6.2. Песчаники
Образуются в результате цементации песков, поэтому также залегают в виде слоев и линз. Структура псаммитовая (песчаная); ее разновидности указываются по крупности песчаных зерен. Соответственно выделяют песчаники грубо-, крупно-, средне-, мелко- и тонкозернистые.
Плотность песчаников 2,6–2,7 т/м3; плотность сухого грунта 1,9– 2,3; пористость - обычно до 20–30%.
Таблица 6.1
Некоторые важные классификации скальных грунтов
Показатель |
Разновидности скальных пород |
Численные значения |
Временное сопротивление сжатию Rc, МПа |
Очень прочные Прочные Средней прочности Малопрочные Полускальные |
Rc > 120 50 – 120 15 – 50 5 – 15 Rc < 5 |
Коэффициент размягчаемости в
воде
|
Неразмягчаемые Размягчаемые |
Ksof ≥ 0,75 Ksof < 0,75 |
Коэффициент выветрелости Kwr |
Невыветрелые Слабовыветрелые Выветрелые Сильновыветрелые |
Kwr = 1 0,9 – 1 0,8 – 0,9 Kwr < 0,8 |
Коэффициент выветрелости определяется как отношение плотности выветрелой породы к плотности невыветрелой породы, а в полевых условиях по следующим признакам. Невыветрелые породы залегают в виде сплошного монолитного массива; слабовыветрелые – трещиноватые породы, залегающие в виде крупных несмещенных отдельностей (глыб); сильновыветрелые, или рухляки, когда порода во всем массиве залегает в виде отдельных кусков.
Предел прочности песчаников на сжатие зависит от минералогического состава обломков и от состава и характера цемента. Некоторое влияние оказывают размеры обломков: для мелкозернистых песчаников прочность больше. По значению предела прочности песчаник может оказаться в любом из интервалов табл.6.1. Высокие значения – до 200…300 МПа – характерны для кремнистых песчаников, низкие – для слабых песчаников с глинистым цементом. Песчаники с карбонатным цементом имеют обычно Rс = 20–100 МПа.
Практически песчаники часто подразделяются на три группы:
плотные, крепкие – в куске не разламываются руками, с трудом разбиваются молотком, в воде не размокают, морозостойкие;
средней крепости – образцы с трудом разламываются руками, легко разбиваются молотком;
слабые – растираются пальцами, размокают в воде, неморозостойкие, держат вертикальные откосы только в сухом состоянии.
Песчаники широко используются как строительный камень, отделочный, абразивный, огнеупорный материалы, в различных отраслях промышленности – стекольной, металлургической, строительных материалов.
6.3. Конгломераты, брекчии
Крупнообломочная сцементированная ОГП с окатанными обломками называется конгломератом, а с неокатанными угловатыми – брекчией. В зависимости от преобладания тех или иных размеров обломков конгломераты подразделяются на валунные, галечные и гравелистые (гравелиты). Среди брекчий выделяют глыбовые – при преобладании в составе глыб.
Среди конгломератов наиболее распространены прибрежно-морские, речные и моренные разновидности. Среди осадочных брекчий различают брекчии обвалов, осыпей, селевых потоков, ледниковые, элювиальные и др.
Большие площади занимают конгломераты, связанные с трансгрессиями моря. Особенно мощные толщи конгломератов (до сотен метров) образовывались в геосинклинальных районах, прилежащих к горным сооружениям в эпохи их интенсивного поднятия. Вообще конгломераты распространены шире, чем брекчии.
Структура конгломератов и брекчий – грубообломочная. Все вышеизложенное о минералогическом составе обломков, составе и типе цемента остается справедливым и для рассматриваемых пород. Текстуры – беспорядочные, когда не наблюдается закономерностей в расположении обломков, и слоистые. Для крупных галек присуща собственная текстура, связанная с исходной породой.
Конгломераты и брекчии характеризуются плотностью в пределах 2,3–2,8 т/м3; незначительной пористостью и соответственно низкими влажностью и водопоглощением. Предел прочности на сжатие меняется в широких пределах. Встречаются малопрочные разности с обломками, представленными такими породами, как мергель, аргиллит, филлит и со слабой цементацией. При кремнистом и железистом цементах значения предела прочности на сжатие – до 100…150 МПа; при известковом – до 50…60; гипсовом и глинистом до 10…20 МПа.
Конгломераты и брекчии при достаточной прочности используются как строительный камень, а слабые после дробления – в качестве материала для заполнителей бетона и в других целях.