Строение горных пород
Строе'ние го'рных поро'д,характер сложения горных пород из минералов и минеральных агрегатов. «С. г. п.» - обобщённый термин, охватывающий понятия структуры и текстуры горных пород. Структура определяется размерами, формой и взаимными отношениями минералов; текстура обусловлена общими особенностями более крупных составных частей породы (минеральных агрегатов) и их расположением в пространстве.
Строение магматических горных пород.Структуры зависят от состава магмы и от условий её застывания. Они различны у пород интрузивных, жильных и эффузивных. Для интрузивных горных пород типичны полнокристаллические структуры, при которых всё вещество породы раскристаллизовано. Присутствие в магме летучих компонентов понижает температуру кристаллизации и уменьшает вязкость магмы, что способствует лучшей раскристаллизации. Поэтому кристаллизация кислой магмы в глубинных условиях, при медленном остывании с сохранением летучих компонентов даёт в результате зернистые полнокристаллические породы (например, граниты). Среди полнокристаллических структур выделяются явно кристаллические - у пород с видимыми невооруженным глазом составными частями, и афанитовые - с различимыми только под микроскопом составными частями. Явно кристаллические структуры по величине зёрен подразделяются на мелкозернистые (кристаллы менее 1 мм) ,среднезернистые (1-5 мм) ,крупнозернистые (5-10 мм) ,грубозернистые (более 10 мм) .Структуры пород зависят также от формы кристаллов составляющих их минералов. Минералы в одних случаях обладают кристаллографическими формами и образуют идиоморфные кристаллы (см. ) ,в др. случаях, когда минералы лишены собственных форм, они называются аллотриоморфными или ксеноморфными (см. ) .Один и тот же минерал может быть идиоморфен по отношению к одним минералам и ксеноморфен по отношению к другим. При идиоморфизме большинства минералов структуры интрузивных пород называются панидиоморфнозернистыми (пироксениты, перидотиты, дуниты). Структуры, обусловленные сочетанием главных породообразующих минералов различной степени идиоморфизма, называются гипидиоморфнозернистыми (граниты, сиениты, диориты). При отсутствии у минералов правильных огранений образуются породы с паналлотриоморфными структурами. Одновременное выпадение из расплава полевого шпата и кварца создаёт пегматитовую, или графическую, структуру прорастаний этих минералов (см. ). По относительной величине кристаллов различают структуры равномерно- и неравномернозернистые, а среди последних - порфировую и порфировидную (см. ). Порфировидными называются структуры, у которых масса породы является мелко- или среднезернистой и содержит крупные порфировые выделения отдельных минералов (порфировые ).
Среди текстур в интрузивных породах выделяются прежде всего массивные, или однородные, текстуры, когда все минералы равномерно распределены по породе, имеющей в любом участке приблизительно одинаковые состав и структуру. Широко распространены также неоднородные - такситовые - текстуры. Полосчатая и флюидальные текстуры с ориентированным расположением минералов возникают в условиях движения кристаллизующейся магмы. Такситовые текстуры могут быть обусловлены неравномерным распределением цветных минералов (роговая обманка, биотит) или чередованием участков различной зернистости.
Для жильных и эффузивных горных пород характерна порфировая структура, обусловленная быстрой кристаллизацией магмы, связанной с потерей летучих компонентов и охлаждением; иногда эта структура наблюдается в краевых частях интрузивных тел. Она обусловлена наличием у породы плотной (афанитовой) основной массы, в которой содержатся крупные выделения минералов - вкрапленники. Структуры эффузивных пород, не содержащих вкрапленников, называются афанитовыми. Среди структур основной массы по соотношению стекла и кристаллов ( ) различаются: стекловатые, или витрофировые (см. ) ,полукристаллические (например, гиалопилитовая структура) и . Степень кристалличности эффузивных пород зависит от состава магмы и геологической обстановки сё кристаллизации. На поверхности Земли остывание лав происходит быстро, с потерей летучих компонентов. Кислые и средние лавы (липаритовые, андезитовые) образуют полукристаллические и стекловатые породы (см. , ) ,в стекловатой основной массе которых присутствуют тонкие (десятые и сотые доли мм) микролиты. Основные, более жидкие лавы застывают на земной поверхности в виде полукристаллических пород.
Среди текстур эффузивных пород различаются: массивные, флюидальные и полосчато-флюидальные, обусловленные параллельным расположением различно окрашенных полос вулканического стекла, вкрапленников и микролитов. В зависимости от количества газовых пузырьков в лаве различают пористые, пузыристые и пемзовые текстуры. При заполнении пустот вторичными минералами (кварц, опал, цеолиты, карбонаты и др.) образуются миндалекаменные текстуры.
Строение осадочных горных пород. В связь строения (структуры и текстуры) пород с их генезисом проявляется ещё нагляднее, чем у изверженных пород. состоят из обломочных (кластических) зёрен разной величины и формы: встречаются зёрна угловатые, полуокатанные и скатанные. Зёрна, слагающие обломочные породы, в одних случаях лежат свободно, не скрепляясь друг с другом никаким связующим веществом (цементом), в других - в большей или меньшей мере сцементированы кремнезёмом (опалом, халцедоном), фосфатами, карбонатами кальция и магния или др. минералами.
Текстура обломочных пород, определяемая взаимным расположением зёрен, бывает 3 основных типов: беспорядочная, слоистая и флюидальная. При беспорядочной текстуре частицы расположены без какой-либо ориентировки: она характерна для грубозернистых пород - гравия, галечников, песков, но встречается и у более тонкозернистых пород. Беспорядочная текстура возникает в тех местах области осадконакопления, которые характеризуются обильным и непрерывным приносом однообразного обломочного материала или постоянным взмучиванием осадка. При слоистой текстуре отдельные прослойки отличаются друг от друга составом и размерами частиц (см. ) .Флюидальная текстура - результат вторичного нарушения первоначально слоистой текстуры осадка действием подводных (и наземных) оползней, сильного волнения или смятия роющими животными - встречается редко.
Строение особенно разнообразно у наиболее распространённых карбонатных пород (известняков и доломитов). При хорошей сохранности органических остатков, из которых в основном состоят эти породы, структура целиком определяется характером организмов; такие структуры называются биоморфными или цельнораковинными. Остатки организмов обычно лежат изолированно друг от друга, скрепляясь цементом иного минералогического состава или иной структуры (устричные, брахиоподовые, пелецнподовые и др. ракушняки). В некоторых случаях организмы нарастают один на другой и возникают текстуры роста (особенно они характерны для кораллов, мшанок, известковых водорослей, гндрактиноидов). Нарастание организмов даёт или плоское тело, стелющееся на дне бассейна, со слегка волнистой поверхностью - строматолит, или небольшую овальных очертаний массу, похожую на конкрецию, - онколит. Тела с формой роста в виде холмиков или высоких бугров получили название биогермов. Коралловые рифы (см. ) являются обычно комбинацией строматолитов, онколитов и биогермов с преобладанием последних.
От биоморфных структур ясно отличаются органогенно-обломочные, или детритусовые, структуры, когда органогенная порода слагается угловатыми или скатанными обломками организмов. Детритусовые структуры образуются на мелководных участках дна под действием волнений, разрушающих раковины; большую роль в их образовании играют хищники, питающиеся раковинными животными и раздробляющие их раковины.
Для биогенных пород характерны структуры перекристаллизации и метасоматизма. Перекристаллизация сопровождается осветлением отдельных участков породы, что придаёт ей пятнистый или брекчисцидный характер (псевдобрекчии); при метасоматизме часть известкового цемента и раковин замещается доломитом или халцедоном с образованием пятен.
Строение хемогенных горных пород характеризуется развитием кристаллических зёрен разных размеров. При величинах менее 0,001 ммзёрна не видны даже в шлифе; такая структура называется аморфной или коллоидальной; макроскопически порода однородна, плотна и обладает характерным раковистым изломом. При размерах в 0,001-0,01 ммзёрна становятся различными в шлифах (микрозернистая структура), но внешний облик породы и раковистый излом сохраняются. При зёрнах в 0,01-0,1 ммструктура называется тонко- или мелкозернистой, макроскопически зёрна ещё незаметны. При зёрнах 0,1-0,5 ммструктура - среднезернистая; 0,5-1,0 мм -крупнозернистая: более 1 мм -грубозернистая. Если зёрна разной величины, структуру называют разнозернистой. Среди текстур хемогенных пород наиболее распространены оолитовая, массивная и слоистая. Оолитовая текстура характеризуется наличием округлых зёрен или их агрегатов (оолитов); она типична для карбонатных пород (известняков, доломитов), железных, марганцевых, фосфатных руд и бокситов. Массивная текстура наблюдается у однородных по сложению хемогенных пород (доломитов, известняков, гипсов, ангидритов). Слоистая текстура образована чередованием слоев пород различного минералогического состава или хемогенных и пластогенных пород (ангидритов, гипсов, каменной и калийных солей).
Строение метаморфических горных пород.Структуры и текстуры возникают при перекристаллизации в твёрдом состоянии первичных осадочных и магматических горных пород под влиянием литостатического давления, температуры и глубинных растворов (флюидов), нередко в обстановке деформации, что приводит к закономерной ориентировке зёрен минералов, свойственной гнейсовым (см. ) и сланцевым текстурам (см. ) .Структуры метаморфических пород называются кристаллобластическими; они возникают в результате роста минералов (бластов) в твёрдой или пластической среде. Преобладают неправильные зёрна (ксенобласты), реже образуются зёрна с кристаллографическими формами (идиобласты). Различаются равномернозернистые (гомобластические) и неравномернозернистые (гетеробластические) структуры; частным случаем последних являются порфиробластические структуры, характеризующиеся наличием крупных кристаллов минералов (порфиробластов) среди мелкозернистой массы породы. По форме зёрен минералов среди метаморфических пород различают гранобластовые, или зернистые (кварциты, мраморы), лепидобластовые, или листоватые, свойственные породам, содержащим зёрна минералов листовидной формы (слюдяные сланцы, филлиты), и лепидогранобластовые, или зернисто-листовые. Если метаморфические породы сохранили реликты исходных структур пород, название структур даётся по первичной структуре, но с добавлением «бласто» (бластопорфировая, бластопсаммитовая и т.д.). В метаморфических породах могут также сохраняться реликты текстур исходных пород.
Лит.:Половинкина Ю. И., Структуры и текстуры изверженных и метаморфических горных пород, ч. 1-2 (т. 1-2), М., 1966: Ботвинкина Л. Н., Слоистость осадочных пород, М., 1962 (Тр. Геол. института АН СССР, в. 59).
А. А. Маракушев.
Строитель
Строи'тель,посёлок городского типа, центр Яковлевского района Белгородской области РСФСР. Расположен в верховьях р. Ворскла (приток Днепра), в 27 кмк С.-З. от Белгорода. Производство стройматериалов.
Строительная акустика
Строи'тельная аку'стика,научная дисциплина, изучающая вопросы защиты помещений, зданий и территорий населённых мест от шума архитектурно-планировочными и строительно-акустическими (конструктивными) методами. С. а. рассматривают и как отрасль прикладной ,и как раздел .К архитектурно-планировочным методам С. а. относятся: рациональные (с точки зрения защиты от шума) объёмно-планировочные решения зданий и помещений; удаление источников шума от защищаемых объектов; оптимальная планировка микрорайонов, жилых районов, а также территорий промышленных предприятий. Строительно-акустические методы включают применение конструкций и устройств, обеспечивающих эффективное снижение уровня шума (см. , ) ,они тесно связаны с проблемой снижения шума от технологического, санитарно-технического и инженерного оборудования, средств транспорта, механизированного инструмента и бытовых приборов (во многих случаях борьба с шумом прежде всего целесообразна непосредственно в источнике его возникновения). К задачам С. а. относят и вопросы исследований и разработки .Проблемы С. а. приобрели в современном строительстве большое значение: мероприятия по борьбе с шумом обеспечивают улучшение санитарно-гигиенических условий жизни населения, способствуют повышению производительности труда, эксплуатационных качеств и комфорта зданий.
С. а. как самостоятельная научная область возникла в начале 30-х гг. 20 в. и получила интенсивное развитие с 50-х гг. в связи со значительным ростом числа и мощности источников шума внутри зданий (инженерное и санитарно-техническое оборудование, радиоприёмники, телевизоры, магнитофоны, бытовые электрические приборы и др.) и на территориях населённых мест (средства автомобильного, воздушного и ж.-д. транспорта), а также в связи с расширением масштабов применения индустриальных облегчённых ,обладающих сравнительно низкой звукоизолирующей способностью. Научные исследования по С. а. проводились главным образом в направлении разработки теории звукоизоляции ограждающих конструкций и соответствующих методов их расчёта и проектирования. Основные тенденции современных исследований в области С. а. - изыскание наиболее эффективных шумоглушащих и звукоизолирующих конструкций и устройств, совершенствование методов их расчёта, разработка облегчённых ограждающих конструкций с повышенной звукоизоляционной способностью и новых градостроительных принципов, способствующих защите жилой застройки от транспортного шума.
С. а. базируется на теоретических положениях общей акустики, в ней используются экспериментальные методы исследований в лабораторных и натурных условиях (например, метод при исследовании звукоизолирующей способности ограждающих конструкций и изучении распространения шума в помещениях, инженерных коммуникациях, а также на территориях городской застройки).
В СССР основным научно-исследовательским центром по проблемам С. а. является .Вопросы С. а. занимают большое место на Международных акустических конгрессах, проводимых Комиссией по акустике (1СА) Международного объединения теоретической и прикладной акустики (IU PAP) при ЮНЕСКО. институт строительной физики выпускает сборники научных трудов по вопросам С. а. В зарубежной печати статьи по С. а. публикуются в журналах «Applied acoustics» (Essex, с 1968), «Acoustical Society of America. Journal» (N. Y., с 1929) и «Larmbekampfung» (Baden-Baden, с 1957).
Лит.:Борьба с шумом, М., 1964: Заборов В. И., Теория звукоизоляции ограждающих конструкций, 2 изд., М., 1969; Ковригин С. Д., Захаров А. В., Герасимов А. И., Борьба с шумами в гражданских зданиях, М., 1969: Градостроительные меры борьбы с шумом, М., 1975.
Г. Л. Осипов.
«Строительная газета»
«Строи'тельная газе'та»,советская центральная газета, орган Государственного комитета Совете Министров СССР по делам строительства и ЦК профсоюза рабочих строительства и промышленности строительных материалов. Выходит в Москве 3 раза в неделю, 1-й номер газеты под названием «Постройка» вышел 23 апреля 1924, с 20 декабря 1937 газета выходила под название «Строительный рабочий»; в марте 1939 «Строительный рабочий» и «Архитектурная газета» были объединены в «Строительную газету». В июне 1941 издание газеты прервалось, выход её возобновился с 1 сентября 1954. Тираж (1975) 420 тыс. экз. Награждена орденом Трудового Красного Знамени (1974).
Строительная керамика
Строи'тельная кера'мика,материалы и изделия из ,применяемые в строительстве. К С. к. относятся: стеновые материалы ( ,керамические камни), материалы для отделки фасадов и облицовки внутренних поверхностей зданий (см. ) ,кровельные материалы ( черепица) ,санитарно-строительные изделия (см. ) ,керамические трубы, кислотоупорные изделия и (футеровочные плиты, кирпич, скорлупы, сегменты и т.д.).
Строительная механика
Строи'тельная меха'ника,наука о принципах и методах расчёта сооружений на прочность, жёсткость, устойчивость и колебания. Основные объекты изучения С. м. - плоские и пространственные и системы, состоящие из и .При расчёте сооружений учитывается целый ряд воздействий, главными из которых являются статические и динамические нагрузки и изменения температуры. Цель расчёта состоит в определении внутренних усилий, возникающих в элементах системы, в установлении её отдельных точек и выяснении условий устойчивости и колебаний системы. В соответствии с результатами расчёта устанавливаются размеры сечений отдельных элементов конструкций, необходимые для надёжной работы сооружения и обеспечивающие минимальные затраты материалов. Разрабатываемая в С. м. теория расчёта базируется на методах теоретической , ,теорий упругости, пластичности и ползучести (см. , . ) .
Иногда С. м. называется теорией сооружений, имея при этом в виду весь комплекс указанных выше дисциплин, которые в современной науке о прочности настолько тесно взаимосвязаны, что точное установление их границ затруднительно. Другое (теперь уже устаревшее) название С. м. - -возникло в то время, когда в С. м. не включались вопросы динамического расчёта (см. ) .
Основные методыС. м. Для выполнения расчёта сооружения устанавливают его (модель). С этой целью из реального сооружения мысленно удаляют элементы, воспринимающие только местные нагрузки и практически не участвующие в работе сооружения в целом, и получают идеализированную, упрощённую схему (как бы скелет) сооружения. Элементы сооружения на расчётной схеме условно изображаются в виде линий, плоскостей, а также некоторых кривых поверхностей. В соответствии с рассматриваемыми в С. м. системами сооружений различают расчётные схемы 3 видов: дискретные, состоящие из отдельных стержней или элементов, связанных между собой в узлах (фермы, рамы, арки); континуальные, состоящие, как правило, из одного непрерывного элемента (например, оболочки); дискретно-континуальные, содержащие наряду с континуальными частями также и отдельные стержни (например, оболочка, опирающаяся на колонны). В расчётах учитывается совместность (взаимосвязанность) деформаций всех элементов сооружения.
Встречающиеся на практике системы сооружений, в зависимости от методики их расчёта, подразделяют на 2 основных типа: статически определимые системы, которые могут быть рассчитаны с использованием только уравнений статики; статически неопределимые системы, для расчёта которых в дополнение к уравнениям статики составляются уравнения совместности деформаций.
При расчёте дискретных статически неопределимых систем (для которых справедлив принцип независимости действия сил) применяют 3 основных метода: метод сил, метод перемещений и смешанный. При расчёте по методу сил часть связей (см. ) в выбранной расчётной схеме сооружения «отбрасывается», с тем чтобы превратить заданную систему в статически определимую и геометрически неизменяемую (основную) систему. «Отброшенные» связи заменяют силами (т. н. лишними неизвестными), для определения которых составляют (исходя из условия тождественности деформаций основной и заданной систем) канонические уравнения. Найденные при решении этих уравнений лишние неизвестные «прикладываются» вместе с нагрузкой к основной системе как внешние силы, после чего определяются (методами сопротивления материалов) внутренние усилия в элементах системы и перемещения её отдельных точек. В отличие от метода сил, при методе перемещений основная система получается из данной путём наложения дополнительных (лишних) связей, с тем чтобы превратить её в сочетание элементов, деформации и усилия которых заранее изучены. За лишние неизвестные принимаются перемещения по направлению лишних связей. Для их определения составляется система уравнений, вытекающих из условия равенства нулю реакции в лишних связях. Смешанный метод представляет собой сочетание методов сил и перемещений; основная система образуется путём удаления одних и наложения др. связей. Поэтому лишними неизвестными являются и силы, и перемещения.
При расчёте континуальных статически неопределимых систем за неизвестные принимают функции перемещений или усилий, для определения которых составляют необходимые дифференциальные уравнения. В результате решения последних находят величины внутренних силовых факторов (усилий). Использование в расчётной практике ЭВМ позволяет применять для расчёта континуальных систем также и дискретные расчётные схемы. В этом случае континуальную систему разделяют на т. н. конечные элементы, которые соединяются между собой жёсткими или упругими связями. При расчёте систем с разделением их на конечные элементы применяется как метод сил, так и метод перемещений, причём, если выбор метода при расчёте традиционными способами связывался с количеством совместно решаемых уравнений, то с появлением ЭВМ предпочтение, как правило, отдаётся методу перемещений, позволяющему проще определять коэффициенты при неизвестных. Для определения перемещений упругих систем применяется формула Мора, полученная на базе основных теорем С. м., и, в частности, обобщённого принципа возможных (виртуальных) перемещений (см. ) .
При учёте пластических деформаций материала задача становится физически нелинейной, т.к. в этом случае принцип независимости действия сил неприменим. Встречаются также геометрически нелинейные системы, при расчёте которых вследствие значительной величины перемещений необходимо учитывать изменения геометрии системы и смещение нагрузки в процессе деформации. При расчёте нелинейных систем обычно применяется метод последовательных приближений, причём в пределах каждого приближения система считается упругой.
Важной задачей С. м. является изучение условий устойчивости и колебаний сооружений. При расчётах на устойчивость применяются статические, энергетические и динамические методы, с помощью которых определяются критические параметры, характеризующие совокупность действующих сил. Величины критических параметров (в простейших случаях - критических сил) зависят от геометрии сооружения, особенностей нагрузок и воздействий, а также от констант, характеризующих деформативность материала. Наиболее сложными являются расчёты сооружений на устойчивость при действии динамических сил. Теория колебаний в С. м., помимо методов определения частот и форм колебаний сооружений, содержит разделы, посвященные вопросам гашения вибраций, принципам и методам виброизоляции.
Использование ЭВМ позволяет широко применять при решении задач современной С. м. методы линейной алгебры с матричной записью не только систем уравнений, но и всех вычислений, связанных с определением силовых факторов и перемещений, критических нагрузок и т.д. В связи с этим составляются специальные алгоритмы и программы с полной автоматизацией всех вычислительных процессов.
Историческая справка.На разных этапах развития С. м. методы расчёта сооружений в значительной степени определялись уровнем развития математики, механики и науки о сопротивлении материалов.
До конца 19 в. в С. м. применялись графические методы расчёта, и наука о расчёте сооружений носила название «графическая статика». В начале 20 в. графические методы стали уступать место более совершенным - аналитическим, и примерно с 30-х гг. графическими методами практически перестали пользоваться. Аналитические методы, зародившиеся в 18 - начале 19 вв. на основе работ Л. ,Я. ,Ж. и С. ,были недоступны инженерным кругам и поэтому не нашли должного практического применения. Период интенсивного развития аналитических методов наступил лишь во 2-й половине 19 в., когда в широких масштабах развернулось строительство железных дорог, мостов, крупных промышленных сооружений. Труды Дж. К. ,А. Кастильяно (Италия), Д. И. положили начало формированию С. м. как науки. Известный рус. учёный и инженер-строитель Л. Д. впервые (90-е гг.) ввёл понятие о линиях влияния и их применении при расчёте мостов на действие подвижной нагрузки. Приближённые методы расчёта арок были даны франц.узским учёным Брессом, а более точные методы разработаны Х. С.