Состав грунтов. Взаимодействие компонентов грунта. Структурные связи в грунтах

Инженерная геология как наука геологического цикла; определение, структура, объект, предметисследования. Научный методинженерной геологии.

Инженерная геология – наука геологического цикла, исследующая ИГ условия верхних горизонтов земной коры, закономерности их формирования и пространственно-временное изменение под воздействием современных и прогнозируемых геологических процессов, формирующихся в ходе развития земной коры под влиянием совокупности всех природных факторов и в связи с инженерно-хозяйственным освоением.

ИГ включает в себя грунтоведение, инженерную геодинамику и региональную инженерную геологию. Каждое из этих научных направлений представляет собой определенную систему научных ИГ понятий и знаний о морфологических особенностях, закономерностях формирования и пространственно-временном изменении определенного элемента верхних горизонтов земной коры. Соотношение этих научных направлений определяет современную структуру инженерной геологии как науки геологического цикла.

Объектом ИГ являются верхние горизонты земной коры, исследуемые в специальном ИГ отношении.

Предмет изучения инженерной геологии – знания о морфологии, динамике и региональных особенностях верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействии с инженерными сооружениями (элементами техносферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой хозяйственной деятельностью человека.

Состав грунтов. Взаимодействие компонентов грунта. Структурные связи в грунтах.

Грунт — любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты как многокомпонентные системы состоят из твердой, жидкой и газовой компонент, а также биотической составляющей. Их объемное содержание в разных грунтах может быть различным; в некоторых содержание отдельных компонент может быть пренебрежимо мало. В этих случаях можно говорить о моно- или биокомпонентных грунтах. Однако всегда присутсвует твердая компонента, составляющая основу любого грунта.

По характеру связей в твердых компонентах выделяются пять типов, каждый из которых характеризуется определенных пространственным распределением электронов. 1. Ковалентные связи образуют атомы, на валентных орбиталяях которых имеются не спаренных электроны. Ковалентные связи очень прочны и характеризуются направленностью. Они свойственны для различных широко распространенных силикатных минералов. 2. Ионные связи образуются исключительно кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов: катионов и анионов. Такие связи характерны для многих солей. 3. Металлические связи образуются в соединениях между элементами, обладающими свободными валентными орбитами и низкой энергией ионизации. Такие связи характерны для всех соединений, относящихся к металлам-веществам,обладающим высокой электро- и теплопроводностью, обусловленными значительной подвижностью электронов в кристаллической решетке. 4. Водородные связи представляют собой особый тип центровой связи, в которой центральный атом водорода Н, соединенный ковалентной связью с электроотрицательным атомом Х (например O,C,N,S), образуетдополнительнуюсвзяь с атомом Y. Такие связи характерны для льда, кристаллогидратов, некоторых глинистых минералов и др. 5. Молекулярные связи (силы Ван-дер-Вальса) обусловлены взаимной полярностью молекул. Это весьма слабые связи, которые могут существовать в твердых молекулярных кристаллах, а также в органических твердых компонентах и глинистых минералах.