Газ, как один из компонентов грунта

Газы в грунтах по условиям и особенностям генезиса могут быть природного и антропогенного (техногенного) происхождения. Существует четыре генетических типа газов: геологический, атмосферный, биологический, техногенный. Газ геологического типа образуются за счет геологических процессов (экзогенных и эндогенных (вулканические газы); атмосферный – за счет газообмена с атмосферой; биологический – за счет жизнедеятельности организмов в грунтах; техногенный – в результате различных видов хозяйственной деятельности.

Газы природного происхождения могут быть сингенетическими (т.е. образованными одновременно с формированием породы) и эпигенетическими (т.е. поступившими в грунт в результате газообмена с соседними толщами и с атмосферой). Газы грунтов зоны аэрации чаще являются эпигенетическими, т.к. содержат примеси, поступающие из атмосферы.

По химическому составу все газы в грунтах делятся на три основные группы по преобладающему компоненту: 1) углеводородные; 2) азотные; 3)углекислотные. «Чистые» газы в грунтах практически не встречаются, чаще это газовые смеси.

Состояние газов в грунте.

Сопоставление количества газов, сосредоточенных в месторождениях нефти, газа, угля и рассеянных породах, показывает, что основная масса газов присутствует в осадочных породах в рассеянном состоянии (растворена в воде и нефти, сорбирована породами). Газы в породах могут находиться в свободном, адсорбированном и защемленном состоянии; они могут присутствовать в воде, заполняющей поры, в виде мелких пузырьков или в растворенном состоянии.

Свободные газы содержаться в сообщающихся порах грунта, т.е. их количество зависит от открытой пористости грунта и степени водонасыщения.

Т.е. при W=6-10% количество газов ≈ 1-1.5% от V образца. При W=25-30% - V газов увеличивается до 5-6%, а дальше происходит уменьшение содержания газа до их полного вытеснения при полном водонасыщении, чаще они переходят в категорию защемленных.

Адсорбированные газы удерживаются на поверхности частиц под воздействием молекулярных сил притяжения. Количество адсорбированных газов в грунтах зависит от минерального состава, присутствия гумуса и других органических веществ, от дисперсности и величины пористости грунтов. Природные влажные грунты не содержат адсорбированных газов, они присутствуют только в сухих грунтах (при влажности ниже гигроскопической).

Защемленные газы  образуются на отдельных участках породы при одновременном увлажнении грунта свержу и снизу они оказываются защемленными в капиллярах. В глинистых грунтах защемленные газы могут занимать 20-25% от объема пор.

Растворенные газы образуются за счет растворения в поровом растворе. При этом могут возникать химически агрессивные растворы, например углекислотные и сернокислые и др.

Влияние газов на свойства грунтов.

Газы оказывают влияние на различные свойства грунтов. Прежде всего – плотность, теплофизические параметры (теплоемкость, теплопроводность и др.), проницаемость, а также физико-механические.

Защемленные газы находятся под давлением, на контакте с жидкой фазой обусловливающей поровое давление. Это влияет на сжимаемость. Сжимаясь в объеме пузырьки защемленных газов, уменьшают свой объем и могут перейти в свободное состояние, это может сопровождаться резким прорывом газов из пор и сбросом порового давления. Подобные явления могут вызывать разрушения земляных насыпей, дамб, откосов дорог и т.п.

С повышением давления газов связаны и газодинамические явления, имеющие большое значение в горнодобывающей промышленности.

Сжимаемость защемленных газов в грунтах может обусловливать и длительную осадку сооружений.

Дата: 2019-02-02, просмотров: 215.