МИКРОСТРУКТУРА ТЕХНОГЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, КАК ФАКТОР ТЕХНОГЕННОГО ЛИТОГЕНЕЗА
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
- Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. - 211 с.
- 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.
- Строкова В.В. Управление процессами синтеза строительных материалов с учетом типоморфизма сырья /Строительные материалы. Приложение «Наука», № 4. - М., 2004. - № 9. - С. 2-5.
- 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.
Статья в формате PDF 275 KB...
01 05 2024 21:44:13
Статья в формате PDF 115 KB...
30 04 2024 17:23:20
Исследована краевая задача со смещением для вырождающегося гиперболического уравнения. При определенных условиях неравенственного типа на известные функции доказана теорема единственности. Вопрос существования решения задачи сведен к вопросу разрешимости сингулярного интегрального уравнения, которое редуцируется к уравнению Фредгольма второго рода, безусловная разрешимость которого заключается из единственности решения задачи. ...
29 04 2024 0:46:54
Статья в формате PDF 106 KB...
28 04 2024 12:46:19
Проведен анализ изменений состава тела вследствие курса экстремальных воздушных криогенных тренировок (ОВКТ) в камере закрытого типа при t = –110 ± 5 °С. Исследован состав тела 35 человек (87 % выборки), до и после курса ОВКТ, состоявшего из 10 сеансов в режиме 1 процеДypa в день. Анализ состава тела проводили на биоимпедансном анализаторе АВС-02 «Медасс». Статистическая обработка проведена с расчетом медианы (Ме), значений исследуемых параметров в первой (Q25 %) и последней (Q75 %) квартилях распределения, сравнением полученных данных с использованием непараметрического критерия Манна Уитни Вилкоксона (U). Выявлено снижение значений Ме для жировой массы и ее возрастание для мышечной и активной клеточной массы, что отражает как правило формирование более высокого уровня здоровья и адаптированности исследуемых к факторам среды. Модуляция состава тела в результате курса ОВКТ зависит от исходного функционального состояния исследуемых, однако направленность изменений данных биометрии остается позитивной. ...
27 04 2024 5:48:59
Статья в формате PDF 111 KB...
26 04 2024 1:31:40
Статья в формате PDF 138 KB...
25 04 2024 16:23:13
Статья в формате PDF 276 KB...
24 04 2024 19:56:26
Статья в формате PDF 134 KB...
23 04 2024 23:26:29
Статья в формате PDF 132 KB...
22 04 2024 12:10:22
Статья в формате PDF 110 KB...
21 04 2024 16:25:24
Статья в формате PDF 107 KB...
20 04 2024 15:34:46
Статья в формате PDF 103 KB...
19 04 2024 10:34:17
В работе впервые приведены сведения об особенностях аудиогенной чувствительности и поведения в «открытом поле» двух групп крыс, гомозиготных по локусу TAG 1A DRD2. ...
18 04 2024 2:43:17
Рассмотрена концепция зависимости лесов как ядра биосферы Земли от активности Солнца по числу Вольфа. Принята точка на Земле в виде участка лесистой территории национального парка по лесным пожарам за 2002 год. По датам каждого лесного пожара были учтены: время от зимнего солнцестояния с 21 марта, склонение оси Земли к Солнцу, число Вольфа активности Солнца на день возникновения лесного пожара. Среди влияющих факторов первое место заняло время от зимнего солнцестояния. Второе место – склонение Солнца, а на третье – число Вольфа. Среди зависимых факторов первым стало склонение Солнца, вторым – время от 21.03, а третьим активность Солнца. В итоге параметры Земли первичны. Наиболее опасен интервал числа Вольфа 90 ≤ V ≤ 180 и сильный размах колебания во многом зависит от поведения людей. ...
17 04 2024 3:54:10
Статья в формате PDF 138 KB...
16 04 2024 0:19:34
Статья в формате PDF 107 KB...
15 04 2024 3:40:25
Статья в формате PDF 250 KB...
14 04 2024 20:31:32
Статья в формате PDF 127 KB...
13 04 2024 7:40:41
Статья в формате PDF 140 KB...
12 04 2024 16:23:17
Статья в формате PDF 113 KB...
11 04 2024 8:57:33
Статья в формате PDF 205 KB...
10 04 2024 14:52:29
Исследовано явление физической адсорбции высших предельных аминов, которые являются распространенными органическими загрязняющими веществами водных объектов, на поверхности раздела фаз «твердое — жидкое». Изучены возможности спектрофотометрического определения концентрации додециламина в воде применительно к явлениям адсорбции этого вещества на поверхности силикатных минералов, имеющих место в пpaктике обогащения полезных ископаемых и химической промышленности. ...
09 04 2024 5:33:48
Статья в формате PDF 134 KB...
07 04 2024 16:10:20
Рассматриваются особенности изменения растительности и почв на протяжении пяти историко-экологических этапов трaнcформации восточноевропейских степей во второй половине голоцена. Получены оценки поступающей в почву фитомассы, величина изымаемой продукции (в массовом выражении и через энергетические эквиваленты), а также величины энергии, формируемой в процессе гумусообразования. Установлено, что за 5000 лет отношение энергии расхода-прихода растительного вещества изменилось от 1:28 до 1:0,4, а ежегодное поступление гумуса в почвы снизилось с 5,4 до 1,6 МДж/кв. м. ...
06 04 2024 18:18:13
Статья в формате PDF 267 KB...
05 04 2024 3:46:24
04 04 2024 22:19:59
Статья в формате PDF 126 KB...
03 04 2024 17:14:52
Статья в формате PDF 136 KB...
02 04 2024 7:36:50
Статья в формате PDF 101 KB...
01 04 2024 11:27:27
Статья в формате PDF 124 KB...
31 03 2024 6:23:34
Приведены новые положения теории зацепления, отражающие специфику цилиндрической винтовой пары «инструмент-деталь» ...
30 03 2024 10:49:59
Статья в формате PDF 169 KB...
29 03 2024 3:38:58
Статья в формате PDF 274 KB...
28 03 2024 3:26:56
Статья в формате PDF 102 KB...
27 03 2024 4:16:39
Статья в формате PDF 104 KB...
26 03 2024 7:45:24
Статья в формате PDF 107 KB...
25 03 2024 6:16:43
Статья в формате PDF 126 KB...
24 03 2024 5:34:14
Статья в формате PDF 127 KB...
23 03 2024 23:17:38
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 ::