Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018


26.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Пористость рыхлых несвязных и мягких связных горных пород

Пористость рыхлых несвязных и мягких связных горных пород

13.12.2017

Важным физическим свойством песчаных и глинистых пород, выражающим их физическое состояние, т. е. плотность упаковки частиц, является пористость. Она характеризует объем пор в единице объема породы и вычисляется по формуле
Пористость выражают в долях единицы или в процентах от полного объема породы. Надо заметить, что такое выражение пористости не всегда удобно. Например, при расчете изменения объема породы под действием нагрузки надо учитывать изменение пористости, так как практически: только за ее счет возможно уплотнение. Ho пористость относится к полному объему породы, который сам изменяется при уплотнении и, следовательно, является величиной переменной. Это и составляет неудобства при расчетах.

Более удобной характеристикой пористости пород является коэффициент пористости е, равный отношению объема пор к объему твердой части породы, остающемуся постоянным при уплотнении,
Его выражают в долях единицы.

Через коэффициент пористости можно определять объем пор и объем твердой части породы в единице ее объема. Для этого решают уравнение е = n/(1—n) относительно п и получают, что объем пор в единице объема породы равен n = e/(1—е). Так как m=1—n, то объем твердой части (скелета) в единице объема породы равен
Принимая плотность воды равной единице, а твердой части породы ум, при полном насыщении породы водой будем иметь массу воды в единице объема породы
масса твердой части (скелета) породы
откуда весовая влажность породы при полном ее насыщении водой будет равна
Из последнего равенства видно, что при полном насыщении породы водой коэффициент пористости может быть вычислен через весовую влажность и плотность минеральной части породы: е = Wум.

Пористость песчаных и глинистых пород изменяется в довольно широких пределах в зависимости от формы и размера слагающих их частиц, т. е. от их дисперсности, степени отсортированности и однородности, плотности сложения, степени и характера цементации. У пород более тонкозернистых (тонкодисперсных), обладающих большой удельной поверхностью, она, как правило, выше, чем у пород грубодисперсных с меньшей удельной поверхностью. В соответствии с этим пористость глинистых пород обычно выше, чем пористость песков, гравелистых и других обломочных пород, хотя поры и пустоты у последних крупнее.

Пористость неоднородных по гранулометрическому составу пород обычно меньше, чем однородных, хорошо отсортированных, так как в неоднородных породах более мелкие частицы располагаются среди более крупных и общая плотность упаковки их повышается. Наблюдения показывают, что чем меньше коэффициент неоднородности гранулометрического состава пород, тем обычно выше их пористость. Некоторое влияние на пористость пород оказывает и форма частиц. Частицы неправильной формы, угловатые, создают большую изменчивость пористости и, как правило, увеличивают ее.
Существенное влияние на пористость пород оказывает плотность сложения. На рис. VIII-1 видно, что в зависимости от плотности укладки равновеликих частиц шарообразной формы независимо от их размера пористость может изменяться от 26 % при тетраэдрической укладке частиц до 48 % при кубической. Соответственно коэффициент пористости в такой идеальной геометрической модели будет изменяться от 0,35 при самом плотном сложении частиц до 0,92 при самом рыхлом.

Объем порового пространства в рыхлых песчаных и глинистых породах в некоторой части может изменяться также в зависимости от степени и характера их цементации коллоидами, солями, растительными остатками, а в обломочных породах глинистым веществом и др. Различные пески, гравийно-галечные и другие обломочные породы, а также супеси, суглинки и глины имеют общую пористость обычно более 20%, и по сравнению со скальными и полускальными породами они высокопористые. Средние значения пористости некоторых типов песчаных и глинистых пород показаны в табл VII-4 и VIII-5 В этих породах пористость образуется при накоплении осадков и их диагенетическом преобразовании, т.е. является первичной (сингенетической). Она складывается главным образом из пустот между обломками и агрегатами, слагающими породы, а в некоторых их разностях, кроме того, из пустот, образовавшихся при разложении растительных и других органических остатков.
В песках и других обломочных породах поры, как правило, открытые, т. е. сообщающиеся между собой, и эффективны для движения воды, жидкостей и газов. В различных глинах, суглинках и супесях четвертичного возраста поры также в значительной степени открытые, но пористость их обычно неэффективна, и движение воды и других жидкостей в них возможно только при напорах, превышающих определенное значение.

Как уже известно, общая закономерность осадочных пород состоит в уменьшении их пористости с глубиной и увеличением возраста, т. е. с продолжительностью и характером катагенетических преобразований. Однако в песках и глинистых породах четвертичного возраста такая закономерность не всегда достаточно четко выражена. Иногда в них проявляется только общая тенденция к уменьшению пористости с глубиной.

При инженерно-геологической оценке различных песков, глин и глинистых пород большое значение имеет научение пористости, так как она характеризует их естественную уплотненность и склонность к деформациям. Причина деформаций и нарушения устойчивости таких пород, особенно различных песков, состоит главным образом в недостаточной плотности сложения. Поэтому при прогнозе устойчивости как глинистых пород, так и, особенно, песков важно правильно оценивать плотность их сложения, т. е. пористость. Для ориентировочного суждения о состоянии песчаных и глинистых пород можно пользоваться данными, приведенными в табл. VIII-5.

Коэффициент пористости песчаных и глинистых пород — это одна из основных характеристик, используемых при расчетах осадок сооружений. По строительным нормам и правилам на проектирование естественных оснований зданий и сооружений (СНиП II—15—74) он используется при определении нормативных давлений на горные породы. Если пески имеют рыхлое сложение (е0 > 0,7/0,8), а глинистые породы неустойчивое состояние (коэффициент пористости выше 0,8), то оценка возможности их использования в качестве естественных оснований для промышленных и гражданских сооружений должна производиться в индивидуальном порядке на основании специальных исследований.