1.7. Плотные, мягкие и сыпучие породы

Минеральные частицы размером менее 0,002 мм называют глинистыми, от 0,002 до 0,05 – пылеватыми (алевритовыми), от 0,05 до 2 мм – песчаными, от 2 до 10 мм – гравелистыми и дресвяными, от 20 до 100 мм – галечными и щебенистыми.

Глинами называют пластичные породы, имеющие по массе не менее 30 % глинистых частиц, суглинками – породы с содержанием глинистых частиц от 10 до 30 %, супесями – породы с содержанием глинистых частиц от 3 до 10 %, песками – породы с содержанием глинистых частиц менее 3 %.

Пески называют пылеватыми, если масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%, и мелкими – при большем содержании. Песок средней крупности содержит более 50 % частиц крупнее 0,25 мм, крупнозернистый песок – более 50 % частиц крупнее 0,5 мм, а гравелистый песок – более 25 % гравелистых частиц. Раздельнозернистые породы с содержанием более 50 % частиц крупнее 2 мм называются гравийными, а при 50 % и выше частиц крупнее 10 мм – галечниками и щебенистыми породами.

Глинистые и песчаные породы в естественном состоянии всегда содержат воду (связанную, капиллярную, гравитационную). Вид и количество воды в породе определяют ее поведение под нагрузкой.

Плотные связные породы представлены полутвердыми глинами высокой степени уплотнения, мелами, бурыми и каменными углями средней прочности, глинистыми рудами и др. Эти породы способны сохранять в массиве углы откосов до 60 – 70° при высоте уступов до 10 – 20 м и могут разрабатываться (без предварительного разрушения) некоторыми видами выемочных машин.

Мягкие связные породы представлены песчаными глинами, суглинками, супесями, мягкими бурыми и каменными углями, полностью дезинтегрированными изверженными метаморфическими породами и др. Эти породы разрабатываются без предварительного рыхления всеми видами выемочных машин и способны сохранять углы откосов до 50 – 60° при высоте уступов до 7 – 15 м.

Неуплотненные глинистые, породы (связные) включают некоторые виды жирных тонкодисперсных гидрофильных глин, пылеватые пески, илы, заторфованные осадки, разжиженный и обводненный лёсс, почвы. Такие породы часто тиксотропные, характеризуются высокой влажностью, сжимаемостью и размываемостью. Большая часть воды является капиллярной, поэтому водоотдача незначительна и осушение затруднено.

Разрыхленные мягкие (связные) породы теряют естественное сцепление и увеличиваются в объеме на 15 – 30 %. После складирования в отвалы эти породы под действием массы вышележащей толщи уплотняются. При невысокой влажности и отсутствии потока воды плотность разрыхленных пород в нижней части насыпи высотой 20 м и более через один-два года становится близкой к плотности в массиве, соответственно возрастает величина сцепления.

Пески являются сыпучими породами. Углы откосов их в насыпях и массиве не должны превышать угла внутреннего трения. Усилия копания в песках наименьшие, так как силы сцепления между однородными окатанными частицами практически отсутствуют.

Уплотненные мягкие и сыпучие породы со скальными включениями в виде гравия, валунов, конгломератов, кремнистых или из-вестняковистых прожилковых линз и другими, хаотически расположенные в массиве основной породы, представляют разнородные породы. Наиболее характерны разнородные породы для песчано-гравийных месторождений.

Мерзлые мягкие и сыпучие породы образуются при отрицательной температуре вследствие превращения сначала свободной воды, а затем и других ее видов в лед, плотно заполняющий поры и прочно скрепляющий минеральные частицы пород.

Мерзлые песчаные породы (слитная текстура) при оттаивании имеют те же прочностные показатели, что и до промерзания. Глинистые мерзлые породы при оттаивании часто превращаются в разжиженную массу и теряют несущую способность.