3. Сульфатные и галоидные соли

Это соли, образующиеся в мелководных морских и соляных озерах. Осаждение минеральных соединений из растворов происходит в следующей последовательности: гипс и ангидрит, гадит, сильвин, магниевые соли. Эти породы состоят из соответствующих минералов, описанных в первой части пособия -"Породообразующие минералы". Отметим, что объемная масса гипса составляет 2200 кг/см³, прочность на сжатие-до 200 кг/см²; объемная масса ангидрита 2800-2900 кг/см³, предел прочности на сжатие 600-800 кг/см².

Кроме выше описанных осадочных пород, в природешироко распространены туфогенно-осадочные отложения (туфы и туффиты, вулканические пеплы, вулканические туфы), фосфориты, бобовые железистые руды, марганцевые конкреции, каустобиолиты (торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы, нефть, ас­фальт).

Ш. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Метаморфизм - это существенное изменение минерального состава, структуры W текстуры магматических и осадочных пород под воздействием высокой температуры и давле­ния с сохранением твердого состояния породы без заметного рас­плавления или растворения. Различают следующие типы метаморфиз­ма:

Контактовый метаморфизм - процесс, развивающийся на контакте внедрившегося магматического расплава и вмещающих гор­ных пород. Большое значение имеют высокая температура, газы и растворы, выделяющиеся из магмы, а также состав исходных пород. При контактовом метаморфизме из известняков образуются скарны, а из глинистых пород - роговики.

Динамометаморфизм (катакластический метаморфизм) протекает под действием высокого давления и относительно низких температур. При этом метаморфизме новых минералов не обра­зуется; исходные породы испытывают механическую деформацию. Возникают милониты.

Региональный метаморфизм проявляется в зонах прогибов земной коры под действием большого давления и высокой тем­пературы, проявляющихся на значительных глубинах (начиная с 6-8 км.). Повышение температуры ускоряет химические реакции и способствует проявлению пластической деформации. В результате одностороннего давления происходят скользящие дифференцированные движения и минералы приобретают законо­мерную ориентировку. Возникают ориентированная текстура и сланцеватость.

Постепенное повышение давления и температуры с глубиной приводит к тому, что исходные породы одинакового химическо­го состава могут образовать несколько групп, резко различ­ных по степени метаморфизма и состава, например, из гли­нистых пород могут возникнуть:

1) метаморфические сланцы (температура 300° С, давле­ние 2000-3000 атм., глубина 6-10 км);

2) кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты и гранулиты (температура 800°С, давление 13000 атм., глубина 40км).

При частичном переправлении в глубинных складчатых областях (процессы ультраметаморфизма) образуются породы сметного состава - мигматиты.

По физико-механическим свойствам метаморфические породы во многом близки с магматическими породами, но имеются также и отличия: прочность на сжатие, сопротивление сдвигу, модуль упругости значительно ниже вдоль сланцеватости, чем перпендикулярно ей. Сланцеватостью определяется, и зна­чительная выветриваемость этих пород и снижение устойчивости на природных склонах.

Форма залегания метаморфических пород соответствует форме залегания исходных пород как магматического, так и оса­дочного происхождения. Породы контактового метаморфизма обыч­но залегают в виде зон вокруг магматических тех.

Структура метаморфических пород ясно выраженная кристаллическая, текстура - массивная, гнейсовидная, сланцеватая.

Классификация метаморфических пород

Метаморфические породы классифицируются по типу метамор­физма (контактовый, региональный), по составу исходных пород и по характерным минеральным ассоциациям, соответствующих фациям метаморфизма (табл. 10).

Таблиц 10

Схема классификации метаморфических пород
Первоначальные (исходные) породы	Тип метамор­физма	Метаморфические породы	Минералогический состав
I	2	3	4
Граниты, глинистые породы	Региональный (глу­бинный)	Гнейсы	Кварц, полевой плат, роговая обманка, слюда
Магматические и глинистые породы		Кристалличес­кие сланцы	Слюды, тальк, роговая обманка, хлорит, кварц, графят
Песчаники кварцевые		Кварциты, яшмы	Кварц, полевой штат, следа, гематит
Известняки, доломиты		Мраморы	Кальцит, доломит
Глинистое породы		Филлиты, глинистые сланцы	Каолинит, кварц, слюды

Продолжение

таблицы 10

1	2	3	4
Глинистые породы	Контактовый	Роговики	Кварц, полевой шпат, роговая обманка, биотит
Известняки и доломиты		Скарны	Кальцит, роговая обманка, гранаты, рудные минералы
Известняки и доломиты		Мраморы	Кальцит, доло­мит

ОСИНШВТАШ МШМОГАИВСЮК ГОРОД

М р а м о р ы - перекристаллизованные известняки и доломиты. Окраска самая разнообразная. Состоят из кальцита, доломита, магнезита, иногда с примесью кварца, полевого плата ж др. Объемная масса 2600-2800 кг/м³. Сопротивление сжатию: среднезернистые мраморы - 1000 кг/см², доломитизированные мраморы - 2000 кг/см². крупнозернистые сахаровидные мраморы 500-600 кг/см².

Мраморы относительно легко выветриваются и растворяются в воде, содержащей углекислоту.

Применяются как строительный и облицовочный материал, используется в архитектурных изделиях и в качестве щебня для бетонов.

К в а р ц и т ы - наиболее прочные и устойчивые мета­морфические породы, образованные за счет кварцевых песчаников. Имеют розовую, серую, желтоватую окраску, кристаллическую структуру и состоят из кварца, слюды, хлорита, полевого шпата. Разновидностью являются железистые кварциты (джеспилиты), содержащие, кроме кварца, магнетит и гематит.

Объемная масса 2800-3000 кг/м³. Сопротивление сжатию 1500-2500 кг/см². Обладают высокой твердостью и кислотостойкостью. Обработке поддаются с трудом, хрупкие. Являются хо­рошим строительным и облицовочным материалом. Применяются в качестве абразивов и в производстве огнеупоров. Железистые кварциты часто образуют крупные месторождения железных руд.

Гнейс образуется в результате метаморфизма гра­нитов и песчаников осадочных пород. Структура кристалличес­кая, текстура сланцеватая (гнейсовидная), полосчатая, обус­ловленная линейным расположением чешуй слюды и вытянутых зе­рен роговой обманки. Светлые полосы сложены кварцем и полевы­ми шпатами.

Объемная масса 2400-2800 кг/см³. Модуль упругой дефор­мации для кварцевого гнейса 800-1000 х I0³ кг/см², а биотитового гнейса - 80-100 х I0³ кг/ см².

При выветривании физико-механические свойства изменяются особенно сильно. Наиболее стойкие к выветриванию кварцевые гнейсы; биотитовые и полевошпатовые гнейсы выветриваются значительно легче.

Применяются как строительный и облицовочный ма­териал, щебень.

Кристаллические и метаморфичес­кие сланцы обладают анизотропными свойствами (фи­зико-механические свойства вдоль сланцеватости и перпендику­лярно ей различны). Состоят из кварца, слюды, полевого плата и роговой обманки. Характеризуются четко выраженной сланцева­тостью, что обуславливает раскалывание этих пород на тонкие листовые плитки, снижает их морозостойкость и способствует быстрому выветриванию, соскальзыванию и оползанию на склонах.

Прочность кристаллических сланцев на сжатие (перпенди­кулярно сланцеватости) составляет 1200-1600 кг/см², "зеленых", хлоритовых сланцев - 450-600 кг/см².

Глинистые сланцы не морозостойки, хотя и устойчивы к химическому выветриванию. При физическом выветрива­нии из обломков этих сланцев формируются на склонах рыхлые осыпи, которые при сильных ливнях образуют селевые потоки.

Сланцеватые метаморфические породы в подавляющем большинст­ве используются в качестве строительного щебня и бутового камня.

Филлиты(кварцево-слюдистого состава с примесью хлорита глинистых частей) применяются как кровельный материал.

Тальковые сланцы используются для производства огнеупоров, керамики, находят применение в бумажной, резиновой и парфюмерной промышленности. Из слюдных сланцев получают тепло- и электро­изоляционные плиты.

Инженерно-геологическая классификация горных пород

В инженерной геологии горные породы сгруппированы по их основным инженерно-геологическим признакам (особенностям). По характеру структурных связей горные породы подразделяются на следующие классы:

I - породы с преобладающей ролью жестких структурных связей (скальные породы);

П - породы глинистые с водно-коллоидными связями;

Ш - породы без внутренней связи (сыпучие или зернистые);

1У - породы, отличающиеся по своим связям особыми свойствами (класс особых пород).

Детализация горных пород в пределах класса осуществляется по принципу их отношения к воде (категории водостойких и водостойких пород). Порода 1-Ш классов подразделяются на группы по происхождению (табл. II).

Породы I класса (скальные) отличаются повышенной прочностью, практически нулевой сжимаемостью и способны держать высокие вертикальные откосы. Практически водонепроницаемы. Их фильтрационная способность и водоносность определяется сте­пенью трещиноватости и наличием всякого рода пустот, каверн и т.д.

Породы П класса (глинистые) по своей прочности зависят

от влажности. Сжимаемость этих пород возрастает по мере ослабления консистенции и в пластичном состоянии оказывается достаточно высокой. Практически водонепроницаемы.

Породы Ш класса (сыпучие, или зернистые) не обладают структурными связями между зернами. Их устойчивость определяется силами внутреннего трения. При статической нагрузке уплотняемость этих пород незначительна, а при динамической - может быть весьма высокой. При водонасыщении пески способны разжи­жаться и оплывать в откосах.

Породы 1У класса (особые породы) характеризуются специальными свойствами, подлежащими рассмотрению в каждом отдельном случае с учетом работы грунта и типа проектируемых сооружений. К этому классу относятся вечномерзлые породы, мел, лёсс, торф, соленосные грунты и т.п.

Классификация грунтов по СНиП - II-I5-74

1. Грунты скальные - изверженные, метаморфические, осадочные породы с жесткой связью между зернами, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя.

2. Грунты нескальные

1) крупнообломочные - несцементированные грунты, содер­жащие более 50% по весу частиц размером более 2 мм;

2) песчаные - сыпучие в сухом состоянии, не обладающие свойствами пластичности (Jp<0,001). Содержат менее 50% по весу частиц размерам более 2 мм;

3) глинистые - связные грунты, для которых число пластич­ности Jp > 0,01.

Песчаные грунты различаются по степени влажности (G)

а) маловлажные G <= 0,5;

б) влажные 0,5<G<=0,8;

в) насыщенные водой G> 0.8

Глинистые грунты разделяются по консистенции (J_L) на супеси, суглинки и глины.

Супеси:

твердые (J_L <0);

пластичные (0,5<G<=0,8);

текучие (G>0,8);

Суглинки и глины:

твердые (Jl<0);

полутвердые (0<= J_L <= 0,25);

тугопластичные (0,25<= J_L <= 0,50);

мягкопластичные (0,50<= J_L <= 0,75);

текучепластичные (0,75<= J_L <= 1);

текучие (J_L >1);

J_L = (W-Wp)/ (Wl-Wp)= (W-Wp)/Jp

19