Zaliczenie z ćwiczeń na 5,0 to zwolnienie z egzaminu.

Dopuszcza się dwie nieobecności.

Na kolokwium z ćwiczeń obowiązuje tylko materiał z ćwiczeń.

PODSTAWOWE WIDOMOŚCI Z MINERAOLOGI

Mineraologia – jest to nauka zajmująca się badaniem składu chemicznego minerałów i właściwości

fizycznych, sposobu występowania i powstawania w przyrodzie. W inżynierii

budowlanej wyniki badań mineralogicznych służą do prognozowania ośrodka

gruntowego, które zachodzą w związku z działalnością inżynierską. Decyduje również

o przydatności danego minerału do określonych procesów technologicznych, np. jako

kruszywa przy produkcji betonu.

Minerał – jest to pierwiastek lub związek chemiczny, który powstał bez ingerencji człowieka
(w sposób naturalny). Każdy odkryty i opisany minerał ma swoją nazwę, która może

wywodzić się od słów greckich, które oznaczają pewne charakterystyczne właściwości tego

minerału, lub mogą pochodzić od regionu w którym został odkryty, bądź od nazwiska

odkrywcy. Minerały będące pierwiastkami chemicznymi mają niewielki udział w budowie

skorupy ziemskiej ok. 0,05%. Do nich zalicza się węgiel, złoto, srebro, miedź, platyna, srebro.

Większość minerałów wchodzących w skład skał najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej to związki chemiczne. Prawie wszystkie minerały występują w stałym stanie skupienia i są ma ogół ciałami krystalicznymi.

Ciało krystaliczne – (kryształ) nazywamy ciało charakteryzujące się uporządkowaną budową

wewnętrzną, tj. ściśle określoną regularnością rozmieszczenia atomów lub jonów

w sieci przestrzeni.

Taka budowa wewnętrzna narzuca inne właściwości kryształów np.:

- anizotropowość

- jednorodność

- prawidłową postać wewnętrzną

Budowa wewnętrzna kryształów:

1. b)

1. Płaska sieć krzemowo –kwarcowa

2. Struktura przestrzenna kryształu diamentu

Anizotropowość materiału cechuje zmiana niektórych wartości właściwości fizycznych w zależności od kierunku badania, np. twardość, łupliwość.

Jedność fizyczna i chemiczna kryształów charakteryzuje się tym, że w każdym punkcie kryształ wykazuje jednakowe właściwości skalarne. Np. ciężar właściwy, ciepło topnienia, jednakowy skład chemiczny. W przyrodzie istnieje sześć typów sieci przestrzennej, które różnią się odległościami między sąsiednimi jonami lub atomami w trzech kierunkach, zwanych osiami krystalicznymi (x, y, z) oraz krystalograficznymi, kątami ustawienia tych osi:

z

β α y przykładowe ustawienie

γ osi krystalograficznych x y z

x

Kryształy mające jednakowy typ sieci przestrzennej zaliczane są do jednakowego układu krystalograficznego. W zależności od typu sieci przestrzennej wyróżniamy następujące układy:

- trójkośny

- jednokośny

- rombowy

- tetragonalny

- regularny

- trygonalny

- heksagonalny

Oprócz minerałów które są kryształami są także minerały będące ciałami bezpostaciowymi tj. takie, które nie wykazują prawidłowej budowy wewnętrznej.

WŁASNOŚCI FIZYCZNE MINERAŁÓW

Do najważniejszych właściwości mechanicznych i optycznych, które możemy w minerale stwierdzić gołym okiem lub za pomocą prostych narzędzi (lupa) zaliczamy:

- twardość

- łupliwość

- połysk

- barwę

- przezroczystość

- pokrój

• Twardość – jest to wartość oporu jak stawia minerał przy próbie jego zarysowania lub ścierania. W celu ułatwienia oznaczenia twardości posługujemy się w geologii umowną skalą tzw. Skalą Mohsa, która obejmuje 10 minerałów od najmniej twardego (1) do najtwardszego (10)

1. Talk Mg₃(SiO₁₀)COH₂ 0,03

2. Gips CaSO₄2H₂O 0,25

3. Kalcyt CaCO₃ 4,5

4. Fluoryt CaF₂ 5

5. Apatyt CaS(PO₄)₃ 6,5

6. Skaleń KAlSi₃O₈ 37

7. Kwarc SiO₂ 120

8. Topaz AC₂F₂SiO₄ 175

9. Korund Al₂O₃ 1000

10. Diament C 140 000

Przelicznik Raasewela

Jak wynika z przelicznika Raasewela różnica twardości między poszczególnymi minerałami skali Mohsa nie są jednakowe. Np. Kwarc jest 120 razy twardszy od talku, 30 razy twardszy od kalcytu, diament 140 razy twardszy od Korundu.

Twardość większości minerałów skałotwórczych mieści się między 2 a 7 stopniem skali Mohsa. Ich twardość zleży przede wszystkim od kierunku w którym badamy minerał. Twardość minerałów skałotwórczych determinuje niektóre właściwości fizyczne skały. Np. wytrzymałość na ściernie, wytrzymałość na ściskanie, obróbka mechaniczna.

• Łupliwość – podatność n pękanie minerałów pod wpływem przyłożonej siły na części ograniczone powierzchniami płaskimi, tzw. Powierzchniami łupliwości.

Jest to właściwość wektorowa, ale nie wszystkie minerały ją wykazują. W zależności od łatwości rozdzielania się minerałów i głębokości powierzchni wyróżniamy:

- łupliwość doskonałą (np. gips) – minerały się dzielą się łatwo a powierzchnie łupliwości są gładkie

- łupliwość dobrze wyraźna (skalenie) – powierzchnie łupliwości nie są idealnie gładkie, ale widoczne i połyskujące

- łupliwość niewyraźna (oliwiny) – gładkie powierzchnie łupliwości są rzadko spotykane i nierówne.

Przykłady łupliwości doskonalej:

1. + + + + + b)

+ + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + +

c)

Przykład łupliwości doskonałej:

a) kostkowa

b) romboedryczne

c) jednokierunkowa

Przykładami łupliwości jednokierunkowej są gips i łyszczyki, które dzielą się łatwo rozdzielając na płytki i blaszki:

Łupliwość dwukierunkową wykazują”

- skalanie

- pirokseny

- amfibole

Łupliwość trójkierunkową ma sól kamienna.

Uderzenie dostatecznie silno kawałka Sali rozpada się na fragmenty z których każdy jest prostopadłościanem, ponieważ kierunki łupliwości przecinają się pod kontem prostym.

Łupliwość minerałów podobnie jak ich twardość jest właściwością bardzo istotną dla procesu wytrzymałościowego skał:

• Przełam – minerały nie wykazują łupliwości w tym minerały skałotwórcze pod wpływem zdarzenia lub nacisku rozpadają się na fragmenty mniejsze ograniczone nierównymi powierzchniami przełamu.

W zależności od wyglądu tych powierzchni określamy następująco rodzaje przełamu:

- muszlowy

- ziemisty

- haczykowaty

• Połysk – połysk minerału zależy od intensywności odbijania światła przez płaszczyzny lub

powierzchnie występujące w krysztale. Im bardziej są gładkie powierzchnie odbicia,

tym połysk jest intensywniejszy. Najbardziej intensywny jest połysk diamentu.

Występuje on rzadko i można go spotkać w kryształach diamentu, cyrkonii.

- Połysk metaliczny – Przypomina on połysk wypolerowanej płyty metalowej. Mają go

niektóre minerały rudne. Jednakże większość minerałów

wykazuje połysk szklisty. Ma go wiele minerałów skałotwórczych

na ścianach kryształu i powierzchniach łupliwości. Np. skalanie,

kalcyty.

- Połysk tłusty - występuje bardzo często na powierzchniach przełamu minerału

o intensywniejszych połyskach. Np. kwarcu, kalcytu, skalenia.

Przypomina on połysk tłustej plamy na szkle.

- połysk jedwabisty – Jest on charakterystyczny dla minerałów o bardzo włóknistych

powierzchniach.

Połysk określonego minerału nie jest dla niego właściwością stałą. Zależy od wielkości i kształtu kryształu, warunków powstania i domieszek w nich występujących.

Np. Hematyt w zależności od kształtów kryształu lub form skupienia może mieć połysk metaliczny, tłusty, jedwabisty lub matowy.

Intensywność połysku określa się tylko na podstawie badań jego Świerzych powierzchni, z zaznaczeniem czy jest to ściana, czy jest to przełam, czy jest to powierzchnia łupliwości.

• Barwa – minerały mają różne barwy i określane są nazwami potocznymi, np.: czerwona, żółta

itp. Są minerały barwne mające stałą, charakterystyczną dla siebie barwę.

Niezależnie od tego czy są one w bryle czy są one sproszkowane. Najczęściej

spotykane są minerały zabarwione, które mają różne barwy, a po sproszkowaniu są

bezbarwne lub mleczne. Barwa tych minerałów pochodzi od bardzo drobnych,

niewidocznych gołym okiem domieszek i wzrostów.

Istnieją również minerały bezbarwne, które mogą być przeźroczyste. Kryształy tego

minerału mogą mieć różne barwy, dlatego przy ich opisie zaznacza się jakie barwy

dany minerał może przybierać. Np. skalenie mogą być różowe, białe, żółtawe, zielone.

• Przeźroczystość – w zależności od barwy minerału jest ich przezroczystość. Minerały barwne

najczęściej są nieprzeźroczyste. Np. Pireksyny, skalenie.

Minerały bezbarwne są prawie zawsze przezroczyste. Często jednak jest

tak, że jakieś wzrosty, pęcherzyki gazów, spękania powodują zmętnienie a

niekiedy nawet zanik przeźroczystości. Takie minerały określamy jako

przeświecające np. dymny kwarc.

• Pokrój i wykształcenie kryształów – Pokrój – czyli zewnętrzny wygląd kryształów jest

uzależniony od charakteru sieci przestrzennej oraz

warunków fizyczno – chemicznych w jakich powstały.

W przyrodzie spotykamy kryształy zarówno bogate w

ściany jak i o niewielkiej liczbie ścian. Przy określaniu ich

pokroju bierzemy pod uwagę stosunek wysokości do

szerokości i długości danego minerału.

a) b) c)

Przykłady pokrojów kryształów a) kostkowy, b) słupkowy, c) tabliczkowy

- kostkowy – (izometryczny) kształt ma zbliżony do sześcianu, ośmiościanu lub krótkiego

słupa.

- słupkowy – kryształy mają kształt wydłużony w jednym kierunku.

- tabliczkowy – kryształy rozrastają się w kierunkach osi poziomej.

Istnieją minerały o jednym, dwu lub wielu kierunkach łupliwości.

Przykłady łupliwości doskonałej a) kostkowa, b) romboedryczna, c)

Przykładami minerału o jedno kierunkowej łupliwości są gips i łyszczyki, które dają się łatwo rozdzielac na plytki lub blaszki.

Dwukierunkową łupliwość wykazują: skalenie, pirokseny, amfibole.

Trójkierunkową łupliwość ma sól kamienna. Uderzony kawałek soli rozpada się na czesci drobniejsze z których każdy jest prostopadłościanem poniewaz kierunki łupliwosci przecinaja się pod katem prostym. Łupliwość minerałów podobnie jak ich twardosc jest własnością bardzo istotną dla parametrów wytrzymałościowych skał. Ma ona szczególne znaczenie przy kierunkowym ułożeniu minerałów łupliwych skał.

Przełam

Skały bądź minerały nie wykazujące łupliwości, wśród nich minerały skałotwórcze, pod wpływem uderzenia bądź nacisku rozpadaja się na fragmenty mniejsze, ograniczone nieróżnymi powierzchniami. Tzw. Powierzchniami przełomu. W zależności od wygladu tych powierzchni wyróżniamy następujące rodzaje przełamu: muszlowy, ziemisty, haczykowaty.

POŁYSK

Połysk minerału zalezy od intensywności odbijania swiatła przez płaszczyzny bądź powierzchnie kryształu. Im bardziej gładkie są powierzchnie odbicia tym połysk jest intensywniejszy. Najintensywniejszy jest połysk diamentu. Połysk metaliczny przypomina odblask wypolerowanej plyty metalicznej i maja go niektóre mineraly rudne. Większość minerałow wykazuje połysk szklisty. Ma go wiele mineralow skałotwórczych, na ścianach kryształów i powierzchnia łupliwości np. skalenie, kalcyt. Połysk tłusty wystepuje bardzo często na powierzchniach przełamu minerałów o intensywniejszych połyskach np na powierzchniach przełamu kwarcu, kalcytu i skaleniu. Przypomina on połysk tłustych plan na szkle.

Połysk jedwabisty jest charakterystyczny dla minerałów o budowie włóknistej.

Minerały o powierzchniach chropowatych nie wykazują żadnego połysku, określamy je nazwą matowe.

Połysk określonego minerału nie jest dla niego własnością stałą. Zależy od wielkości i kształtu kryształu a co za tym idzie zalerzy od warunków powstawania i domieszek w nim występujących np. hematyt, w zależności od kształtu kryształow i form skupienia może mieć polysk metaliczny, tlusty i jedwabisty lub matowy. Intensywność połysku minerału okresla się tylko na podstawie barwy jest świeżych powierzchni z zaznaczeniem czy jest to sciana czy powierzchnia łupliwości lub czy jest to przelam danego mineralu.

BARWA

Minerały mogą mieć rózne barwy i okresla się je nazwami potocznymi np. czerwona, zółta, mosiężno – żółta. Są minerały barwne mające stalą charakterystyczna dla siebie barwę. Nie zależnie od tego czy są w bryle czy sproszkowane. Najczesniej spotykane są mineraly zabarwione. Tzn. takie które w bryle maja rózne barwy, natomiast po sproszkowaniu są bezbarwne lub mleczne. Barwa tych minerałów pochodzi od bardzo drobnych niewidocznych gołym okiem domieszek i wrostów. Istnieją w przyrodzie minerały bezbarwne, które mogą być przezroczyste. Krysztaly tego samego mineraly mogą mieć rozne barwy i przy opisach zaznacza się zwykle jakie barwy może dany mineral przybierac.

PRZEZROCZYSTOŚĆ

Pewne zależności od barwy minerału jest ich przezroczystość. Mineraly barwne najczęściej są nieprzezroczyste np. pirokseny, skalenie. Minerały bezbarwne najczęściej są przezroczyste. Często jedna jest tak że pewne drobne wrosty, pęknięcia, banieczki gazu, powoduja zmętnienie a niekiedy nawet zanik przezroczystosci i wtedy takie mineraly określamy jako prześwietlające np. mleczny lub dymny kwarc, mleczny kalcyt.

POKRÓJ I WYKSZTALCNIE KRYSZTAŁU

Pokrój czyli zewnętrzny wyglad kryształu, jest uzależniony od charakteru sieci przestrzennych., oraz od warunków fizykochemicznych w jakich powstawaly krysztaly. W przyrodzie spotykamy kryształy zarówno bardzo bogate w ściany jak równie o ograniczonej ilości ścian. Przy określaniu ich pokroju bierzemy pod uwage stosunek wysokości do szerokości i długości poszczególnego osobnika mineralnego.

Wyróżniamy natepujace rodzaje przekrojów:

Kostkowy (izometryczny) ma zbliżone kształty do sześcianu.

Słupkowy – kryształy maja kształty wydłużone w jednym kierunku.

Tabliczkowy – kryształy rozrastaja się w kierunkach osi poziomych.

Warunki powstawania sprawiaja że:

Pokrój tej samej substancji może być różny np. kalcyt w żyłach może tworzyc nieprzezroczyste romboedryczne kryształy. Natomiast w formach naciekowych tworzy najczęściej rożnej wielkości przezroczyste kształty. Gips może tworzyc formy tabliczkowe o roznych przezroczystościach.

KRYSZTAŁY WŁASNOKSZTAŁTNE

Doskonale wykształcone minerały które maja wszystkie elementy doskonale wykształcone, spotyka się je rzadko. Powstaja tylko wtedy kiedy krysztal może swobodnie wzrastać we wszystkich kierunkach zgodnie z jego cechami przestrzennymi.

KRYSZTAŁY OBCOPOSTACIOWE

Nie mogą one wykształcić wszystkich charakterystycznych dla siebie elementów granicznych ponieważ swoboda ich wzrostu ograniczana jest przez inne tworzące się rownolegle bądź tez wczesniej powstale krysztaly. Takie krysztaly mogą nie wykazywac właściwego dla siebie pokroju.

Jeżeli możemy gołym okiem rozpoznać poszczególne kryształy to takie skupienie nazywamy ziarnistym. Uwzględniając pokrój kryształów wchodzących w sklad skupien ziarnistych możemy wyróżnić skupienia łuseczkowe, tabliczkowe, słupkowe, igiełkowe i włókniste. Natomiast w zależności od wielkości kryształu które budują skupienie ziarniste możemy wyróżnić budowe grubo, średnio lub mało ziarnistą.

Jeżeli występujące w skupieniu mineraly są tak drobne ze nie można ich kształtu określić gołym okiem to takie skupienie określamy jako zbite.

Oddzielną grupe stanowią skupienia naciekowe, które powstaja podczas wytracania się kryształów z roztworu wodnego w warunkach powierzchniowych np. na ścianach jaskiń. Takie skupienia maja kształty zaokrąglone i zbudowane są ze słupkowych lub igiełkowych minerałów najczęściej ułożonych współśrodkowo.

POWSTAWANIE MINERAŁÓW

Większość minerałów występujących w przyrodzie to ciała krystaliczne, powstające przez krystalizację

-ze stopu

-z roztworu

-ze stanu gazowego

Krystalizacja ze stopu-następuje w skutek ochładzania się stoku i krystalizacji tworzących się przy tym związków chemicznych. Naturalnym stopem o wysokiej temperaturze Który znajduje się w skorupie ziemskiej jest magma. Jest to stop krzemianowy w którym występuje para wodna oraz gaz. (chlor, fluor, tlenek siarki, dwutlenek i tlenek węgla). Magma jest stopem trwałym tylko w określonym interwale ciśnień i temperatur. Gdy warunki fizyczne ulegają zmianie następuje wtedy ochładzanie stopu i krystalizacja zawartych w nim substancji. Kryształy wydzielające się z magmy mogą mieć swoje geometryczne postacie tylko wtedy gdy jest dużo miejsca na swobodną krystalizację. Poprzez krystalizację stopów powstają wszystkie minerały skałotwórcze skały magmowej

Krystalizacja z roztworu- może ona odbywać się w różny sposób ale największą role odgrywa krystalizacja zachodząca w skutek odparowania rozpuszczalnika. Ponieważ każde ciało stałe w odpowiednich warunkach ciśnienia jak i również temperatury ulega rozpuszczenia w jakimś rozpuszczalniku. Np. sól kamienna rozpuszcza się w wodzie. Siarka rozpuszcza się w dwusiarczku węgla. Rozpuszczalnikiem który odgrywa największa rolę w przyrodzie jest woda. Zwłaszcza wtedy gdy zawiera rozpuszczony gaz, w czasie odparowania rozpuszczalnika następuje zagęszczenie roztworu tworzy się roztwór nasycony a następnie roztwór przesycony, z którego krystalizuje substancja rozpuszczona. W ten sposób powstaje część minerałów skał osadowych.

ze stanu gazowego- jest zjawiskiem rzadko spotykanym i może zachodzić np. w kraterach wulkanicznych, lub w miejscach gdzie na powierzchnię wydobywają się gazy pochodzenia magmowego. Najczęściej spotykanym minerałem powstającym w ten sposób jest krystaliczna siarka, która powstała przez sublimację z gazu na ściankach kraterów wulkanicznych i objawia się w postaci delikatnych żółtawych nalotów.

W specyficzny sposób powstają minerały skał metamorficznych, zjawiska przeobrażenia mineralnego i strukturalnego następują pod wpływem podwyższonego ciśnienia, kierunkowego i hydrostatycznego oraz temperatury na dużych głębokościach, minerały skał magmowych w warunkach metamorficznych prawie nie ulegają zmianie, natomiast wiele minerałów skał osadowych ulega przemianie w inne minerały lub ich zespoły. Charakterystyczne dla skał metamorficznych. Kształt tych minerałów jest uzależniony od rodzaju ciśnienia jakie towarzyszy przeobrażeniom. Minerały powstałe przy dużym ciśnieniu kierunkowym mają pokroje blaszek i łuseczek, natomiast ciśnienie hydrostatyczne i podwyższona temperatura maja wpływ na wzrost kryształów. Minerłąy charakterystyczne dla skął metamorficznych o duzje sile krystalizacji są niekiedy własno postaciowe.

WIADOMOŚCI PODSTAWOWE Z PETROGRAFII

Petrografia- jest to nauka zajmująca się badaniem skał i cechami fizycznymi i chem, stosunkami wielkościowymi, rozmieszczeniem minerałów w skale, oraz sposobami występowania i powstawania skał. Od wyników badań petrograficznych zależy w dużym stopniu lokalizacja i sposób realizacji przedsięwzięć budowlanych.

skała- jest to naturalny zespół minerałów tworzący w skorupie ziemskiej formy przestrzenne, skały powstają w wyniku procesów geologicznych.

Wyróżniamy trzy rodzaje skał w zależności od sposobu powstania skały magmowe, osadowe i metamorficzne

CECHY OKREŚLAJĄCE RODZAJ SKAŁ

Każda skała charakteryzuje się pewnym zespołem cech, które odróżniają ją od innych skał i pozwalają scharakteryzować tą skałę do pewnej grupy rodzajowej

Do podstawowych cech określających rodzaj skały zaliczamy;

-skład minerałów

-strukturę

-teksturę

-barwę i stopień zwietrzenia

…………. Jest to podstawowa cecha określająca skałę podaje się w niej jakie minerały iw jakich ilościach biorą udział w budowie skał. Na podstawie składu mineralnego można wyciągnąć związki systematyczne, ……………..

Struktura- określa sposób wykształcenia składników w skale, a więc kształt i wielkość ziarn, oraz różnice wielkościowe między nimi.

Tekstura- jest to cecha określająca sposób rozmieszczenia składników w skale, czyli sposób wypełnienia przestrzeni skalnej przez te składniki i ich wzajemne uporządkowanie.

Barwa- jest wypadkową barw minerałów oraz barwiących domieszek, np. związków żelaza, substancji……

W skałach porowatych np. w żwirach piaskach barwa może wskazywać na zawartość wilgoci w skale. Skałą z większą zawartością wilgoci jest zwykle ciemniejsza. Niekiedy na podstawie barwy skały możemy określić zasiew wahania zwierciadła wód gruntowych

BUDOWLANE ASPEKTY OPISU I BADANIA SKAŁ

Nazewnictwo jak i również sposoby badania skał nie są jednolite, różnią się w zależności od roli jaką skał ma pełnić w konkretnym przedsięwzięciu budowlanym. Z punktu widzenia budowlanego skął może spełiać następującą rolę;

-może być podłożem budowlanym

-materiałem lub surowcem do produkcji innych materiałów budowlanych

-zbiornikiem wód gruntowych

Skały jako podłoże budowlane- skały należą wg. Podziału budowlnego do rodzimych gruntów….. natomiast skały zwięzłe niezalężnie od ich genezy stanowią grupę gruntów rodzimych skalistych. A te dzielone są w zależności od wytrzymałości i stopnia spękania,. Skały okruchowe sypkie określane są w normach jako grunty nie skaliste mineralne. W zależność od grubości ziarna dzielone są na grunty kamieniste, grunty gruboziarniste, i grunty drobnoziarniste. W tym podziale bierze się pod uwagę procentową zawartość poszczególnych frakcji w gruncie. Natomiast nie uwzględnia się składu petrograficznego ani stopnia optoczenia składników. Natomiast wprowadza się stopień plastyczności jako cechę klasyfikacyjną dzięki której grunty drobnoziarniste dzielimy na dwie grupy: (niespoiste (sypkie) i grunty spoiste. Do gruntów droboziarniastych sypkich należą: piasek grupy , piasek drobny, oraz piasek pylasty. Mogą one mieć różną wilgotność i różne zagęszczenie, grunty drobnoziarniste spoiste w ujęciu geologicznym to aleuryty i pelity z domieszkom frakcji piaszczystych, wg norm budowlanych w zalezności od wzjamnych stosunków ilościowych frakcji piaszczystej pyłowej i iłowej wyróżniamy następujące grunty: piasek gliniasty, piasek piaszczysty, pył, glinę piaszczystą glinę pylastą, glinę piaszczysto zwięzłą, glinę zwięzłą, pylastą zwięzłą , ił piaszczysty, ił i ił pylasty. Osady z zawartością części organicznej powyżej 2% określane są jako grunty nie skaliste organiczne. Zaliczamy do nich grunty próchniczne, namuły, torfy. Jak wynika z przedstawionego przeglądu ocena skał w aspekcie zastosowań jako podłoże budowlane nie jest prosta i jednoznaczna. Zależy od wielu czynników: najwyżej ocenianie pod tym względem są skały magmowe , parametrami kóre obniżają ich wartość jako podłoże budowlane są: -spękania, -szczeliny- stopień zwietrzenia.

Bardzo dobrym podłożem budowlanym są lite skały okruchowo ilaste. Należy jednak zwrócic tu szczególną uwagę na zależność od spoiwa (lepiszcza). Właściwości skał ulegają bardzo dużym zmiennością. Najwiekszą wytrzymałość na obciążenia wykazują skały o spoiwie krzemiankowym, najniższą o spoiwie ilastym. Bardzo dobrym podłożem budowlanym są również skały chemiczne i niektóre organiczne np. wapienie. Wartośc tego podłoża obniżają spekania skał i możliwość rozwoju procesów krasowych. Natomiast skały takie jak kreda gipsy są to podłoża słabonośnie. Doskonałym podłożem są skały metamorficzne, które charakteryzują się dużą wytrzymałością na ściskanie i ścinanie. Należy jednak pamiętać że w tych skałach wytrzymałość jest uzależniona od kierunku działania siły względem powierzchni oddzielności. Najwiekszą wytrzymałośc wykazują skały ułożone prostopadle do powierzchni oddzielności a najmniejszą ułożone równolegle. W ocenie niektórych skał metamorficznych należy zwrócic uwagę na ich podatność na działanie wody. W badaniach geologiczno – inżynierskich skał metamorficznych należy zwrócić szczególną uwagę na przede wszystkim rodzaj skały, teksturę, szczelinowatość, orientację przestrzenną powierzchni oddzielności, orientację szczelin, stopień zwietrzenia oraz podatność na działanie wody. W praktyce inżynierskie najczęściej podłożem budowlanym są skały okruchowe sypkie i skały ilaste. Należy jednak zaznaczyć że cechy wytrzymałościowe tych skał są zdecydowanie niższe od innych typów skał, co powoduje że w niektórych przypadkach jest niemożliwe bezpośrednie usadowienie obiektu. Generalnie wytrzymałość skał okruchowych jest uzależniona od:

- składu mineralnego w tym również od procentowej zawartości minerałów ilastych

- od składu granulometrycznego w tym od procentowej zawartości cząstek o średnicy mniejszej od .

- od stopnia zagęszczenia (dotyczy gruntów sypkich)

- od stopnia zawodnienia

- od stopnia plastyczności (dla gruntów spoistych)

Powyższe parametry są na tyle ważne że, stanowią podstawę geotechnicznego podziału skał okruchowych i zarazem stanowią kryterium oceny jakości podłoża budowlanego.

Spośród skał mineralnych rodzimych najwięcej kłopotu sprawiają skały spoiste z duża zawartością minerałów ilastych (np. iły, gliny, lessy). Minerały ilaste zmieniają swoje właściwości fizyko – mechaniczne w zależności od stopnia zawilgocenia. Grunty które zawieraja minerały ilaste mogą w wodzie pęcznieć i rozmakać a wilgotne stają się nieprzepuszczalne.

Analizą z punktu widzenia oceny i ich wykorzystania jako podłoża budowlanego zajmuję się gruntoznctawo i mechanika gruntów.

Skały jako materiał budowlany

Skały magmowe są stosowane jako materiał konstrukcyjny i możemy go wykorzystać do budowy np. mostów, wiaduktów, fundamentów, murów oporowych, nawierzchni drogowych, obiektów hydrotechnicznych, oraz jako materiał dekoracyjny (pły okładzinowe, posadzki, parapety). Lub zmielone mogą być wykorzystane jako kruszywo do betonu. Każde zastosowanie wymaga specjalnych badań skały. Przeważnie bada się wytrzymałość skał magmowych na ściskanie, ścinanie, ścieranie i rozrywanie. Oprócz badań wytrzymałościowych prowadzi się również analizę po pierwsze intensywności spękań i ich orientacji przestrzennej. Po drugie składu mineralnego i po trzecie stopnia zwietrzenia.

Skały osadowe mają one bardzo rożne zastosowanie przede wszystkim uzależnione o stopnia zwięzłości.

1. Skały zwięzłe mają podobne zastosowanie jak skały magmowe jednakże odpornośc tych skał jest zdecydowanie mniejsza, przez co również możliwość ich wykorzystania jest mniejsza. Niektóre skały osadowe pyzatym ze mogą być materiałem budowlanym można je wykorzystać do produkcji innych sztucznie wytwarzanych materiałów. Np. wapień jest podstawowym surowcem do produkcji wapnia i cementu. Do produkcji cementu wykorzystywany jest również margiel.

2. Skały okruchowe sypkie są podstawowym surowcem stosowanym do produkcji betonu i zapraw budowlanych. Technologia produkcji betonu narzuca pewne ściśle określone wymagania które muszą być spełnione aby dane kruszywo mogło być zastosowane do żądanej klasy betonu. Z geologicznych parametrów jakości kruszywa najważniejsze to:

- zawartość ziaren wydłużonych i płaskich

- zawartość ziaren słabych i zwietrzałych

- skład granulometryczny

- skład petrograficzny

Zawartość ziaren wydłużonych i płaskich

Jako parametr należy to cech strukturalnych skał które decydują miedzy innymi o wykształceniu składników mineralnych. Za ziarna wydłużone uważa się ziarna o długości trzy krotnie większej od grubości. A za płaskie ziarna których szerokość jest co najmniej trzy razy większa od grubości. Nadmierna ilość ziaren płaskich i wydłuzonych nie jest pożądana w kruszywie do betonu ponieważ zmniejsza jego wytrzymałość.

Zawartość ziaren słabych i zwietrzałych

Jeżeli te ziarna są obecne w kruszywie w ilości powyżej 15% to zmniejszają jego wytrzymałość. Ten parametr pozostaje w ścisłym związku z:

- z rodzajem okruchów mineralnych w sensie petrograficznym,

- z ilością minerałów o małej twardości,

- z ilościa minerałów wykazującą dobrą łupliwość

- minerałów mało odpornych chemicznie.

Skład granulometryczny

Jest to cecha naturalna …..

Np.

- produkcji betonu ziarna mniejsze niż 2mm decydują o urabialności masy betonu, a większe od 2mm decydują o szczelności kruszywa i betonu.

Przy badaniu składu granulometrycznego należy zwrócić szczególną uwagę na zawartośc frakcji poniżej 0,05mm. W przypadku gdy występuje nadmierna ilość tego kruszywa (pyły, gliny, iły) to oblepiają one większe ziarna i kruszywo należy wtedy płukać.

Skład petrograficzny

Określanie składu petrograficznego ma szczególne znaczenie ponieważ wskazuje na możliwości wykorzystania kruszywa w różnych dziedzinach budownictwa. Np. tam gdzie wymagany jest materiał odporny na ściskanie, ścinanie, ścieranie, wysoką bądź niską temperaturę. Należy wówczas stosować kruszywa w których przeważa kwarc lub okruchy skał magmowych. Np. granitu, bazaltu. Skały sypkie jako materiał budowlany stosuję się przede wszystkim do budowy zapór ziemnych, wałów przeciwpowodziowych, nasypów i nawierzchni drogowych, filtrów i podsypek filtracyjnych.

SKAŁY JAKO ZBIORNIK WÓD GRUNTOWYCH

Wszystkie typy skał w określonych warunkach mogą przepuszczać i gromadzić wodę która jest zdolna do grawitacyjnego przemieszczania się. Ten rodzaj wody nazywamy wodą wolną. A skały które potrafią gromadzić wodę nazywamy skałami wodonośnymi lub zbiornikiem wód gruntowych. O możliwości gromadzenia wody w skale decydują:

- porowatość skał

- spekania

- położenie skały wodonosniej względem skał niewodonosnych

Do najpospolitszych skał wodonośnych należą skały okruchowe sypkie takie jak piaski lub żwiry. Praktycznie nie przepuszczalne dla wody są iły i gliny. Czynniki które decyduja o sposobie i charakterze wystepowania wód gruntowych nazywamy warunkami hydrogeologicznymi i przy ocenie takich warunków należy uwzględnić:

- obecność lub nieobecność wód gruntowych

- głębokośc wystepowania i charakter zwierciadła wód gruntowych (zwierciadło wpięte oznacza ze woda jest pod ciśnieniem, zwierciadlo swobodne – woda jest niepodana ciśnieniu)

- należy uzwglednić kierunek i prędkość wód gruntowych.

- zasoby wodne

- mineralizację

Warunki hydrogeologiczne muszą być uwzględnione dla obszarów lokalizacji przedsięwzięcia budowlanego zarówno w etapie projektowania jak i realizacji. Informacje z tego zakresu są niezbędne przy określaniu możliwości:

- zaopatrzenia przyszłych obiektów w wodę przemysłową i pitną

- zaopatrzenia budowy w wodę.

- przewidywanie współpracy obiektów budowlanych z podłożem.

- wykonania odwodnienia lub nawodnienia terenów.

- zabezpieczenia podziemnych części konstrukcji przed agresywną działalnością wody.

- zabezpieczenie budowli przed zalaniem jej części podziemnych.

ORIENTACJA PRZESTRZENNA STRUKTUR GEOLOGICZNYCH.

Struktura geologiczna nazywamy określony układ skał powstałych w wyniku działania procesów geologicznych i można ją rozpatrywać w czterech skalach:

1. Megastruktury – są to rozlegle obszary o charakterystycznej budowie, genezie które różnią się od jednostek sąsiednich. Np. łańcuch gór fałdowych, platforma.

2. Makrostruktura – są to wyodrębnione formy przestrzennego zalegania skał które mogą być ujęte na mapach geologicznych.

3. Mezostruktura – są to struktury małych rozmiarów widoczne w całości gołym okiem.

4. Mikrostruktura – są to struktury mikroskopowej wielkości. Np. mikrofałdy, wydłużenia minerałów.

Jednoznaczne określenie pozycji przestrzennej jakieś struktury geologicznej wymaga znajomości jej kształtu, wymiarów oraz znajomości orientacji przestrzennej charakterystycznych elementów strukturalnych. W przypadku struktur niewielkich kształt i wymiary są łatwe do określenia. Jeżeli natomiast struktury są duże np, megastruktury to określenie kształtu i wymiarów może odbywać się drogą pośrednią poprzez określenie orientacji lokalnej wydzielonych elementów strukturalnych, a następnie interpolacyjne odtworzenie całości i przedstawienie obrazu na mapie.

Zasady określania przestrzennej orientacji struktur.

Orientacje przestrzenną określamy posługując się pewnymi pomocniczymi elementami. Posługujemy się zarówno orientacją płaszczyzn jak i orientacją linii prostych. W związku z tym przy określaniu orientacji przestrzennych struktur geologicznych przyjmujemy pewne założenie (uproszczenie) że wszystkie powierzchnie oraz linie wyznaczające daną strukturę są w miejscu pomiaru odpowiednio płaszczyznami i liniami prostymi. Podstawowym układem odniesienia jest kierunek północy oraz poziom (horyzontalny układ odniesienia).

Elementy orientacji:

[zdjecie]

Bieg warstwy

1. warstwa płaska

2. fałd o nie poziomych osiach.

1. Bieg warstwy – jest to linia powstała jako ślad przecięcia się powierzchni warstwy z płaszczyzną pozioma. Dla warstwy płaskiej oraz dla fałdów o poziomych osiach bieg jest linią prostą (a). Natomiast dla warstw pofałdowanych których osie nie są poziome bieg jest linia krzywą (b)

2. Upadł – jest to linia prosta leząca na powierzchni warstwy, która wyznacza maksymalny spadem warstwy w danym miejscu. Bieg i upadł są do siebie prostopadłe.

[zdjecie3]

Elementy przestrzennej orientacji warstwy.

AB – azymut biegu

KU – kierunek upadu

AU – azymut upadu

1. Azymut biegu – jest to kąt zawarty miedzy kierunkiem północy a linią biegu, mierzony od północy w prawo zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara.

2. Azymut upadu – jest to kąt zawarty miedzy kierunkiem północy a rzutem prostokątnym upadu na płaszczyznę poziomą. Liczny zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

3. Kierunek upadu – jest to szacunkowo wyznaczony geograficzny kierunek nachylenia warstwy np upad warstw w kierunku północno – zachodnim oznaczamy NW.

Sposoby określania orientacji struktur geologicznych w przestrzeni.

W praktyce stosowanie są trzy sposóby określania orientacji struktur.

1. Podaję się w nim azymut biegu, kąt upadu i kierunek upadu.- ten sposób orientacji przedstawia się za pomoca zapisu trój członowego. 135/40/NE, człon pierwszy azymut biegu, człon drugi kąt upadu, człon trzeci kierunek upadu.

2. Podaję się w nim azymut upadu i kąt upadu. – określona orientację zapisujemy tzw. Zapisem dwuczłonowym np. 170/50. Obydwa kąty podane razem określają orientację płaszczyzny w sposób jednoznaczny. Jeżeli płaszczyzna zalega pionowo to azymut jej upadu nie jest określony stronami świata. W takim przypadku podajemy jako azymut upadu azymut jednego z kierunków prostopadłych do biegu.

[zdjecie4]

Zapisy 140/90 lub 320/90 są równoważne.