МИКРОСТРУКТУРА ТЕХНОГЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, КАК ФАКТОР ТЕХНОГЕННОГО ЛИТОГЕНЕЗА > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

МИКРОСТРУКТУРА ТЕХНОГЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, КАК ФАКТОР ТЕХНОГЕННОГО ЛИТОГЕНЕЗА

МИКРОСТРУКТУРА ТЕХНОГЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, КАК ФАКТОР ТЕХНОГЕННОГО ЛИТОГЕНЕЗА

Строкова В.В. Лесовик Р.В. Карацупа С.В. Лютенко А.О. Яковлев Е.А. Статья в формате PDF 131 KB Наряду с минеральным составом важным фактором, определяющим многие свойства как природных, так и техногенных глинистых грунтов, является их микроструктура. Под микроструктурой понимают размер и форму глинистых частиц и микроагрегатов (совокупностей частиц), их взаимную ориентацию и тип структурных связей (то есть сил, действующих на контактах между твердыми структурными элементами) [1].

Однако при формировании техногенных глинистых грунтов основным структурообразующим фактором являются техногенные преобразования. В зависимости от того, каковы трaнcформации вещества при техногенезе, микроструктура в меньшей или в большей степени отличается от исходных (материнских) пород.

Техногенные грунты при своем эволюционном развитии под воздействием энергии техногенных процессов проходят следующие стадии преобразования:

I - исходные горные породы;

II - нарушение целостности пород;

III - разрушение текстуры и структуры;

IV - разрушение кристаллических решеток породообразующих минералов;

V - синтез минералов;

VI - формирование структуры и текстуры техногенных грунтов;

VII - образование техногенных отложений.

При этом стадии IV и V могут отсутствовать, либо присутствовать в незначительной степени, что часто встречается при формировании техногенных грунтов, сформировавшихся за счет механогенных воздействий.

То есть техногенные грунты можно рассматривать как сложные, полигенетические, быстро изменяющиеся во времени природные образования, подвергнутые физико-механическим и (или) физико-химическим техногенным трaнcформациям. В соответствии с этим они, согласно генетической теории выбора энергосберегающего сырья (по В.С. Лесовику) [2], с точки зрения преобразований в строительном материаловедении, обладают определенным и максимальным запасом свободной внутренней энергии.

Согласно вышеуказанной теории, приобретенная в процессе техногенных воздействий, свободная внутренняя энергия, которой и обладают техногенные грунты, уменьшает работу, которую необходимо выполнить человеку при производстве строительных материалов, т.е. механическую дезинтеграцию сырья (разрушение структуры и текстуры), разрушение кристаллических решеток минералов и синтез новообразований, определяющих эксплуатационные хаpaктеристики продукции стройиндустрии.

Представляется, что генетические типы техногенных грунтов внутри каждого вида (механогенные, пирогенные, хемогенные, биогенные) можно проранжировать по степени увеличения свободной внутренней энергии или снижению энергозатрат при производстве того или иного строительного материала. Так для механогенных грунтов Лебединского горно-обогатительного комбината КМА (Курской магнитной аномалии) с точки зрения их использования в качестве сырья для получения дорожно-строительных материалов - грунтобетонов - данное ранжирование будет выглядеть следующим образом: отходы ММС (мокрой магнитной сепарации) железистых кварцитов ® отходы дробильно-сортировочных фабрик (ОДСФ) ® глинистая рыхлая вскрыша.

Кроме вида техногенных воздействий на степень сохранности или изменчивости микроструктур огромное влияние оказывает минеральный состав, типоморфные особенности [3] и тип структуры и микроструктуры, свойственные породе до техногенных трaнcформаций.

Так, согласно разработанной генетической классификации техногенных грунтов, наиболее приближенными по микроструктурным хаpaктеристикам к исходным породам остаются механогенные отходы, и в меньшей степени ­- пирогенные, хемогенные и биогенные.

Среди механогенных отходов, в свою очередь, также различаются грунты с различной степенью микроструктурных преобразований. В процессе формирования отвалов из вскрышных пород происходит нарушение целостности толщи, т.е. изменяется текстура пород, вещество извлекается различными механизмами (если позволяет прочность горных пород, например, глин, песков), либо предварительно массив нарушают взрывами (при извлечении прочных скальных образований). Далее пустая порода трaнcпортируется, складируется, как правило, не селективно, в результате чего происходит смешение пород различных горизонтов, а также дополнительное нарушение первичного строения. При этом у таких слабых в структурном отношении пород, как глинистые, нарушается и их структура.

Относительно прочные осадочные породы, такие как известняки, песчаники и более прочные - магматические, метаморфические - попадая в зону горных работ при перемещении в отвалы, сохраняют в основной массе свою не только микро-, но и макроструктуру.

Иная картина наблюдается при формировании техногенных грунтов - отходов дробильно - сортировочных фабрик. В результате дезинтеграции, фpaкционирования и смешения пород различного состава при трaнcпортировке и складировании формируется полидисперсная масса с отсутствием следов первоначальных структур горных пород.

Спецификой техногенных глинистых грунтов, к которым относится рыхлая вскрыша, является возможность формирования в процессе старения отвалов под воздействием динамических нагрузок и в силу присутствия воды, а также существенного нарушения поверхности частиц в процессе техногенных воздействий и, тем самым, формированием активных поверхностных центров, новых коагуляционных связей как между глинистыми частицами, так и между зернами других минералов. Это является следствием кристаллохимических особенностей глинистых минералов и их высокой дисперсности. Однако, за счет нарушения первичной структуры глинистых пород при механических воздействиях и формировании того же типа структур, но в техногенном грунте, основное воздействие оказывают электростатические силы, которые и приводят к первичному сцеплению тонкодисперсных частиц между собой. Причем агрегация наблюдается как в глинистых, так и в преимущественно песчаных отходах.

Это связано с процессами самоорганизации микроструктуры, суть которой выражается в регенерации (самопроизвольном восстановлении) разрушенной механическими воздействиями исходной структуры.

Как известно, свойство самоорганизации глинистых пород в наиболее элементарном случае проявляется в присущей им тиксотропии, которая хаpaктеризуется следующим. Техногенный глинистый грунт, через непродолжительное время приобретает некоторую минимальную механическую прочность за счет формирования в нем коагуляционной структуры. Если подвергнуть эту систему механическому воздействию, то ее прочность пpaктически утрачивается. Спустя же некоторое время исходная минимальная прочность системы самопроизвольно восстанавливается, что свидетельствует о реализации процесса самоорганизации данной минеральной системы, поскольку при этом происходит восстановление исходной структуры на микроуровне. Однако более явное осуществление процессов самоорганизации глинистых пород наиболее полно происходит при их взаимодействии с различными химическими реагентами, например неорганическими вяжущими.

Таким образом, повышенная химическая активность глинистых пород, обусловленная высокой степенью их дисперсности, особенностями строения и вещественного состава глинистых минералов, приводит к техногенному литогенезу, происходящему в толщах отвалов при формировании техногенных отложений.

Говоря о том, что по минеральному составу большинство техногенных грунтов не имеют аналогов среди горных пород, мы имеем в виду присутствие минералов относящихся к различным генетическим видам по своим типоморфным признакам. Так, например, как свидетельствует минералого - петрографический анализ песчаной фpaкции отходов дробильно сортировочной фабрик Лебединского ГОКа КМА и визуальная оценка морфологии зерен и морфологии их поверхности по данным РЭМ [4], наряду с осадочным кварцев (окатанным, с ноздреватой, корродированной поверхностью частиц) в пробе присутствуют зерна кварца метаморфогенного происхождения (остроугольные сколы с paковистым изломом без следов выветривания). При этом также наблюдаются карбонатные зерна, магнетит и т.д. Безусловно, что подобное сочетание минеральных фаз может наблюдаться, например, во флювиогляциальных отложениях, сформированных за счет переноса, смешения и накопления огромных масс обломочного вещества различного происхождения, оставленных ледником после его отступления, и образованные за счёт всех видов движущихся морен. Однако, в силу возраста подобных горных пород их структуры стабилизированы, связи устойчивы, заряды скомпенсированы, чего нельзя сказать о техногенных отложениях, возраст которых по геологической шкале измеряется мгновениями.

Безусловно, среди всех генетических типов техногенных грунтов механогенные стоят особняком, т.к. при высокотемпературном, химическом и биологическом воздействии на горные породы происходит соединение пород различных генетических типов, коренное изменение микроструктуры материнских пород, изменение минерального и химического составов.

В результате на примере механогенных отходов Лебединского ГОКа КМА - рыхлой вскрыши и отходов дробильно-сортировочной фабрики - рассмотрены особенности минерального состава и микроструктуры глинистых и песчаных образований. Установлено, что данные техногенные грунты являются сложноструктурированными полиминеральными полигенетическими техногенными система с реликтовыми и новообразованными структурами, по совокупности свойств не имеющими аналогов среди природных образований.

Предложен механизм структурообразования песчаных отходов, заключающийся в агрегировании полидисперсных зерен ОДСФ в крупные полиминеральные агрегаты, которое происходит как за счет электростатических сил, так и за счет коагуляционных связей, обеспеченных незначительным количеством примесей глинистых минералов.

Предложен механизм формирования микроструктуры глинистых техногенных грунтов, заключающийся в самоорганизации микроструктуры, суть которой выражается в регенерации (самопроизвольном восстановлении) разрушенной механическими воздействиями исходной коагуляционной микроструктуры. Явление самоорганизации обусловлено повышенной химической активностью, высокой степенью дисперсности, кристаллохимическими особенностями строения и минеральным составом глинистых минералов. Показано, что самоорганизация микроструктуры техногенных глинистых грунтов приводит к техногенному литогенезу, происходящему в толщах отвалов при формировании техногенных отложений.

Таким образом, техногенный глинистый грунт механогенного происхождения - это сложноструктурированная полиминеральная полигенетическая система с реликтовыми и новообразованными структурами, способная к самоорганизации микроструктуры, что приводит к техногенному литогенезу отложений техногенных месторождений. Показано, что применение механогенных глинистых грунтов в качестве сырья при производстве дорожно-строительных материалов возможно только с учетом степени техногенных воздействий на исходные породы. На примере техногенных грунтов Лебединского ГОКа механогенные образования проранжированы по степени снижения энергозатрат при использовании их в качестве сырья для получения дорожно-строительных материалов.

СПИСОК ЛИТЕРАУРЫ

  1. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. - 211 с.
  2. Лесовик В.С. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород: Научное издание /В.С. Лесовик. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 526 с.
  3. Строкова В.В. Управление процессами синтеза строительных материалов с учетом типоморфизма сырья /Строительные материалы. Приложение «Наука», № 4. - М., 2004. - № 9. - С. 2-5.
  4. Строкова В.В., Лесовик Р.В., Ворсина М.С. Разработка укатываемого бетона на техногенном сырье для дорожного строительства /Строительные материалы. - М., 2004. - № 9. - С. 8-9.


ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИИ (учебник)

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИИ (учебник) Статья в формате PDF 106 KB...

10 02 2025 8:42:54

НОВЫЕ ГЕРОПРОТЕКТОРЫ AGEXPERT MALE И AGEXPERT FEMALE

НОВЫЕ ГЕРОПРОТЕКТОРЫ AGEXPERT MALE И AGEXPERT FEMALE Статья в формате PDF 104 KB...

08 02 2025 17:30:33

Юрин Юрий Михайлович

Юрин Юрий Михайлович Статья в формате PDF 319 KB...

05 02 2025 4:41:36

Внутривидовое разнообразие Yersinia pestis

Внутривидовое разнообразие Yersinia pestis Статья в формате PDF 131 KB...

02 02 2025 3:36:11

БОРИС ФЕДОРОВИЧ КИРЬЯНОВ

БОРИС ФЕДОРОВИЧ КИРЬЯНОВ Статья в формате PDF 264 KB...

27 01 2025 3:30:26

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ Статья в формате PDF 335 KB...

23 01 2025 10:56:28

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ВУЗА – НОВЫЙ СТАНДАРТ ОВЛАДЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМИ КОМПЕТЕНЦИЯМИ

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКОГО ВУЗА – НОВЫЙ СТАНДАРТ ОВЛАДЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМИ КОМПЕТЕНЦИЯМИ Совершенствование системы профессионального образования и профессиональной подготовки врачей является одной из актуальных проблем развития общества в настоящее время. Тенденция развития системы профессионального образования направлена на создание оптимальных условий для получения качественного образования, что способствует как реализации внутреннего потенциала студентов в процессе обучения, так и формированию удовлетворенности учебной деятельностью. Было проведено анкетирование студентов педиатрического факультета 1 курса после прохождения учебной пpaктики. Анкета была согласована с социологом и включала 15 вопросов. Было выявлено, что учебная пpaктика студентов 1 курса по общему уходу за больными взрослыми и детьми терапевтического и хирургического профиля позволяет повысить профессионально-пpaктическую подготовку обучающихся, необходимо уделить большее внимание освоению пpaктических навыков студентами, важно взаимодействие студентов с медицинским персоналом. ...

20 01 2025 9:48:11

ТЕЛЕМАТИКА

ТЕЛЕМАТИКА Статья в формате PDF 121 KB...

15 01 2025 10:38:15

ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ В СИСТЕМЕ ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ

ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ В СИСТЕМЕ ГУМАНИТАРНОГО ЗНАНИЯ Статья в формате PDF 119 KB...

13 01 2025 11:32:28

РОЛЬ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ В МЕХАНИЗМАХ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ЭНДОТОКСЕМИИ

РОЛЬ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ В МЕХАНИЗМАХ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ЭНДОТОКСЕМИИ Патогенез грамотрицательного септического шока рассматривается с позиций нового класса пептидов - цитокинов, инициирующих и опосредующих токсичность молекулы липополисахарида. В механизмах церебральных расстройств при септицемии цитокины считаются ключевыми медиаторами, т.к. головной мозг, наряду с другими органами, является местом активного их синтеза. Считается, что основа будущих неврологических расстройств при эндотоксемии в эксперименте и клинике формируется вначале на молекулярном уровне и затем проявляется в виде морфологического субстрата на ультраструктурном уровне. При нeблагоприятном стечении обстоятельств прогрессирование процесса может привести к развитию клинической картины острой церебральной недостаточности или шокового мозга. ...

06 01 2025 9:16:12

НРАВСТВЕННОЕ ОТНОШЕНИЕ УЧЕНИКА К УЧИТЕЛЮ

НРАВСТВЕННОЕ ОТНОШЕНИЕ УЧЕНИКА К УЧИТЕЛЮ Статья в формате PDF 95 KB...

03 01 2025 7:14:34

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::