2.1 Класс природных скальных грунтов

Скальные грунты делятся на: группы – скальные и полускальные; подгруппы – магматические, метаморфические (эффузивные) и осадочные, в каждом из которых выделяются типы и виды в зависимости от условий образования, петрографического состава, структуры, текстуры и состава цемента. Разновидности скальных грунтов приведены в табл. 2.2.

2.1.1. Магматические горные породы

Магматические горные породы делятся на глубинные или интрузивные и излившиеся или эффузивные (вулканические). Интрузивные породы делятся на собственно глубинные или абиссиальные, застывшие на большой глубине, и гипабиссиальные, застывшие на небольшой глубине.

По структуре и текстуре скальные грунты подразделяются (табл. 2.1) [1]

Таблица 2.1

Подгуппа грунтов		Структура	Текстура
Магматические	Интрузивные	Мелко-, средне- и крупнокристаллическая	Массивная, порфировая, миндалекаменная
	Эффузивные	Стекловатая, неполнокристаллическая
Метаморфические		Такая же, как у магматических грунтов	Гнейсовая, сланцеватая, слоисто-сланцеватая, тонкослоистая, полосчатая, массивная и др.
Осадочные		Мелко-, средне- и крупнокристаллическая	Массивная, слоистая

Под структурой горных пород понимают совокупность особенностей горной породы, обусловленных размерами., формой и взаимоотношениями ее составных частей., а также внешними особенностями отдельных минеральных зерен и их агрегатов.

Полнокристаллическая структура - структура пород, не содержащих стекла. По относительным размерам кристаллических зерен выделяются порфировидная, равномерно и неравномернозернистая структуры, по абсолютным – крупнозернистая ( более 5 мм), среднезернистая ( 1-5 мм) и мелкозернистая ( до 1 мм), при меньших размерах – микрокристаллическая

Порфировидная структура характеризуется наличием в горных породах крупных, видимых микроскопических вкраплений, погруженных в полнокристаллическую основную массу, которая может быть мелко-, средне- и иногда крупнозернистой.

Таблица 2.2

I класс природных скальных грунтов

Класс	Группа	Подгруппа		Тип		Вид	Разновидности
Скальные (с жесткими структурными связями – кристаллизационными и цементационными)	Скальные	Магматические	Интрузивные	Силикатные	Ультраосновного состава	Перидотиты, дуниты, пироксениты	Выделяются по: 1 пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии; 2 плотности скелета грунта; 3 коэффициенту выветрелости; 4 степени размягчаемости; 5 степени растворимости; 6 степени водопроницаемости; 7 степени засоленности; 8 структуре и текстуре; 9 температуре
					Основного состава	Габбро, нориты, анортозиты, диабазы, диабазовые порфири- ты, долериты
					Среднего состава	Диориты, сиениты, порфириты, ортокла-зовые порфиры
					Кислого состава	Граниты, гранодиориты кварцевые, сиениты, диориты, кварцевые порфиры, кварцевые порфириты
			Эффузивные		Основного состава	Базальты, долериты
					Среднего состава	Андезиты, вулканогенно-обломочные грунты*, обсидианы, трахиты
					Кислого состава	Липариты, дациты, риолиты
		Метаморфические		Силикатные		Гнейсы, сланцы, кварциты
				Карбонатные		Мраморы, роговики, скарны
				Железистые		Железные руды
		Осадочные		Силикатные		Песчаники, конгломераты, брекчии, туффиты
				Карбонатные		Известняки*, доломиты
	Полускальные	Эффузивные		Силикатные		Вулканогенно-обло-мочные грунты*
		Осадочные		Силикатные		Аргиллиты, алевролиты, песчаники
				Кремнистые		Опоки, трепела, диатомиты
				Карбонатные		Мела, мергели, известняки*
				Сульфатные		Гипсы, ангидриты
				Галоидные		Галиты, карнолиты

* Грунты одного вида, отличающиеся по значению прочности на одноосное сжатие

Порфировая структура – неравномернозернистая структура изверженных пород, характеризующаяся наличием двух генераций какого-либо минерала. Ранняя генерация (вкрапленники) представлена более крупными и обычно хорошо образованными кристаллами. Поздняя генерация слагает основную массу пород, она может быть полностью или частично раскристаллизованной или стекловатой.

Стекловатая структура – структура породы или ее основной массы, состоящая целиком или почти целиком из стекловатого вещества.

Текстура – совокупность признаков строения горной породы, обусловленных ориентировкой, относительным расположением и распределением составных частей породы в занимаемом ими пространстве.

Магматические горные породы характеризуются массивной, флюидальной, миндалекаменной, такситовой текстурой.

Массивная текстура – текстура зернистых пород, у которых отсутствует ориентировка в расположении породообразующих минералов.

Флюидальная текстура – текстура пород, в которых наблюдается потокообразное расположение кристаллов породы или микролитов основной массы.

Миндалекаменная текстура – текстура эффузивных пород, круглые или эллипсоидальные поры которых заполнены более поздними минералообразованиями (кварцем, халцедоном, карбонатами, цеолитами, хлоритом и др.).

Такситовая текстура – текстура горной породы, состоящей из участков различного минералогического состава или различной структуры или одновременно различной структуры и минералогического состава.

Глубинные породы обладают полнокристаллической структурой и чаще всего массивной текстурой.

Излившиеся породы характеризуются стекловатой или неполнокристаллической структурой и флюидальной, миндалекаменной и нередко массивной текстурой.

По степени насыщения SiO (табл. 2.3.) магматические породы подразделяются на: кислые (80-65% SiO ), средние (около 60% SiO ), основные (около 50% SiO ), ультраосновные (менее 50%).

Таблица 2.3

Схематическая классификация магматических горных пород (ВМНД 34-78)

Состав горной породы		Физические свойства		Условия образования				Вулканокластические
Химический SiO2	Минералогический (главные минералы)	Преобладающие цвета	Плотность мин.части, г/см3	Глубинные		Излившиеся
				Абиссальные	Гипабиссальные	Кайнотипные	Палеотипные
Кислые, 65-80%	Ортоклаз или альбит, кварц, слюда, роговая обманка	Светлые, розовые, пестрые	2,6-2,7	Гранит	Гранит-порфир	Липарит	Кварцевый порфир	Вулканический пепел, вулканические туфы, пемза, брекчии, стекла
Средние около 60%	Олигоклаз, роговая обманка, авгит, иногда кварц. Ортоклаз или нефелин, слюда, ро-говая обманка (щелочные)	Пестрые и темно-серые	2,7-2,8	Диорит Сиенит, нефелиновый сиенит	Сиенитпорфирит	Андезит Трахит	Порфирит Кварцевый порфирит
Основные, около 50%	Лабрадор, авгит, роговая обманка, оливин (иногда), кварца нет	Черные	2,8-3,0	Габбро	Габбропорфирит	Базальт	Диабаз
Ультраосновные, менее 45%	Авгит, оливин, роговая обманка	Черные или темо-зеленые	3,1-3,3	Пироксенит, перидотит, дунит

Разновидности скальных грунтов приведены в таблице 2.4. [2]

Таблица 2.4

Разновидности скальных грунтов	Показатель
А. По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии R , МПА (кгс/см ):
Очень прочные	R 120 (1200)
Прочные	120 (1200)  R 50 (500)
Средней прочности	50 (500)  R 15 (150)
Малопрочные	15 (150)  R 5 (50)
Полускальные: -пониженной прочности	5 (50)  R 3 (30)
-низкой прочности	3 (30)  R 1 (10)
-весьма низкой прочности	R 1
Б. По коэффициенту размягчаемости в воде k
Неразмягчаемые	k 0,75
Размягчаемые	k 0,75
В. По степени засоленности полускальных грунтов, %
Незасоленные Засоленные	Менее 2 2 и более
Г. По степени растворимости в воде для осадочных сцементированных грунтов, г/л
Нерастворимые Труднорастворимые Среднерастворимые Легкорастворимые	Менее 0,01 0,01-1 1-10 Более 10

• предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии R ;

• коэффициента размягчаемости k (отношение пределов прочности на одноосное сжатие соответственно в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии);

• степени засоленности для полускальных грунтов – суммарного содержания легко и среднерастворимых солей в процентах от массы абсолютно сухого грунта;

• степени растворимости в воде для осадочных сцементированных грунтов.

Скальные грунты, подвергаясь природным процессам выветривания, теряют свою сплошность в залегании, становятся трещиноватыми, а затем разрушаются до кусков различной крупности, промежутки между которыми заполняются мелкозернистым материалом. В результате выветривания физико-механические свойства скального грунта ухудшаются.

Степень выветрелости скальных грунтов K оценивается путем сопоставления плотности образца выветрелой породы в условиях природного залегания с невыветрелой (монолитной) плотностью табл. 2.5 [2]. Для магматических пород величина плотности монолитной породы может быть принята равной величине плотности частиц.

Таблица 2.5

Разновидность грунтов	Коэффициент выветрелости K , д.е.
Невыветрелый Слабовыветрелый Выветрелый Сильновыветрелый	1 1-0,90 0,90-0,80 0,80