Трещиноватости

Степень трещиноватости пород	Коэффициент фильтрации, м/сут	Удельное водопоглощение, л/мин
Нетрещиноватые Слаботрещиноватые Трещиноватые Сильнотрещиноватые	0,01 0,01-10,0 10-30 30-100	0,005 0,005-5,0 5-15 15-50

При величине пористости пород более 5% их прочностные показатели значительно ухудшаются и их классифицируют как долускальные породы. Под воздействием движущегося потока воды трещиноватые и пористые по­роды карбонатного или сульфатного состава могут выщелачиваться с образо­ванием карстовых пустот. Скальные и полускальные породы в условиях воз­действия строительных нагрузок ведут себя как упругие твердые тела.

Характерным свойством песчаных и крупнообломочных несцементиро­ванных пород является их хорошая водопроницаемость. Она определяет их роль дренирующих или водовмещающих элементов в осадочном комплексе.

Раздел 2. Геологическая среда города

41

Показателем водопроницаемости породы является коэффициент фильтрации, величина которого зависит от пористости породы и структуры порового про­странства. Пористость обломочных пород колеблется обычно в пределах 20— 45%. Эти характеристики, в свою очередь, определяются диаметром и ока-танностью слагающих породу частиц, а также однородностью зернового со­става. С увеличением среднего диаметра породообразующих частиц и их окатанности при неоднородном зерновом составе водопроницаемость поро­ды возрастает.

Величина водопроницаемости пород изменяется в широких пределах. Диапазоны колебаний коэффициента фильтрации пород различного грану­лометрического состава приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации

Наименование породы	Коэффициент фильтрации, см/с
Глина	<		і • ю-7
Суглинок		і • ю-7 -	•10"5
Супесь		• ю-6 -	• ю-3
Песок: пылеватый	■	1 • Ю"5 -	• ю-3
мелкий		1 • 10"4 -	•10"2
средней крупности		1 • 10"3 -	• 10"2
крупный		• ю-2 - і • ю-'
Гравий, галька	1 -10-' - 1 • 10'

Движение фильтрационного потока в несвязной дисперсной породе со­здает гидродинамическое давление и может вызвать фильтрационные дефор­мации, которые носят название суффозионных явлений.

Фильтрационные деформации будут развиваться в рыхлой обломочной породе в том случае, если в ней имеются частицы, диаметр которых меньше наибольшего фильтрационного хода, и если скорости фильтрационного по­тока достаточны для перемещения этих частиц.

Собственно суффозия, или механическая суффозия, — явление выноса фильтрационным потоком из толщи породы мелких частиц. При этом увели­чивается пористость пород и размеры пор.

Контактный выпор происходит в случае, если фильтрационный поток выносит суффозионные частицы из деформированного слоя породы в при-гружающий его слой более крупнозернистого материала. Задерживаясь в этом материале, мелкозернистые частицы формируют слой, отличный по составу и свойствам от исходных пород. Выпор — такое разрушение породы, при котором приходит в движение некоторый ее объем со всеми слагающими породу фракциями, что приводит к разрыхлению части породы, увеличению пористости и размеров пор.

К суффозионным породам относят такие, из которых суффозионным потоком выносится более 3% частиц. Скорость фильтрации, при которой

_J

42 Экология города

н арушается предельное равновесие суффозионных частиц в породе, называ­ется критической скоростью фильтрации.

Негативные последствия суффозионных деформаций проявляются в фор­мировании зон ослабленной прочности, трещин в связи с изменением грану­лометрического состава, плотности и пористости пород, обрушении бортов котлованов, нарушении кровли перекрывающих пород. Следствием измене­ния водопроницаемости пород является увеличение водопритоков в подзем­ные выработки и котлованы, кольматация и выход из строя обратных фильт­ров и дренажей водопонижающих устройств.

Характерной особенностью пылевато-глинистых пород является способ­ность изменять свою консистенцию при изменении влажности. Показате­лями этих граничных состояний являются предел пластичности и предел текучести. При влажности ниже предела пластичности глинистая порода имеет твердую консистенцию и свойства, близкие к свойствам твердых тел. При влажности выше предела пластичности порода приобретает текучую консистенцию и свойства жидкости. Содержание физически связанной воды в такой глине достигает 50%. Высокая водопоглотительная способность гли­нистых пород связана с преобладанием в их составе частиц, обладающих коллоидными свойствами. Для глинистых пород характерна слабая водопро­ницаемость. В геологическом разрезе они выполняют роль водоупорных сло­ев. Глинистые породы характеризуются такими свойствами, как усадка и набухание, т.е. уменьшением объема при высыхании и увеличением при увлажнении. Набухание связано с увеличением толщины гидратных оболо­чек на поверхности глинистых частиц, при этом в породе возникает давле­ние, величина которого может достигать 0,8 МПа, что оказывает деструк­тивное воздействие на откосы выработок и основания сооружений. Усадка сопровождается неравномерной деформацией породы при высыхании, по­явлением в ней трещин и увеличением водопроницаемости. Это снижает устойчивость пород на естественных склонах, в бортах карьеров и котлова­нов. В результате растрескивания на склонах образуются рыхлые продукты разрушения породы в виде глинистой щебенки, которая, осыпаясь по скло­нам, образует скопления. При водонасыщении они могут служить материа­лом для формирования грязевых потоков.

Некоторые тонкообломочные породы в водонасыщенном состоянии об­ладают специфическим свойством, характерным для коллоидных систем, — при вибрационном воздействии переходить из геля в золь, т.е. разжижаться. Это явление носит название тиксотропии и может быть вызвано также элек­трическими и ультразвуковыми колебаниями. При снятии воздействия сис­тема, постепенно застывая, может снова переходить в гель. Породы, облада­ющие тиксотропными свойствами и ведущие себя наподобие вязких жидко­стей, называют плывунами. При разнообразии зернового состава плывуны обязательно содержат глинистые минералы. Формированию плывунных свойств способствует наличие гидрофильных глинистых минералов типа монт­мориллонита и особых микроорганизмов. Для истинных плывунов характер­на низкая водопропускная способность и нулевая водоотдача вследствие кол­лоидных связей между частицами. Плывуны представляют большую опас-