібного обміну. Їх суму, виражену в еквівалентах будь-якого катіона, називають ємністю обміну. Наведемо приклади впливу обмінної поглинальної здатності грунтів на їх властивості.

    Якщо в грунтах є обмінні катіони лужних металів Na +, K +, то при надлишку вологості розчини набувають лужну реакцію. У цих умовах негативно заряджені колоїди, найчастіше присутні в грунтах, як би стабілізуються в стані золю, стають більш стійкими. Так, солонці, тобто грунту, що містять обмінний натрій, при зволоженні швидко розмокають, робляться липкими, втрачають несучу здатність, сильно набухають і т. п. У наявності різка зміна фізичних властивостей в гіршу сторону.

    У грунтах, насичених двовалентними катіонами Са² +, Mg² +, наприклад в лесах і типових чорноземах, колоїди навпаки знаходяться в згорнутому (коагулювати) стані і важко переходять в стан золю.

    Хімічна поглинальна здатність виражається в поглинанні розчинних речовин з розчину з утворенням в грунтах нерозчинних або малорозчинних солей, що грає велику роль при їх зміцненні цементамі, вапном або іншими речовинами.

    Біологічна поглинальна здатність призводить до збагачення грунту (грунту) речовинами, що накопичуються в процесі життєдіяльності макро- і мікроорганізмів. Біологічне поглинання є найважливішим елементом грунтоутворювального процесу і має великий (переважно негативне) вплив на властивості грунту, важливі для будівельників. В цьому випадку глинисті грунти сильно набухають і стають практично непроникними.

    6. Операційний контроль вологості грунту

    Вологістю ґрунту називають кількість (у%) міститься в ньому води по відношенню до абсолютно сухої маси. Вологість грунту - величина змінна і може коливатися в широких межах. Чим більше дрібнозернистий грунт, тим в більш широких межах може змінюватися його вологість. Вологість є важливою характеристикою стану грунту. Визначають її, керуючись ГОСТ 5180-75.

    Порядок визначення. Вологість зазвичай визначається ваговим методом, тобто шляхом визначення втрати маси при висушуванні наважки грунту в наступному порядку: 1) зважують бюкс; 2) в бюкс поміщають пробу вологого грунту масою 10-20 г; 3) бюкс з вологим ґрунтом зважують з точністю до 0,01 г; 4) зважений бюкс з грунтом при відкритій кришці встановлюють в сушильну шафу, відрегульований на нагрів до 105 ° С; пробу грунту витримують в шафі при цій температурі протягом 5 ч; 5) після закінчення терміну сушіння бюкс з висушеним грунтом закривають кришкою і переносять для охолодження до кімнатної температури в ексикатор з хлористим кальцієм; 6) охолоджений бюкс з грунтом знову зважують.

    Для висушування грунту до сухого стану роблять повторне висушування протягом години з наступним контрольним зважуванням проби. Різниця між першим і другим зважуванням не повинна перевищувати 0,02 м

    7. Визначення кута природного укосу піщаних грунтів

    Устаткування. Прилад для визначення кута природного укосу пісків УВТ-2, совок, посудину з водою, гумова трубка.

    Особливості апаратів. Прилад складається з вимірювального столика 4, обойми 3 і резервуара 2. Міряльний столик 4 представляє собою диск з вимірювальною шкалою 1, встановлений на трьох опорах. Диск перфоровано дрібними отворами діаметром 0,8-1,0 мм. Шкала 1 укріплена в центрі диска і має поділки від 5 до 45 °. На вимірювальному столику встановлена ​​обойма конічної форми, яка служить для огородження насипає на столик піску. Резервуар являє собою скляний циліндр висотою 130 і діаметром 180 мм.

    Підготовка проби. Беруть пробу повітряно-сухого піску масою близько 600 г.

    Хід роботи. На рівну поверхню столу встановлюють резервуар, в який поміщають міряльний столик. На столик встановлюють обойму, в яку совком засипають пісок, злегка постукуючи по резервуару або обоймі до повного заповнення. Обережно знімають обойму і по вершині утворився конуса беруть відлік. При визначенні кута природного укосу пісків під водою після заповнення обойми резервуар наповнюють водою за допомогою гумової трубки. Після повного насичення піску водою (від низу до верху) визначають кут природного укосу в тому ж порядку. Досвід повторюють кілька разів і беруть середнє арифметичне значення. Допустимі розбіжності між повторними визначеннями не повинні перевищувати 1 °. Результати визначення записують в табл. 3.

    Таблиця 3 - Розрахунок коефіцієнта внутрішнього тертя по куту природного укосу

    стан грунту

    α (відлік по вимірювальній шкалі)

    f = tgα

    Примітка

    сухий




    Під водою





    8. пливунів і заходи щодо їх закріплення

    Підземні води змінюють багато фізичні властивості гірських порід - забарвлення, твердість, щільність, електропровідність, обсяг, об'ємну масу, текстуру, структуру. Максимальні зміни відбуваються в водоносних породах, а водотривкі змінюються незначно. Навіть просте зволоження порід помітно знижує їх твердість. Отбойка, наприклад, зволожених порід завжди легше, ніж сухих, а буріння сухих свердловин йде повільніше, ніж з підливою води. Забої в гірських виробках в першу чергу зсуватися в зоні, змоченою водою. Повний насичення порід водою призводить до змін їх фізичних властивостей. Насичені водою тонкозернисті піски, наприклад, перетворюються в пливуни. Процес цей полегшується, якщо в пісках присутні гідрофільні колоїди. Вода зв'язується цими колоїдами, зменшується об'ємна маса пісків, і вони пливуть, як вода. Водовіддача пливунів така мала, а плинність їх так стійка, що при відкачці води пісок захоплюється разом з нею.

    Рух пливунів в стінках вибоїв і в підставі гідротехнічних споруд, побудованих на пливунних відкладеннях, відбувається раптово. При цьому часто разом з пливунами приходять в рух маси пухких порід. Боротьба з пливунами складна, дорога і не завжди успішна. При проходці виробок і при будівництві гідротехнічних споруд пливуни заморожують або хімічно закріплюють. У боротьбі з пливунами застосовують також дренування за допомогою голкофільтрів і бурових свердловин. Це простіше і дешевше, ніж заморожування та хімічне закріплення. Для закріплення пливунів не потрібно стерти з неї всю води, а досить буває зниження напору, так як вода при цьому з гравітаційного стану переходить в капілярний, а пісок ущільнюється і втрачає властивості пливуна.

    Деякі глинисті породи під дією води набухають, пучатся а іноді розріджується до стану текучої рідини. Взимку в породах іноді відбувається морозне здимання, що викликається двома причинами: 1) вода при замерзанні збільшується в об'ємі; 2) вода при замерзанні пересувається до місця здимання, накопичується там і збільшує обсяг замерзає маси. Навесні при відтаванні крижаних прошарків і включень помсти обдимання дають значні просадки. Тому фундаменти будівель закладаються нижче зони промерзання грунтів.

    У взаємодії підземних вод і гірських порід відзначаються слідують закономірності: 1) чим більше відрізняється порода від вміщає її товщі, тим більше значні зміни виробляє в ній підземна вода; наприклад, піски у вапняній товщі цементуються карбонатних цементі а пласт вапняку в кременистої товщі окремняется; 2) так як мінераліція підземних вод з глибиною збільшується, то і дія розчинів на глибині іноді також посилюється; наприклад, на глибині доломіт заміщається целестином і сульфатами кальцію; 3) на глибинах кремнієва кислота в розчинах активніше вуглекислоти і в пісковиках частіше утворюється не карбонатний, а кварцовий цемент.

    9. Категорії запасів родовищ дорожньо-будівельних мінералів

    Будівництво автомобільних доріг вимагає великої кількості кам'яних матеріалів, піску та ін. На 1 км автомагістралі I, II технічних категорій потрібно більше 3000 м ³ щебеню. У зв'язку з цим забезпечення такого будівництва дорожньо-будівельними матеріалами повинно йти по шляху максимального використання тих скельних і уламкових гірських (гравію, піску, жорстви) порід, які залягають на поверхні або на деякій глибині поблизу споруджуваного об'єкта. Ці матеріали є найбільш дешевими, і застосування їх дозволяє знизити вартість будівництва дороги і заощадити значну кількість транспортних засобів під час перевезення матеріалів. Слід зазначити, що під час перевезення щебеню по залізниці на відстань 600-1000 км до місця проведення робіт вартість 1 м³ щебеню збільшується в чотири-п'ять і більше разів.

    Зручні для розробки ділянки залягання гірських порід отримали назву родовищ. Родовища, на яких розробка матеріалів проводиться відкритими гірничими виробками, називають кар'єрами. У дорожньому будівництві кар'єри будівельних матеріалів бувають двох видів: притрасові і базисні (промислові). Притрасові кар'єри розташовані поблизу траси, обслуговують тільки дану дорогу або її відрізок, і що видобувається в них матеріал вивозиться на дорогу автомобільним транспортом. Базисні кар'єри призначаються для постачання дорожньо-будівельними матеріалами ряду будівництв. Вони можуть бути віддалені від будівельних об'єктів на 100 км і більше, в зв'язку з чим обслуговуються залізницею або водними шляхами.

    10. Складання грунтово-геологічного розрізу на поздовжньому профілі автомобільної дороги

    Для складання грунтово-геологічного розрізу на поздовжньому профілі дороги учням видають відомість позначок землі по осі дороги і шурфову (бурові) журнали, в яких зазначено місце закладення виробок і дано опис грунтів по виробках. Грунтово-геологічний розріз учні (на базі 10 класів) викреслюють на готовому поздовжньому профілі дороги, виконаному на геодезії. Учні 1-го курсу викреслюють схематичний поздовжній профіль дороги протяжністю 1-2 км по заданих відміток на міліметрівці формату 297х630 мм. Масштаби поздовжнього профілю: горизонтальний 1: 5000 (в 1 см - 50 м); вертикальний 1: 500 (в 1 см - 5 м); грунтовій 1:50 (в 1 см - 50 см).

    Грунтовий розріз викреслюють від умовної лінії, яка розташовується нижче лінії поверхні землі на 2 см.Шурфи і свердловини по ширині зображують без масштабу: шурфи шириною 6 мм, свердловини шириною 2 мм, зондіровочние свердловини на болоті 1 мм. За глибиною вироблення зображують в грунтовому масштабі. Зверху над кожною виробленням вказують її номер (окремо для шурфів і свердловин) і в навчальних цілях над виробками перед номером вказують «ш» - шурф і «скв.» - свердловина. У виробках умовними знаками зображають консистенцію грунтів (супіщаних, суглинних, глинистих), вологість піщаних і великоуламкових грунтів. Всі дані про грунти, глибині шару, відборі проб, глибині вироблення на профілі проставляють праворуч від колонки. Місця відбору проб грунту зображують кружечком діаметром 3 мм і поруч проставляють номер проби. Для проб, узятих з непошкодженими складанням, кружечок заштриховують. Всі дані про грунтових водах і верховодка, відборі проб води, дати виміру, рівнях ґрунтових вод проставляють зліва від колонки. Місця відбору проб води зображають трикутником з вершиною вниз. Тип, вид і різновид грунтів записують справа між колонками. Однакові по гранулометричному складу грунти в виробках з'єднують суцільними лініями. Вироблення по глибині (по забою) з'єднують пунктиром. Група грунтів визначається умовно при отриманні завдання про механізми, що використовуються при розробці грунтів. У виробничих умовах праворуч від найменування грунту записують порядковий номер пункту СНиП IV том 2, випуск 1 «Кошторисні норми» для відповідних грунтів (наприклад, 25-а, 31-6 і т.д.). За цими номерами пунктів СНиП визначають групу грунтів конкретно для прийнятих механізмів.



    Скачати 47.62 Kb.


    Етапи розвитку життя на Землі по епохах і періодах. Хімічний спосіб розпізнавання мінералів

    Скачати 47.62 Kb.