Мерзлые ледяные грунты.

Подразделение, распространение и состав. Эта группа природных грунтов представлена льдом — льдом как мономинеральным образованием или льдом с той или иной примесью терригенного материала. В составе группы выделено три подгруппы ледяных грунтов — конституционные (внутригрунтовые или автохтонные), погребенные (или аллохтонные) и пещерно-жильные. К первой подгруппе обычно относят сегрегационные, повторно-жиль­ные, инъекционные, ледниковые льды, ко второй — наледные, речные, озер­ные, морские, донные, инфильтрационные (снежные), погребенные льды, к третьей — разные генетические типы льдов, образовавшихся в пещерах, точ­нее пустотах массивов грунтов разного генезиса и состава.

Свойства ледяных грунтов. Плотность чистого льда при температуре 0°С и давлении 1 атм равна 0,9168 г/см³. Она увеличивается на 0,0015 г/см³ при понижении температуры на 10°С. Плотность пресных льдов из­меняется в широких пределах — от плотности снега (0,3—0,4 г/см³) до предельной величины (0,9 г/см³). Ее величина закономерно увели­чивается вниз по разрезу ледни­ковых щитов Антарктиды и Грен­ландии и на глубине около 100 м достигает предельной из указан­ных ранее величин.

Царство техногенных (искусственных) грунтов.

Это царство, объединяет широкий круг грун­тов — природные измененные (не обязательно целенаправленно), переме­щенные при хозяйственной деятельности человека, а также антропогенные образования — твердые отходы переработки минерального или органическо­го сырья. Большая часть массивов техногенных грунтов на планете находится в пределах промышленных комплексов, городских агломераций и на террито­риях горно-добывающих предприятий. Особое беспокойство сегодня вызыва­ет все ускоряющееся накопление твердых бытовых и производственных отхо­дов, не только захватывающих все большие площади, но и наносящих ощу­тимый вред состоянию окружающей среды. Еще одним источником техногенных грунтов являются военные действия и испытания нового ору­жия, при которых производится перемещение значительных объемов при­родных грунтов в фортификационных и боевых целях. В результате создаются техногенно-нарушенные массивы природных грунтов и искусственные грун­товые накопления, в том числе и за счет разрушенных инженерных сооруже­ний.

Класс скальных и полускальных техногенных (искусственных) грунтов

Скальные и полускальные грунты, выделяющиеся в классе техногенных скальных грунтов, имеют жесткие структурные связи кристаллизационного или цементационного типов. При прочности на одноосное сжатие менее 5 МПа в водонасыщенном состоянии грунт называется полускальным.

Скальные и полускальные инъекционно закреплённые грунты.

В условиях естественного залегания скальные и полускальные природные грунты всегда разбиты трещинами, а растворимые разности кроме того и закарстованы. Трещиноватость и карстовая пустотность снижают прочность грунтов, увеличивают их деформируемость и водопроницаемость. Для повыше­ния несущей способности и снижения водопроницаемости природных скальных и полускальных грунтов применяют их инъекционное закрепление веществами, за­полняющими пустоты и трещины в породах. Чаще всего используется тампо­нирование грунтов цементными и цементно-грунтовыми растворами, глини­стыми суспензиями, заполнение трещин горячим битумом или жидким стек­лом (силикатизация).

Ряд преимуществ и недостатков имеет способ битумизации — нагнетания в грунт через скважины горячего битума. Битум устойчив к действию агрес­сивных подземных вод, не выносится из трещин при значительных скоростях фильтрационного потока, что делает битумизацию особенно эффективной при обработке закарстованных пород. Однако этот способ неприменим в по­родах, нарушенных тонкими трещинами, с коэффициентами фильтрации менее 60 м/сут. Кроме того, битум пластичен и при длительных нагрузках может выдавливаться из трещин.

Для закрепления грунтов с низкой водопроницаемостью (аргиллиты, мер­гели и др.) применяют силикатизацию — нагнетание в трещины гелеобразую­щих растворов (жидкого стекла — Na₂0«Si0₂/nH₂0) с отвердителями. Там­понажные растворы такого рода обладают высокой проникающей способно­стью, а затвердевшие гели устойчивы к агрессивным подземным водам. Однако применение метода может ограничиваться относительно высокой стоимостью самого жидкого стекла, а также агрессивностью некоторых его рецептур к металлам.

При извест­ковании — введении в дисперсные грунты гашеной извести Са (ОН)₂ ее взаи­модействие с углекислотой приводит к образованию цементирующего части­цы карбоната кальция. При взаимодействии извести с кремнекислыми соеди­нениями грунтов образуются устойчивые кальциевые силикаты, прочность которых нарастает со временем. Аналогичного эффекта можно достичь внесе­нием в дисперсные грунты цементов разного состава. Из органических вяжу­щих для улучшения свойств дисперсных грунтов чаще всего используются расплавленный битум или холодная битумная эмульсия. При застывании би­тума или выпадении его из эмульсии на поверхности частиц образуются ад­сорбированные пленки, связывающие частицы между собой. Они увеличива­ют прочность грунта и придают ему гидрофобные свойства.