Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

В горных породах вода находится в порах и пустотах (полостях) в таких агрегатных состояниях: в виде пара (парообразная), жидкости и твердого тела (лед).

Парообразная вода располагается в верхней толще земной коры. В этой зоне постоянно и постепенно осуществляется обмен между воздухом и паром атмосферы, между воздухом и паром пустот и пор горных пород.

Поэтому эта зона получила название зоны аэрации. Мощность ее неодинакова и зависит от типа пород, климатических условий местности и достигает иногда 12 - 16 м от поверхности Земли.

На миграцию водяного пара преобладающее влияние оказывает температура. С этим фактом связывается такое явление, которое получило название экранирование воды под фундаментами сооружений. Дело в том, что летом горные породы (грунты) на незастроенных площадках прогреваются свободнее, чем под фундаментами, и водяной пар по законам аэродинамики направляется под фундаменты, где частично конденсируется, увеличивая влажность почвы и как следствие - увеличивается осадки сооружения.

Жидкая вода, или вода в виде жидкости, подразделяется на два типа: свободную, или гравитационную, и капиллярную.

Капиллярная вода содержится в горных породах с капиллярными порами и трещинами, ширина (раскрытие) которых меньше 0,25 мм, а диаметр пор менее 1 мм. Содержится капиллярная вода за счет капиллярных (менисковых) сил.

Формируется она за счет атмосферных осадков и таяния снега, а также за счет повышения по законам капиллярного движения от нижних водонасыщенных горных пород.

В практике строительства большое значение имеет высота капиллярного поднятия и время капиллярного водонасыщения. Высотой капиллярного поднятия называется расстояние по вертикали, на которую поднимается вода по капиллярам от подземного водоносного горизонта. Высота этого поднятия Нк зависит от литологического и гранулометрического состава горных пород и может быть определена экспериментально или по формуле французского ученого Жюрена:

Нк = Ск / d, (5.1)

 

где Ск - 0,3 - постоянная капиллярного смачивания при температуре 0 ° С;

d-диаметр пор или раскрытия трещин, мм.

Время капиллярного поднятия - это время, в течение которого происходит полное заполнение капилляров водой. Он неодинаков для различных горных пород: в песках около 80, в глинистых грунтах - 350 ÷ 475 суток.

Гравитационная вода. Эта вода не связана с поверхностью частиц и не удерживается Менисковый силами. Она способна перемещаться под действием силы тяжести, то есть под действием разности напоров. Такая вода используется для водоснабжения, и как раз она создает трудности при проходке котлованов и строительстве подземных сооружений. Гравитационная вода является основным предметом нашего рассмотрения.

Физичнозвьязна вода образуется за счет адсорбции поверхностью породных частиц в процессе конденсации водяного пара и содержится за счет електромолекулярних сил. Этот первый на поверхности частиц слой воды называется гигроскопической или мицнозвьязною водой. Она испаряется при температуре 105-110 ° С, не передает гигростатичного давления и замерзает при температуре -70-80 ° С.

Молекулы воды по своей природе диполями, т.е. имеют ориентацию полюсов. Поэтому первый от поверхности частиц слой воды - гигроскопическая вода удерживает второй и последовательные слои ориентированных молекул, но со значительно меньшей силой (рис. 5.2). Второй и последующие слои называются пленочной или хрупкотелой водой. Они исчезают при температуре до 105 ° С, а замерзает пленочная вода при температуре -17-18 ° С. Пленочный вода движется от частиц с более толстой пленкой до частиц с меньшей толщиной пленки.

Количество физичнозвьязнои воды больше там, где больше удельная поверхность частиц. Например, в монтморилонитовои глины в 1 см3 содержится более 25 млрд. частиц и при увлажнении она физичнозвьязнои воды более 100% объема самих частиц. В песчаных породах всего 1-2% физичнозвьязнои воды.

Химичнозвьязна вода входит в состав кристаллической решетки и изымается при ее разрушении. Например, в гипсе CaSO4 · 2H2О. Первая молекула воды удаляется при температуре 118 ° С, вторая - при И40 ° С. Таким образом образуется ангидрит (алебастр). С этим явлением связан эффект приготовления вяжущих (дегидратация-гидратация).

Вода в твердом состоянии имеет место в горных породах при отрицательных температурах до определенной глубины от поверхности. В твердое состояние переходит гравитационная и частично пленочная вода. Это явление носит сезонный характер, а глубина промерзания зависит от климатических условий местности. Так, в Украине она составляет 70 - 110 см, а на севере таких стран, как Канада, Россия на некоторой глубине сохраняется постоянно. Это зона вечной мерзлоты.

При замерзании воды образуется кристаллический лед, и при этом объем увеличивается на 8 - 9%, а в условиях ограничения деформации развивается большое давление (до 1 ГПа), разрушая любые материалы и горные породы. Поэтому подошвы фундаментов всегда закладывают ниже глубины промерзания.


Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии