2. Нарушенное залегание.

Всякое отклонение от горизонтального залегания свидетельст­вует о нарушении, или дислокации пластов. Различают две основные формы нарушений: пликативные (складчатые) и дизъюнктивные (разрывные).

Пликативные дислокации

Наиболее простая форма нарушения в залегании пластов сводится к их наклону:

0-15° - слабо наклоненные;

15-30° - пологие;

30-75° - сильно наклоненные;

75-80° - крутые;

80-90° - вертикальные (стояще "на головах") •

Складчатость - такое нарушенное залегание, когда пласты выводятся из первоначального положения так, что плос­кости их последовательно, волнообразно понижаясь и повышаясь меняют свое падение на обратное.

Складка, обращенная вершиной вверх, называется а н т и к л и н а л ь но й, а вершиной вниз - синклиналь­ной (рис. 41). В ядре антиклинали находятся более древние породы, а в ядре синклинали - более молодые.

Элементы, складки (рис.42). Часть складки в месте пе­региба слоев называется замком, сводом или я д-р о м. Части складок, примыкавшие к своду, называются крылья­ми. Угол, образованный линиями, являющиеся продолжением крыль­ев складки, называется углом складки.

Воображаемая плоскость, делящая пополам угол складки, называется осевой плоскостью, ее пересечение с перегибами крыльев - шарниром.

Направление наклона крыльев складки будет направлением падения, а угол, под которым наклонено крыло, -углом падения.

Линия, соединяющая вершины антиклинали или синклинами называется линией п р о с т и р а н и я, т.е. линия простирания всегда будет проходить перпендикулярно линии паде­ния.

В зависимости от положения осевой плоскости, наклона крыльев (рис. 43) различают складки нормальные (прямые, косые,

Рис.40. Слои (пласты) Рис.41: а-антиклинальная;

Осадочных пород б-синклинальная складка

Рис.42. Элементы складки Рис.43. Типы складок:

(заштрихована - осевая плоскость) а – нормальная (прямая);

б – изоклинальная;

в – флексура;

Рис.44: а – надвиг; Рис.45: а – грабен;

б – сброс; б – горст;

в – взброс; в – сдвиг;

опрокинутые), изоклинальные, веерообразные,моноклинальные (флексуры).

Дизъюнктивные дислокации

Различают следующее дизъюнктивные (разрывные) нарушения залегания пластов (рис. 44,45):

Надвиг - одно крыло (или пласт) надвигается на другое. Надвиг без разрыва сплошности пласта называется покровом (или ш а р ь я ж е м).

С б р о с - нарушение, по которому произошло переме­щение отдельных пластов в вертикальном или близком к нему нап­равлениях. Плоскость, по которой происходит перемещение, называется плоскостью сброса, а сама трещина - сбрасывате­лем. Плоскость разрыва при сбросе обычно наклонена в сторо­ну опущенных пород. Если плоскость смещения нависает над опущенным крылом, то такое нарушение будет назывался несог­ласным сбросом, или взбросом.

Сбросы и взбросы нередко развиваются группами, с обра­зованием грабенов и горстов.

Грабен - это структура, образованная сбросами или взбросами, центральные части которых опущены и сложены на поверхности породами более молодыми, чем породы, обнажающиеся в приподнятых краевых частях.

Горст, в противоположность грабену, характеризует­ся приподнятыми центральны»! частями, на поверхности которых обнажаются более древние породы, чем в краевых опущенных частях.

Сдвиг - это разрывы, смещения по которым проис­ходят в горизонтальном направлении.

Трещиноватость осадочных пород

В толщах осадочных пород все трещины отдельности свя­зываются с усадкой переувлажненных осадков с образованием плитчатой отдельности.

В крупных бортах долин в результате образования пос­ледних и перенапряжения пород возникают трещины бокового отпора. На оползневых склонах образуются трещины оползания ("заколы"). Трещины просадки формируются при местном опускании покровной толщи, при провалах в карстовых пустотах, вытаивании погребельного льда и при просадках лессовой толщ.

Трещины пучения характерны для районов, связанных нацией ангидритов, с переходом их в поверхностных зонах в гипс Трещины увеличения могут возникнуть в подстилающей толще при сдвиге ее перекрывающими породами.

С процессами; физического выветривания (прежде всего с температурными явлениями) связано образование трещин сокращения и расширения, а также трещин усыхания (особенно в глинистых отложениях).

ОСНОВНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

По способу своего образования осадочные породы подразделяются на четыре основные генетические группы (табл.6);

1) породы механического происхождения (обломочные и глинистые);

2) породы химического происхождения;

3) породы органогенного происхождения;

4) породы смешанного происхождения.

ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРСИСХОВДЕНИЯ

Подразделяются на обломочные (брекчии, конгломераты, пески, алевриты и др.) и глинистые породы.

Обломочные породы - грубые продуктыразрушения материнских пород, наследующих наиболее устойчивым минеральные ассоциации последних. Характерной особенность обломочных пород является неоднородность их состава. Они могут быть рыхлыми (зернистыми) и сцементированными. Наиболее прочным цементом является кремнистый, слабым глинистый. Известковый и гипсовый цементы занимают промежуточное положение.

По крупности слагающих частиц обломочные породы подразделяются на следующие группы: грубообломочные псефиты), среднеобломочные (псаммиты), мелкообломочные (алевриты) и тонкообломочные (пелиты).

Грубообломочные породы

Т а б л и ц а 7

Неокатанные	Окатанные	Размеры частиц, мм
Рыхлые
Глыбы Щебень Дресва	Валуны Галька Гравий	200 40-200 2-40
Сцементированные
Брекчия	Конгломерат

Грубообломочные порода могут состоять из обломков маг­матических, метаморфических и осадочных пород. Залегают в виде косых слоев и линз. Применяются при изготовлении бетона, в дорожном деле, при устройстве фильтров и т.п.

Среднеобломочные породы

Т а б л и ц а 8

Рыхлые	Сцементированные	Фракции	Размер час­тиц, мм
Пески	Песчаники	Грубозернистые Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые Тонкозернистые	2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05

По составу различают пески мономинеральные (кварцевые) и полиминеральные (аркозовые и граувакки). В песках обычно присутствуют минералы, наиболее устойчивые при выветривании: кварц, полевые платы, слюда, магнетит и др. Средний удель­ный вес 2,65, объемная масса до 1800 кг/м³.

Песчаные грунты характеризуются преобладанием мономине­ральных частиц размером 0,05-2мм. Количество глинистых час­тиц в них не превышает 3%.

Пески широко используются в строительном деле (дорож­ное строительство, изготовление растворов, бетона, силикат­ного кирпича), как формовочный материал, для производства стекла, фарфора, фаянса и др.

Песчаники различаются по минеральному составу (квар­цевые, кремнистые, слюдистые, туффитовые, аркозовые, грауванковые), размерам минеральных зерен и цементу. Используются в качестве бутового камня и щебня для бетонных работ, как с стеновой декоративный и облицовочный материал, в абразивной промышленности.

По генезису песчаные породы подразделяются на:

элювиальные, образованные на месте разрушения горных пород. Обладают достаточно высокой уплотняемостью;

делювиальные - возникают при некотором переносе разру­шаемого материала вниз rto склону. Обладают близкими к элювиальным пескам инженерно-геологическими свойствами. Вверх по разрезу делювиальных песков наблюдается постепенное увеличе­ние их дисперсности;

пролювиальные - формируются в горных и предгорных районах под влиянием бурных дождевых потоков, имеют слабую окатанность зерен;

аллювиальные - речные (русловые, пойменные и ста­тичные, дельтовые). Имеют значительную водопроницаемость и уплотняемость;

флювиогляциальные (водно-ледниковые). Обычно содержат грубообломочный материал, обладают рыхлым сложением и часто дают самопроизвольную осадку. Коэффициент плотности изменяется от 0,10 до 0,85, коэффициент фильтрации не превышает I0 м/сутки. Угол естественного откоса в сухом состоянии 30-40°, под водой - 24-33°;

ледниковые (мореные) - обладают плохой сортировкой, непостоянством физико-механических свойств, часто содер­жат напорные воды;

морские - преобладают кварцевые пески с глауконитом, хорошую окатанность зерен и высокую однородность, водопроницае­мость Iм/сутки, глубоководные пески при динамических нагруз­ках дают быструю усадку;

эоловые - широко распространены в пустынных и полупустын­ных областях в процессе перевевания обломочного материала ветром; пористость 47% (у рыхлых) и 37% (у плотных)? хорошо уплотняются; водопроницаемость - 10-15 м/сутки.)

Природа прочности и деформации песчаных грунтов

Зависит от минералогического состава (наличие слюды и гли­нистых частиц значительно увеличивает сжимаемость песков и ' продолжительность обратимой деформации); структурно-текстурных особенностей (крупные фракции деформируются в большей степени,¹ чем мелкие); степени влажности; величины давления; условий деформации (статическая или. динамическая нагрузка);

Мелкообломочные породы (элевриты)

Занимают промежуточное положение между песками и глинами и состоят из минеральных зерен размером 0,05-0,005 мм. Сцементрированные алевриты называются алевролитами. Примером алевритовых пород является лёсс. Это серовато-желтая легкая порода эолового происхождения, обладающая высокой пористостью (до 55%); при растирании пальцами превращается в порошок. Характеризуется полимениральностью (иногда содержит свыше 50 минералов), но преобладают угловатые зерна кварца, полевого шпата, глинистые и карбонатные части­цы и железистое вещество.

Удельный вес лесса 2,5-2,8; объемная масса 1200-1800кг/м³. Вскипает под действием соляной кислоты. Характеризуется просадочностъю (самоуплотнение при увлажнении). .

Лёсс широко используется как добавка бетону, дляполучения низкотемпературного цемента, для изготовления кирпича и черепицы.

Глинистые породы

К числу глинистых грунтов относятся породы, содержащие глинистые частицы более 3%, размер которых менее 0,005мм.

Глинистые породы являются тонкодисперсными и полиминеральными образованиями и по составу подразделяются на глины, суглинки и супеси.

Глины - это породы, у которых содержание глинистых частиц превышает 30%. У высокодисперсных глин содержание пос­ледних достигает 60% и более. Состоят из каолинита, галлуазита, аллофана, монтмориллонита, в меньшей мере кварца, халце­дона, опала, слюды, карбонатов, гипса, гидроокислов железа; часто встречаются углистое и битуминозное вещество, остатки фауны и флоры.

Различают глины тощие (содержат большое количество опала, халцедона и песка) и жирные (незначительная примесь песчаного материала).

Суглинки - породы, содержащие глинистые частицы в количестве 10-30%.

Супесь - содержат глинистые частицы в количестве 3-10%. Являются промежуточными породами между глинами и песками.

Уплотненные глинистые породы представлены аргиллитами, мер­гелем (глины, содержащие примесь карбонатов от 20 до 80%) и глинистыми сланцами (метаморфизованные рассланцованные глины)

По происхождению глинистые породы, кал песчаные грунты, разделяются на элювиальные, делювиальные, пролювиальные, ал­лювиальные, мореные, флювиогляциальные, озерные, морские, эоловые.

Окраска глинистых пород самая разнообразная, зависит от состава глинистых материалов и наличия красящих веществ. Объемная масса 1800-2000 кг/м³. Обладают гидрофильностью, спо­собностью уплотняться, недоуплотняться и переуплотняться, на­бухать при увлажнении и давать усадку при высыхании.

Глинистые породы используются в, кирпично-черепичных и гончарных изделиях, в фарфорово-фаянсовом производстве, в ка­честве красящих веществ и адсорбента.

Природа прочности глинистых пород

Прочностные свойства глинистых пород и их сопротивляемость сдвигу определяется силами внутреннего трения, величиной связности и структурного сцепления. Связные глинистые грунты отличаются от сыпучих (несвязных) пород тем, что их частицы и агрегаты частиц находятся между собой в пластинчатых (водно-коллоидных) и жестких (цементационно - кристаллизационных) связях, при этом сопротивление их сдвигу и деформации в высокой степени будет зависеть от сил сцепления.

Деформационные и прочностные свойства глинистых пород предопределяются также их гранулометрическим и минералоги­ческим составом, ориентировкой частиц, плотностью (пористостью), степенью водонасыщения, составом обменных катионов, концен­трацией электролитов порового раствора, температурой, характе­ром действующих нагрузок и др.

Гранулометрический состав осадочных пород механического происхождения

Осадочные горные породы состоят из частиц одной или нескольких фракций, количественное соотношение которых характеризуется гранулометрическим составом, т.е. какого размера частицы и в каком количестве содержатся в той или иной породе.

Конечной целью изучения гранулометрического состава грунта является его классификация. Наибольшей известностью пользуется гранулометрическая классификация В.В.0хотина, по­строенная на основе изучения физических и механических свойств различных гранулометрических смесей (табл. 9).

Плотность, влажность и пластичность осадочных пород механического происхождения

Это важнейшие показатели физико-механических свойств песчаных и глинистых пород.

Плотность выражается через коэффициент порис­тости и пористость пород.

Коэффициент пористости "е" - отношение объема пор к объему скелета грунта.

Пористость " n" - отношение объема пор ко всему объе­му грунта.

Коэффициент пористости и пористость часто определяются пересчетом через объемную массу (Yw ), удельный вес ( Ys ) и влажность (W) по формулам:

где γ_ск - объемная масса скелета грунта.

Влажность “W” - есть отношение веса воды (Pw), заключенной в порах породы к весу скелета Qcк (твердых частиц) в той же породе, выраженное в долях единиц.

Степень влажности "G" - это отношение природной влажности грунта к предельной влажности этого же грунта:

Показателями пластичности являются пределы текучести и раскатывания и число пластичности.

За единицу текучести "Wl" принимается влажность, при которой стандартный балансирный конус за 5 сек. под действием собственного веса погружается в массу грунта на 10 м.

Граница раскатывания " Wp " - это влажность, при которой шнур грунта толщиной в 3 мм при раскатывании начинает распадаться на отдельные кусочки.

Число пластичности "Jp" - разность влажностей на пределе текучести и пределе раскатывания:

сталлизованные и окварцованные известняки. Величина их сопротив­ления сжатию составляет 1000-2400 кг/ см². Битуминозные известняки обладают прочностью 750-900 кг/car, органогенные из­вестняки (ракушечники, коралловые, нуммулитовые, фузулиновые) 20-30 кг/см².

Доломиты – мелко - среднекристаллические породы, содержащие в повышенных количествах кальцит, а иногда и примесь глинистого материала. Объемная масса 2,78 г/см³, пористость 0,5%, прочность на сжатие 400-2200 кг/см² прочность на разрыв 210 кг/см² (при водонасыщении прочность снижается почти в два раза).

Мергель- это известково-глинистые породы, у кото­рых глинистые частицы сцементированы карбонатным материалом. Различают глинистый мергель (содержание СаСО₃ 5-25%), мергель (содержание СаСО₃, 25-50%) и мергелистый известняк (содержание СаСО₃ 50-75%). Мергель способен набухать за счет содержа­ния в нем глинистого вещества. Быстро разрушается при вывет­ривании. Объемный вес 1900-2500 кг/см³, предел прочности на сжатие 600 кг/ см². Вскипает под действием соляной кислоты.

Мел и мелоподобн е породы распростра­нены ограниченно. Мел имеет органо-хшическую природу и обра­зуется при одновременном накоплении известняковых осадков, организмов и выделении из воды неорганического кальцита. Содер­жание GaCO^ составляет 92-97%. В сухом состояний мел представ­ляет плотную породу; в водонасыценном обладает мягкой кон­систенцией. Характеризуется значительной пористостью (30-50%) и трещиноватостью. Объемная масса 1800-2600 кг/см³, предел прочности 200-400 кг/car. Сопротивление сжатию снижается с по­вышением влажности.

Карбонатные породы типично хемогенного происхождения пред­ставлены известяовш^туфом (образуется в местах выхода на поверхность подземных вод) и оолитовш известняком (концентрм-чески-скоржуповатые стяжения-кальцита, сцементированные естест­венным кальцитом). ,

Органогенные известняки применяются в качестве строн^ель-ного камня и облицовочного материала, для приготовления извес-

ти и цемента.

Известняки используются в металлургии как флюс, мел приго­ден для производства цемента, в качестве пишущего материала и краски, используется также в стекольной, бумажной и резиновой промышленности.

Мергель является важным сырьем для приготовления порт­ландцемента и романцемента, доломиты применяются в качестве строительного камня и для получения огнеупоров.