Средний минеральный состав по Гроуту (Фадеев, 1951).
Данная таблица говорит нам о том, что кварц и полевые шпаты играют наибольшую роль в составе песков. В мире именно кварцевые и кварцево-полевошпатовые пески наиболее распространены, а другие разности мономинеральных и биминеральных песков таких, как слюдистые, роговообманковые, гранатовые, гипсовые и другие, встречаются существенно реже.
На территории Российской Федерации и большинства районов СНГ песчаные грунты незасоленные. Обычно, содержание легко- и среднерастворимых солей в них составляет сотые доли процента, но в южных районах страны нередко встречаются засоленные разности песков, которые содержат более 0,3% легкорастворимых солей. Данные пески могут быть представлены как континентальными, так и морскими образованиями.
Помимо засоленности пески практически всегда в разной степени ожелезнены. Содержание железа может достигать нескольких процентов в сильноожелезненных песках и супесях и составлять лишь сотые доли процента в слабоожелезненных и неожелезненных разностях. Как и в других типах грунтов, железо может быть первичным и вторичным, а также находится в оксидной и закисной формах. К первичным формам железа относятся соединения, сохранившиеся от разрушения магматических и метаморфических пород, а к вторичным формам относят соединения, которые возникли в процессах выветривания и почвообразования.
«Песчаные грунты нередко содержат растительные остатки. Если их количество не превышает 3%, то их наличие не отражается в названии песчаного грунта. При содержании растительных остатков от 3 до 10% к названию песков добавляется «с примесью растительных остатков». Если же содержание растительных остатков выше 10%, то грунт относится к категории заторфованных. Эти разности, а также песчаные грунты с примесью растительных остатков достаточно часто отмечаются в центральных и северных районах страны в разрезе аллювиальных, озерно-аллювиальных, озерных, лагунных и прибрежно-морских песчаных толщ. (Грунтоведение, 2005, с. 626)»
Емкость обмена песчаных грунтов сравнительно небольшая – всего 1-2 мг*экв на 100 г грунта (у супесей она возрастает до 2-6 мг*экв на 100 г грунта). Такая емкость обмена обусловлена особенностями гранулометрического и химико-минерального состава.
Весовая влажность песков изменяется от 1-2 до 25-30%. Пески обладают небольшой влажностью в верхней части разреза – 1-5%. В зоне капиллярного увлажнения влажность песчаных грунтов закономерно увеличивается и достигает максимума у уровня грунтовых вод. Весовая влажность в зоне насыщения обычно составляет 25-30%. «По физическому состоянию вода в песках и легких супесях относится к воде капиллярной и гравитационной. В большинстве районов поровая влага песков не содержит сколько-нибудь значительного количества солей. Однако в аридных районах поровые воды часто сильно минерализованы, вплоть до рассолов. Высокая минерализация характерна и для подземных вод, заключенных в песках, развитых по берегам морей. (Грунтоведение, 2005)»
Неодинаковое строение песчаных грунтов и их сложение обусловлено различными условиями их формирования. В строении песчаных отложений форма зерен имеет большое значение. Форма песчаных частиц, помимо того, что определяет морфологию пор песка, оказывает влияние на его прочность. Форма зерен является одним из факторов, обусловливающих физико-механические свойства песчаного грунта. В настоящее время песчаные частицы по форме делят на ряд групп. Чаще всего такое разделение производят по степени их окатанности. При этом выделяют: окатанные зерна – форма близка к шарообразной; полуокатанные – от предыдущих отличаются более волнистым очертанием; полуугловатые – имеют неправильные очертания, углы и острые грани притуплены; угловатые – угловатые очертания и острые ребра.
Степень окатанности песчаных зерен зависит от:
Их размера
Минерального состава
Характера и условий переноса
Расстояния и длительности переноса.
В приведенной таблице 2 данные показывают, что с возрастанием крупности песчинок, возрастает число окатанных и полуокатанных зерен и уменьшается число угловатых.
Таблица 2
Таблица зависимости окатанности зерен от диаметра (Фадеев, 1951).
Также таблица показывает, что при определенной силе движения воды более крупные частицы (гравийные) окатываются хуже, чем более мелкие (песок), вследствие большей тяжести. Частицы меньше 0,05 мм практически не окатываются.
«На степень окатывания песчаных частиц большое влияние оказывает характер и условия переноса или их генезис. В водной среде окатывание песчинок зависит от скорости и характера движения воды, ее химического состава и вязкости; в воздушной – от силы ветра и других особенностей среды. (Фадеев, 1951, с. 162).»
На рис.2 более наглядно показана взаимосвязь окатанности зерен от их размера.
Помимо окатанности зерен, одним из основных признаков, определяющих строение песков, является пространственное расположение песчаных зерен, определяющих плотность грунта. Например, рыхлые пески наиболее характерны для элювиальных, делювиальных, пролювиальных и эоловых отложений. Также они могут встретиться в разрезах аллювиальных отложений, особенно современных, и дельтовых образований. Наиболее распространенными являются средние по плотности пески, которые типичны для разрезов аллювиальных, флювиогляциальных и прибрежно-морских образований. Среди них отмечаются плотные разности песков, наиболее характерные для песчаных отложений зоны прибоя.
Рис. 2. Взаимосвязь окатанности зерен с их размером у песчаных грунтов (Грунтоведение, 2005).
1 – окатанные зерна; 2 – полуокатанные; 3 – неокатанные (угловатые).
«Естественные песчаные грунты представляют собой образования, в которых зерна не одинаковы по величине и форме. Размещения песчаных зерен во многом также не совпадают с теоретическими схемами. Все это делает невозможным проведение полной аналогии между идеальными схемами и реально существующими песками. В естественных песках строение их будет определяться совокупностью всех структурных признаков, а не только одним расположением частиц. (Фадеев, 1951, с. 170).»