Визуальные методы изучения и описания дисперсных грунтов

При визуальной классификации крупнообломочных грунтов (псефитов) условным признаком является размер обломков крупнее 2 мм. Различают окатанные и неокатанные обломки. Неокатанные угловатые обломки называются глыбами (более 200 мм), щебнем (20-200 мм) и дресвой (2-20 мм).

По степени окатанности (шкала А. В. Хабакова) различают: 0-неокатанные (угловатые) обломки; 1-слабоокатанные; 2-среднеокатанные; 3-хорошо окатанные; 4-идеально окатанные обломки (рис. 1).

Рис. 1 Шкала для определения балла окатанности (по А. В. Хабакову)

По форме обломки могут быть сферические, уплощенные, игольчатые и др.

Сцементированные грубообломочные породы, состоящие из неокатанных обломков (щебня, дресвы), называются брекчиями, а состоящие из окатанных (гальки, гравия) – конгломератом.

Крупнообломочные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размером частиц более 2 мм, в зависимости от зернового состава, подразделяется на:

• Вяжущий грунт (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый), когда масса частиц, крупнее 200 мм, составляет более 50%;

• Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц – щебнистый), когда масса частиц, крупнее 10 мм, составляет более 50%;

• Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц – дресвяный), когда масса частиц, крупнее 2 мм, составляет более 50%.

Наименование крупнообломочных грунтов дополняется указанием о степени неоднородности их зернового состава.

При описании крупнообломочных грунтов приводится процентное содержание и наименование вида заполнителя, указываются характеристики его состояния, в том числе степень влажности и др. Схема описания крупнообломочных несцементированных пород приведена в табл.9.

К пескам относятся рыхлые породы, преимущественно состоящие из частиц размером 2,0-0,1 мм. Пески в зависимости от зернового состава подразделяются на следующие виды:

• Гравелистый - масса частиц, крупнее 2 мм, составляет более 50%;

• Крупный - масса частиц, крупнее 0,5 мм, составляет более 50%;

• Средней крупности - масса частиц, крупнее 0,25 мм, составляет более 50%;

• Мелкий - масса частиц, крупнее 0,1 мм, составляет 75% и более;

• Пылеватый - масса частиц, крупнее 0,1 мм, составляет менее 75%.

Наименование песчаных грунтов дополняется указанием о степени неоднородности их зернового состава.

Таблица 9.

Схема полевого описания крупнообломочных

несцементированных пород

Номер фактора общей схемы	Предмет описания	Приемы описания	Пример описания
1	Наименование породы	Приводится наименование породы по преобладающим крупным частицам и их окатанности: валунный (глыбовый), галечниковый (щебнистый), гравийный (дресвяный)	Щебнистый грунт
2	Дополнительное наименование	Описываются разновидности по происхождению обломков, засоленности, мерзлости и др.	Элювий карбонатных пород
3	Минеральный состав обломков и заполнителя	Приводится визуальная оценка минерального состава обломков и заполнителя	Крупные частицы известняка, заполнитель – доломитовая мука
4	Цвет	Описывается цвет породы в целом, а при необходимости – отдельно обломков и заполнителя	Светло-серый
5	Структурно-текстурные признаки	Приводится описание формы и окатанности обломков, а по обнажениям, шурфам и т.п. – текстура (слоистость)	Угловатые обломки, плохо отсортированные
6	Содержание и размеры крупных включений	Описывается содержание (в %), форма и размеры включений, выходящих за пределы номенклатурного наименования породы	Отдельные окатанные валуны размером 200-300 мм
7	Крепость породы	Приводится крепость крупных кусков породы	Средняя крепость
8	Плотность сложения	Оценивается плотность сложения по характеру укладки частиц, наличию пор, каверн и т.д.	Плотный
9	Влажность	Приводится влажность породы в целом и отдельно заполнителя	Грунт влажный, заполнитель, насыщенный водой
10	Реакция с HCl	Проводится реакция с соляной кислотой отдельно обломков и заполнителя	Бурная реакция с HCl на обломках, слабая – на заполнителе
11	Дополнительные признаки	Описываются дополнительные признаки по манипуляциям с породой в целом и отдельно по обломкам и заполнителю	Доломитовая мука обладает пластичными свойствами

Примесь глинистого материала легко определяется, если растереть породу между пальцами: «чистый» песок не пачкает руку, глинистый оставляет налет или примазку.

По минеральному составу в песках различают три основных части:

1. Преобладающая часть, которая определяет в основном характер породы;

2. Примесь, содержащаяся в количестве не более 25% и имеющая генетическое, а иногда и инженерно-геологическое значение (например, примесь слюды);

3. Редко встречаются минералы (≤ 0,5-2%), не оказывающие влияния на физико-механические свойства породы, но важные для выяснения генезиса и стратиграфии.

В зависимости от минералогического состава пески разделяют на мономинеральные, олигомиктовые и полимиктовые.

Мономинеральные пески почти всегда кварцевые.

Олигомиктовые пески сложены преимущественно одним минералом, главным образом кварцем, в виде примеси (5-25%) содержатся полевые шпаты, слюды, хлорит, кальцит, глауконит и др.

В полимиктовых песчаных породах (гравуакки, аркозо-гравуакки, аркозы) главными компонентами являются кварц, полевые шпаты, роговые обманки и обломки пород.

По степени окатанности зерна песков разделяют на окатанные, полуокатанные и угловатые. Окатанные зерна имеют округлую форму, полуокатанные отличаются тем, что стерты лишь резкие грани и углы, форма их в общем неправильная. Угловатые зерна характеризуются наличием резких граней и углов.

Важнейшим текстурным признаком песков является слоистость. Из других признаков должны отмечаться знаки ряби (ветровая, водно-волновая и рябь течений), отпечатки капель, следы струи стекания и ползанья червей, разнообразные конкреции и т.п.

Структура песков раздельно-зернистая. Связи между частицами в местах контактов слабые, тем не менее пески обладают некоторой структурной прочностью. Различают рыхлую и плотную раздельно-зернистую структуру.

Органические остатки в песках при наличии должны быть определены и описаны с указанием их характера, размеров, сохранности, обилия. Визуальная оценка состава и влажности песков приведена в табл. 10.

Таблица 10

Визуальная оценка состава и влажности песков

Тип песков	Визуальное определение	Однородность песков	Визуальное определение	Степень влажности	Визуальное определение
Гравелистые, крупные, средней крупности	По палеткам или специальным эталонам. Преобладают зерна размером >0,25 мм	Однородные	Однородная смесь зерен одного размера, обычно одного минерального состава	Маловлажные	Образец оставляет слабый влажный след на бумаге, не сохраняет форму, хорошо рассыпается, на ладони остается небольшое количество песчинок
Мелкие	Визуально или под лупой видны мелкие зерна (0,1-0,2 мм)	Неоднородные	Визуально или под лупой видны зерна различных размеров примерно в одинаковых количествах или преобладают зерна крупных размеров при обязательном наличие зерен мелких размеров до 10%, обычны полиминеральный состав и плохая сортировка зерен	Влажные	Образец оставляет влажное пятно на бумаге, сохраняет форму, при сжатии в кулаке вода не выделяется или выделяются отдельные капли
Пылеватые	Ощущается мучнистая масса, оставляющая на руке пыльный налет
Глинистые	Заметен глинистый материал, отличающийся по цвету от породы в целом, пачкаются руки, при увлажнении проявляется слабая пластичность			Насыщенные	При встряхивании или сжатии в кулаке выделяется вода, форма сохраняется с трудом, проявляются плывунные и тиксотропные свойства

К группе глинистых (пелитовых) грунтов относятся глины, суглинки и супеси. В результате уплотнения дегидратации и цементации глин образуется аргиллит – камнеподобная глинистая порода, не размокающая в воде.

В составе глинистых грунтов различают два основных компонента; преобладающие тонкодисперсные осадочные новообразования – глинистые минералы и обломочные, не разложившиеся первичные минералы (кварц, полевой шпат, слюда и др.), находящиеся в глинах в подчиненном количестве.

При описании глинистых грунтов в поле название им дается на основании признаков (табл. 12.).

Супесь – малопластичная порода, при скатывании из нее жгута быстро крошится, при растирании ощущаются зерна песка.

Суглинок – более пластичная порода, хорошо скатывается в жгут, поверхность жгута гладкая, при растирании влажной породы между пальцами в ней ощущается присутствие песчаных зерен.

Глина – высокопластичная порода, во влажном состоянии раскатывается в тонкий жгут, сгибающийся в кольцо, жгут на разрезе дает блеск.

Таблица 11

Схема полевого описания песков

Номер фактора общей схемы	Предмет описания	Приемы описания	Пример описания
1	Наименование породы	Приводится наименование по преобладающему размеру зерен (по визуальной оценке)	Пески средней крупности
2	Дополнительное наименование	Описываются разновидности по содержанию растительных остатков, засоленности, однородности (неоднородности), глинистости	Неоднородные
3	Минеральный состав	Приводится наименование по преобладающим минералам, определяемым визуально	Кварцево-полевошпатовые
4	Цвет	Описывается основной цвет	Желтый
5	Структура, текстура	Описываются форма и окатанность зерен, а по обнажениям, шурфам, закопушкам и т.п. – текстурные признаки (тип слоистости)		Зерна слабоокатанные и угловатые
6	Плотность сложения	Плотность песков оценивается по буримости, погружению обсадных труб и другим косвенным признакам		Плотные
7	Влажность	Приводится оценка по степени влажности (маловлажные, влажные, насыщенные водой)		Влажные
8	Другие признаки	В случае необходимости приводятся дополни тельные признаки – мерзлость, плывунность (с указанием величины и характера «пробки») и т.д.		-

Таблица 12

Схема полевого описания глинистых

несцементированных пород

Номер фактора общей схемы	Предмет описания	Приемы описания	Пример описания
1	Наименование породы	Устанавливается по строительной классификации (глины, суглинки, супеси)	Глины латеритные
2	Дополнительное наименование	Приводится по зерновому составу (тяжелые, средние, легкие), по содержанию пылеватых и песчаных частиц (пылеватые, песчаные), по наличию включений (с галькой, гравием, щебнем, дресвой, щебнистые, гравелистые, дресвянистые), по содержанию карбонатов и солей	Гравелистые
3	Минеральный состав, примеси	Определяются по визуальным признакам	Железистые конкреции, примеси тяжелых металлов
4	Цвет	Описывается цвет породы в целом и отдельных включений	Красный до фиолетового
5	Структура, текстура	Приводится наименование основных видов структуры и текстуры (глыбовая, комковатая, слоистая, массивная, макропористая, сланцеватая и др.)	Комковатая
6	Консистенция	Определяется консистенция породы путем ее перемятия и другими согласованными приемами	Тугопластичная
7	Влажность	Приводится влажность породы на ощупь: сухая, сухая с едва заметной влажностью, влажная, очень влажная, избыточно влажная	Влажная
	Реакция с HCl	Проверяется реакция с соляной кислотой	Отсутствует
8	Мажущие свойства, липкость	Описываются мажущие свойства и способность прилипать к посторонним предметам	Не мажется, не прилипает
9	Скатывание в шнур и шарик	Проводится тщательная манипуляция по скатыванию породы в шарик, шнур и кольцо при природной влажности. Специально проверяется способность грунта скатываться в шнур диаметром менее 3 мм	Раскатывается в шнур диаметром 3 мм, шнур крошится
10	Тиксотропия	Влажная порода встряхивается на ладони или вибрирующей поверхности	-
11	Резание ножом	Описывается поверхность среза ножом (гладкая, морщинистая, шероховатая)	Шероховатая
12	Глубина погружения конуса пенетрометра	Проводится погружение (не менее чем в 3 точках) конуса пенетрометра в монолит и перемятый образец, записывается глубина погружения (в мм)	В монолит – 5 мм, в перемятый образец – 6,5 мм
13	Поведение породы при бурении	Описывается скорость бурения	υ=6 м/ч
14	Другие признаки	В случае необходимости описывается запах породы, газовыделение, степень разложения органики и другие признаки	Порода очень неоднородная по структуре, цвету, консистенции

При наличии в глинистых грунтах частиц, крупнее 2 мм к наименованию грунта должны применять термины «с галькой» («со щебнем») или «с гравием» («с дресвой»), если содержание соответствующих частиц составляет 15-20% по массе и «галечниковый» («щебнистый») или «гравелистый» («дресвянистый»), или этих частиц содержится в грунте 25-50% по массе. При наличии частиц крупнее 2 мм более 50% по массе грунта должны быть отнесены к крупнообломочным.

В зависимости от естественной влажности и степени выраженности структурных связей глинистые грунты находятся в твердой, полутвердой, тугопластичной, мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции. Консистенции по визуальным признакам различают в соответствии с табл. 13.

Таблица 13

Визуальная оценка консистенции глинистых пород

Ощущение на ощупь	Раскатывание в шнур	Поведение при ударе	Вдавливание пальца, ногтя, растирание и т.д.	Глуби на погружения конуса, мм	Консистенция
Сухая, пылит	Не раскатывается	Хрупкое разрушение острые, «рваные» края	Ноготь оставляет едва заметный след, вдавливается с трудом. Иногда растирается в пыль	<1.2	Твердая
Сухая с едва заметной Влажностью, сырая	Не раскатывается	Пластично-хрупкое разрушение	Ноготь вдавливается с усилием. При разминании крошится	1.2-4.0	Полутвердая
Влажная, но не прилипает к посторонним предметам, воду не отдает	Раскатывается в шнур диаметром >3мм, крошится на столбики	Пластичные деформации, частичное разрушение	Большой палец руки вдавливается с усилием, но легко оставляет небольшой отпечаток. Разминается с трудом	4.0-7.4	Тугопластичная
Влажная, мажущая	Раскатывается в шнур диаметром >3мм и менее	Вязкоплатичные деформации	Пальцы вдавливаются без усилия на несколько сантиметров, порода выжимается между пальцами. Разминается легко, сохраняет приданную форму	7.4-16.2	Мягкопластичная
Очень влажная, липкая, мажущая	Раскатывается в шнур только после предварительного раскатывания в руках	Вязкая деформация медленно растекается толстым слоем при вибрации	Пальцы вдавливаются легко, порода выжимается между пальцами. Разминается легко, но не сохраняет форму	16.2-22.5	Текучепластичная
Избыточно влажная иногда выжимается вода	В шнур не скатывается, размазывается	Растекается толстым слоем на наклонной плоскости	Принимает форму вмещающей емкости (банки, бюксы и т.д.)	>22.5	Текучая

Схема полевого описания торфа, заторфованных пород и сапропелей и признаки разложения торфа приведены в табл. 14, 15.

Таблица 14