Лабораторная работа №7 Изучение глинистых огп

7.1 Общие сведения о распространенности, образовании и разновидностях глинистых огп

Глинистые породы наиболее распространены среди ОГП и поэтому чаще других встречаются в строительстве как основания сооружений или среда их размещения. Они также широко используются как материал грунтовых насыпей, плотин, дамб, сырье для производства цемента, керамзита, кирпича, различной керамики. Глинистые растворы применяются в разнообразных строительных технологиях.

Общее представления о глинах связывается с такими их свойствами, как связность, пластичность, липкость, усадка, набухание. Все они зависят от содержания в глине воды: при большой влажности глина подобна пасте или даже вязкой жидкости, а при низкой приближается к состоянию твердого тела.

Глинистые породы образуются в процессе диагенеза - длительного преобразования осадка в породу. Материал для осадка - мелкоизмельченные при выветривании и последующем переносе в бассейн седиментации обломки горных пород. Вначале осадок представляет собой концентрированную суспензию. Основным процессом при седиментации и далее при накоплении осадка является коагуляция – укрупнение частиц с образованием их агрегатов и возникновением внутри-, и межагрегатных связей. По ведущему процессу они называются коагуляционными. Благодаря им осадок структурируется: в нем образуется пространственный каркас из твердых частиц и их агрегатов; поскольку все они разделены прослойками воды, каркас слабый и легкодеформируемый. Такой студнеобразный осадок (гель) – первоначальная стадия существования глинистых отложений – называется илом.

Илы наиболее распространены среди современных водных отложений – речных, озерных, морских. Они характеризуются высокими влажностью (100% и более), пористостью (более 80%), очень низкой прочностью. При нагрузке, превосходящей прочность коагуляционных связей, они лавинообразно разрушаются, ил превращается в вязкую жидкость, выдавливаясь из-под сооружения. Такой же эффект тиксотропного разупрочнения вызывают динамические воздействия – вибрации, сотрясения (техногенного происхождения при строительных работах или природного при землетрясениях). Тиксотропия представляет собой общее свойство дисперсных систем с преобладанием коагуляционных связей: утрачивая прочность при некоторых воздействиях, они восстанавливают ее полностью или частично после удаления воздействия. Поэтому такие «обратимые» связи называют еще тиксотропно-коагуляционными.

Далее диагенез отложений идет по двум взаимосвязанным направлениям:

• уплотнение с уменьшением пористости, что при полном водонасыщении возможно только при отжатии воды из пор;

• физико-химические и биохимические изменения: трансформация минералов, особенно глинистых; обменные ионные реакции; микроагрегация; тиксотропное упрочнение; старение коллоидов; минерализация органического вещества и другие.

В конечном счете второе направление приводит к цементации отложений вследствие формирования в них связей конденсационного типа (для аморфных частиц) и кристаллизационного (для кристаллических). Общее название таких связей - цементационные. В отличие от коагуляционных, это связи жесткие, с более высокой прочностью, практически не восстанавливающиеся после разрушения (необратимые).

В результате диагенеза илы преобразуются в мягкие пластичные слабоуплотненные глинистые породы, а последние – в средне-, и сильноуплотненные породы, постепенно приближающиеся к твердому состоянию. Глинистые породы двух указанных типов чаще всего встречаются в строительстве. Четкой границы между ними нет; практически они выделяются по рассматриваемым далее показателям состояния и уплотненности. В принципиальном отношении важно, что для слабоуплотненных пластичных глин характерны коагуляционные структурные связи, а для глин второй группы смешанные связи –коагуляционные и цементационные. Далее рассматриваются показатели состава и состояния этих двух групп.

На заключительной стадии диагенеза при высокой степени уплотнения и цементации глины переходят в аргиллит – твердую камнеподобную породу, по минералогическому составу также относящуюся к глинистым. Но практически это уже полускальная порода (иногда скальная), которая, в отличие от глин, ножом не режется, в воде не размокает. В обнажениях сильно выветривается, рассыпаясь в мелкую щебенку. Текстура аргиллитов массивная или неяснослоистая, иногда сланцеватая (глинистые сланцы).