4. Пористость и трещиноватость грунтов

Структурные элементы, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами. Суммарный объем всех пор в единице объема, независимо от их величины и степени заполнения, называется общей пористостью пород. Пористость неоднородных по гранулометрическому составу пород обычно меньше, чем однородных, хорошо отсортированных, так как в неоднородных породах более мелкие частицы располагаются среди более крупных и общая плотность их упаковки их повышается. Коэффициент пористости песчаных и глинистых пород – это одна из основных характеристик, используемых при расчетах осадок сооружений.

Все горные породы являются пористыми системами. Минеральные компоненты, слагающие грунты, при неплотном прилегании друг к другу образуют промежутки различной величины, которые называются порами. Суммарный объем всех пор в единице объема, независимо от их величины, и степени заполнения, называется общей пористостью породы.

Пористость является весьма важной структурной характеристикой пород. По величине пористости судят о степени уплотнения пород и их сжимаемости в различных условиях. С величиной пористости тесно связаны водо- и газопроницаемость пород, их термические и электрические свойства. В литологии пористость является важным генетическим признаком породы.

Часто пористость характеризуется отношением объема пор к объему, занимаемому только минеральной частью грунта. Эта величина называется коэффициентом пористости, или приведенной пористостью.

Иногда важно выделить открытую и закрытую пористость грунтов. За открытую пористость грунтов (n₀) принимается суммарный объем пор, сообщающихся друг с другом и с атмосферой. Закрытая пористость (n_з) — это суммарный объем пор, изолированных друг от друга и от атмосферы.

Общая пористость (п) выражается суммой, открытой (п₀) и закрытой пористости (n_з):

п = п₀ + n_з.

Абсолютные значения общей пористости горных пород изменяются в очень широких пределах — от долей процента до 90%.

Среди пород с жесткими цементационными и кристаллизационными связями наибольшей пористостью обладают хорошо отсортированные песчаники (25—30%), мел (30—45%), некоторые эффузивные породы — трахит, пемза, вулканический туф (50—60%)- Карбонатные породы в зависимости от их глинистости и цементации имеют пористость от 0,5—2,5 до 20—30%. Наиболее низкую пористость (1—3%) имеет большинство нетрещиноватых интрузивных и метаморфических пород.

От общей пористости и размера пор зависят свойства грунтов. По величине пористости судят о степени уплотнения пород и их сжимаемости в различных условиях. С величиной пористости тесно связаны водо – и газопроницаемость пород, их термические и электрические свойства и др. Значения общей пористости горных пород изменяются в очень широких пределах — от долей процента до 90%. Наиболее низкую пористость (1—3%) имеют большинство нетрещиноватых интрузивных и метаморфических пород. Как видно, пористость имеют все грунты, но наибольшая она у дисперсных грунтов; для них ее значение колеблется от 20 до 90%.

Трещиноватость тоже свойственна почти всем грунтам, но, в отличие от пористости, она имеет наибольшее значение, для скальных грунтов. Многие породы с кристаллизационными структурными связями (особенно магматические и метаморфические) при пористости 1—5% могут иметь трещинную пустотность, достигающую 10—20%, Разумеется, что проницаемость, термические и механические свойства таких пород будут определяться не столько их пористостью, сколько трещиноватьстью.

При изучении горных пород бывает трудно разделить трещинную и поровую пустотность, поскольку, трещиноватость может рассматриваться как линейная пористость. В этом случае приходится указывать общую пустотность породы. По ширине трещины подразделяются на тонкие (<1 мм), мелкие (1—5 мм), средние (5—20 мм), крупные (20—100 м) и очень крупные (100 мм). При изучении трещинной пустотности пород следует определять генетический тип трещин, так как с этим связаны их глубина, протяженность, ширина и т., д.[1]