книги из ГПНТБ / Монюшко, А. М. Инженерно-геологическая оценка сарматских глин

г —

Рис. 22. О пы т по определению интенсивности физического вы ве т ри в ан и я обнаж енной

сарм атской глины

.л — невыветрелы й монолит (начало опыта); б — т о т ж е монолит через 1 час;

121

Рис. 22 (окончание)

в — т от ж е монолит через 3 часа после опыта; г — тот ж е монолит через Л часа после

н ачала опыта

122

12 3

а еще через час от монолита стали отваливаться полигональные ос­ кольчатые щебенки глины (рис. 22, г). В данном случае под влия­ нием инсоляции произошло быстрое высыхание породы, вызвавшее ее разрыв. Вследствие этого и случайной ориентации, монолита на­ чалось бессистемное растрескивание породы, а не расслаивание ее на пластинки. Таким образом, будучи обнаженными, сарматские глины способны очень быстро разрушаться с распадом на глиняную

щебенку.

Свойство сарматских глин быстро разрушаться на склонах приводит к образованию обвалов и осыпей, связанных с этими по­ родами. Особенно интенсивно развиваются такие процессы при под­ мыве основания склона реками или другими водотоками. Обвалы

124

Глава IX

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Сарматские отложения широко распространены в южной части

СССР. За последние годы в связи с расширением масштабов строи­ тельства все более отчетливо ощущается необходимость региональ­ ной инженерно-геологической характеристики сарматских отложе­ ний и в первую очередь их глинистых комплексов, обладающих спе­ цифическими и наиболее изменчивыми свойствами, а также рекомен­ даций по рациональному определению инженерно-геологических свойств и строительному использованию сарматских глин.

2.В невыветрелом состоянии сарматские глины характеризу­ ются преимущественно темно-серым, иногда до черного, реже свет­ ло-серым цветом с голубоватым, оливковым или желтоватым оттен­ ком. Сложение породы плотное, визуально однородное, неясно­ слоистое или слоистое. В глинах содержатся тонкие прослои алев­ рита с блестками слюды, мелко- и тонкозернистого песка серого или темно-серого цвета мощностью 2—3 мм, прослои и кристаллы гипса мелкокристаллического толщиной от 3 мм до 1—4 см. Некоторые горизонты, особенно глины ясеновской свиты, обогащены прослоя­ ми песка светло-серого цвета, мелкозернистого, кварцево-слюди­ стого. Глины карбонатны, как правило, вскипают до воздействия 10%-ного раствора соляной кислоты; нередко встречаются прослои мергеля буровато-серого и серого цвета толщиной 2 см и более, залегающие параллельно плоскости наслоения. Часто рассечены вертикальными трещинами шириной до 1—5 мм.

3.При химическом выветривании цвет сарматских глин изме­ няется до желтовато-серого, зеленовато-бурого и бурого. В выветрелой зоне порода обычно более пластична, обогащена кристалличе­ ским гипсом и охристыми налетами железистых соединений. Мощ­ ность выветрелой зоны 1,5—10 м. В обнажениях глины имеют вид рухляков, расслоены на пластинки и плиты толщиной от долей сантиметра до нескольких сантиметров и часто рассечены вертикаль­ ными трещинами.

4.Под микроскопом сарматские глины представляются в виде пелитовой массы желтовато-коричневых оттенков с преимущест­ венно микрослоистой, оптически ориентированной текстурой. Ме­ стами они обогащены мелкообломочным материалом, представлен­

ным кварцем, полевым шпатом, мусковитом, серицитом, глаукони­ том и рудными минералами (пирит и др.). Присутствуют зерна карбонатов, гидроокислов железа и органики. По наблюдаемым

126

карбонатно-серицитовым прослоям происходит расслаивание внеш­ не однородной породы на отдельности в зоне выветривания.

5. По гранулометрическому составу среди рассматриваемых отложений преобладают тяжелые глины, содержание глинистой: фракции в которых достигает 91%. В естественном залегании глинистые частицы находятся в агрегированном состоянии, коэф­ фициент агрегированное™ для частиц менее 5 мк изменяется от 1,1 до 57,5, а для частиц менее 1 мк —- от 1,1 до 206.

6. Тонкодисперсная фракция сарматских глин, по данным ком­ плексных минералогических исследований, слагается преимущест­ венно из минералов монтмориллонит-гидрослюдистой группы с примесью каолинита, галлуазита, глауконита, палыгорскита, кальцита, сидерита, гидроокислов железа, гетита, гидрогетита.

7. Засоленность исследуемых пород колеблется от слабой до сильной, неодинакова в разных горизонтах сармата и в пределах каждого из них. В основном породы слабозасолены. В невыветрелых слоях нижнесарматских отложений содержится 0,4—0,8% со­ лей, элювий этого горизонта характеризуется значительно большей засоленностью, составляющей 1,55%. Аналогичное увеличение содержания воднорастворимых солей в элювиальной зоне отмечается и для отложений среднего сармата: засоленность глин невыветрелых горизонтов составляет в среднем 0,89%, а элювия — 1,31%. Накопление солей в верхних горизонтах изучаемых отложений обу­ словлено в значительной степени химическим выветриванием легко окисляющихся минералов (пирита, сидерита и др.).

Состав воднорастворимых солей в нижне- и среднесарматских глинах, по данным водных вытяжек, преимущественно сульфатно­ натриевый, сульфатно-магниевый и сульфатно-кальциевый. Подчи­ ненное значение имеют хлоридно-натриевые соли. По данным соля­ нокислых вытяжек, в глинах содержится значительное количество закисного желаза (0,5—0,8%), которое, переходя в зоне выветрива­ ния в трехвалентную форму, обусловливает бурые оттенки породы. В исследуемых глинах содержится в среднем около 11 % карбона­ тов, 1,3—1,5% органического углерода.

8. Сарматские глины характеризуются довольно высокой емко­ стью обмена катионов, составляющей в среднем 18—32 мг-экв на 100 г абсолютно сухого грунта. Заметного различия между емкостью поглощения глин нижнего и среднего сармата не отмечается. Между емкостью обмена катионов и содержанием связанной воды выяв­ лена хорошая корреляционная зависимость.

9.Физическое состояние и физические свойства сарматских глин характеризуются некоторой неоднородностью по площади и глубинезалегания. В табл. 17 приведены пределы колебания значений и медианные значения показателей физических свойств сарматских глин, которыми рекомендуется пользоваться при предварительных расчетах на стадии ТЭО.

10.Исследования показали, что по мере старения и уплотнения' сарматских глин в процессе литогенеза происходит обезвоживание

127

разрушения структуры вязкость по мере снятия напряжений вос­ станавливается не сразу. Тиксотропность характеризуется петлей гистерезиса, достаточно большой для большинства образцов; у мно­ гих образцов вязкость восстанавливается в области ползучести. По характеру деформационного поведения паст сарматские глины можно отнести к группе тонкодисперсных пород, переходных от пластично-вязких к упруго-пластично-вязким разностям.

15. Согласно предложенной И. М. Горьковой (1966, 1971) схеме зависимости деформационных особенностей пород от комплекса классификационных показателей, сарматские глины относятся к группам высокодисперсных и смешанных пород со стабилизацион­ ными, пластифицированно-коагуляционными, коагуляционно-це­ ментационными и цементационными структурными связями, средне- и полностью водонасыщенных, слабой и средней степени уплотне­

16. Невыветрелые сарматские глины обладают хорошей несу­ щей способностью, составляющей по СНиП П-Б. 1-62 2,5—3,0 кГ/см2, хорошо держат вертикальные стенки в котлованах. Но, будучи об­ наженными, эти породы способны очень быстро разрушаться с рас­ падом на глиняную щебенку. С этими особенностями глин связано

элювиальной зоне сарматских глин при дополнительном увлажнении может развиваться пластическое течение грунта. Медленное течение элювия сарматских глин угадывается по морфологии поверхности склона, которая имеет мягкобугристый характер, часто с сохранив­ шимся травяным покровом.

17. При проектировании и строительстве объектов на террито­ риях, сложенных сарматскими глинами, следует учитывать осо­ бенности этих пород, связанные со склонностью их к физическому и химическому выветриванию, обвалам выветрелых глин на крутых склонах, набуханию и усадке, пластическому течению в случае разрушения первичного сложения и в элювиированной зоне.

18. При инженерно-геологической оценке условий строительства на участках, сложенных сарматскими глинами, следует обращать особое внимание на степень выветрелости глин и возможность их дальнейшего разрушения под влиянием процессов выветривания.

Отрытые котлованы в сарматских глинах необходимо засыпать в кратчайший срок во избежание их физического выветривания. Породу следует защищать от непосредственного воздействия инсо­ ляции и атмосферных осадков.

Отрывку котлованов до проектных отметок рекомендуется про­ изводить непосредственно перед устройством фундаментов с учетом обязательной выемки свежевыветрелого слоя. При поливке уло­ женного бетона не допускать замачивания грунта в котло­ ване.

130