Литература по Основам грунтоведения / Ананьев_Потапов_Инженерная Геология

Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений

(рис. 74). Породы дробятся и в значительной мере подвергаются воздействию органических кислот.

Механическое разрушение производят растения своей корневой системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы. Известны случаи, когда растение «верблюжья колючка» прорастало сквозь 20-сантиметровые железобетонные плиты. Корни травянистой растительности легко преодолевают слой асфальта на улицах города.

Многие живые организмы, особенно из числа землероев, активно разрушают горные породы. В коре выветривания ими создаются мно-

гочисленные ходы, пустоты, просверливаются даже твердые породы. На выветривание горных пород большое влияние оказывают многочисленные бактерии. В процессе своей жизнедеятельности они поглощают одни вещества и выделяют другие Их воздействие особенно сильно сказывается в зоне почв Отдельные виды бактерий извлекают углерод из карбонатов,

разрушают силикаты, создают скопление железных руд и т д.

Растения и животные, особенно микроорганизмы (бактерии, микробы и др ) и низшие растения (водоросли, мхи, лишайники), выделяют различные кислоты и соки, которые, в свою очередь, весьма активно взаимодействуют с минералами горных пород, разрушают их, формируют минеральные новообразования

Действие биологического выветривания повсеместно Ему принадлежит ведущая роль в образовании почв

Процессы выветривания влияют на инженерно-геологические свойства горных пород Выветривание, как геологический процесс, приводит к разрушению и преобразованию первичных пород С инженерно-

геологической точки зрения основная направленность процесса выветривания состоит в изменении физического состояния и физико-

механических свойств горных пород, что приводит к снижению устой-

чивости пород в основании сооружений, естественных и искусственных откосах, подземных выработках и т д

Физико-механические свойства коры выветривания зависят от степени выветрелости исходной породы, ее петрографо-минерального состава и структуры Глубинные магматические породы, разрушаясь на поверхности земли, быстро теряют свою прочность и превращаются в так называемые

«рухляки», обладающие меньшей несущей способностью и большей деформативностью по сравнению даже с трещиноватой скалой Рухляки кислых и средних магматических пород состоят в основном из кварца,

одного из самых устойчивых минералов к роцессам выветривания, рухляки основных и ультраосновных пород ожены из полевых шпатов — неустойчивых минералов, в коре выветривания превращающихся в глинистые продукты Механические свойства этих рухляков ниже, чем рухляков кислых и средних пород При дальнейшем разрушении магматических пород образуются крупнообломочные элювиальные грунты,

прочность и сжимаемость которых зависит от заполнителя и механической прочности самих обломков, т е от степени их выветрелости

Крупнообломочные грунты элювия кислых пород, имея в качестве заполнителя песок, состоящий в основном из кварца и прочных обломков,

обладают большей механической прочностью, чем подобные грунты коры выветривания основных и ультраосновных пород

Характерной особенностью элювиальных глин является набухание,

представляющее собой увеличение объема породы при увлажнении, и усадка

— уменьшение объема при высыхании Эти процессы значительно ухудшают условия эксплуатации зданий и сооружений

Элювии метаморфических пород по своим физико-механическим показателям близок к коре выветривания основных и ультраосновных магматических пород

Кора выветривания осадочных пород отличается своим своеобразием Наибольшему разрушению подвергаются осадочные породы,

образовавшиеся в условиях, отличных от тех, в которых действуют факторы выветривания Породы химического и органогенного происхождения

большей частью полностью растворяются в воде или быстро дробятся до частиц песчаных и глинистых размером В сцементированных породах в первую очередь разрушаются природный цемент, песчаник снова превращается в песок, конгломерат — в гальку и гравий с песчаным или глинистым заполнителем (в зависимости от цемента)

Особый интерес представляет поведение глин в зоне выветривания При выветривании глинистых пород происходит при раскрытие существующих и образование новых трещин, азрыхление, сопровождающееся возрастанием пористости:

• появление новых минералов Эти процессы резко ухудшают физико-механические свойства гли-1

нистых пород, у них снижается сопротивление сдвигу и повышается сжимаемость.

Степень выветрелости пород и строительных материалов оценивается коэффициентом выветрелости kw, отношением плотности вывет-релой к плотности невыветрелой породы (материала). Если к, = 1 — порода выветрелая, при kw= 1—0,9—слабовыветрелая, 0,9—0,8 — выветрелая и К, <

0,8 —сильно выветрелая (рухляки).

В связи с вышесказанным видно, что процессы выветривания могут настолько изменить свойства пород и инженерно-геологические условия строительной площадки, что строить здания и сооружения без специальных мероприятий не представляется возможным.

Борьба с процессом выветривания. При выборе основания для зданий и сооружений кору выветривания прорезают фундаментом до невыветрелой породы, либо используют ее как несущее основание, если элювий имеет достаточную прочность или укреплен после соответствующей обработки способами технической мелиорации. Крутизну откосов выемок назначают с учетом прочности пород коры выветривания.

Процесс выветривания необходимо учитывать также на период эксплуатации зданий и сооружений. Порода и строительные материалы, не

защищенные от агентов выветривания, постепенно будут разрушаться,

снижая устойчивость и прочность зданий и сооружений.

Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелых пород применяют различные мероприятия:

•покрытие горных пород непроницаемыми для агентов выветривания материалами;

•пропитывание пород различными веществами;

•нейтрализацию агентов выветривания;

•планировку территорий и отвод вод. -. Выбор мероприятий по борьбе

свыветриванием зависит от степени

выветрелости пород, характера выветрелости, конструктивных особен-

ностей сооружения и т. д.

Создание защитных покрытий на поверхности горных пород с помощью различных материалов — гудрона, бетона, цементного раствора,

глины — зависит от преобладающих факторов выветривания.

Например, гудрон, цемент, геосинтетики и другие искусственные покрытия предохраняют породы от проникновения воды, но не защищают от влияния колебания температур. Хорошим изолирующим материалом является глина. Уложенная слоем, мощность которого равна глубине проникновения суточных колебаний температур, она становится хорошим водонепроницаемым покрытием, а сама мало изменяется под воздействием выветривания. Широко применяют гидроизоляцию котлованов, если они должны находиться в открытом состоянии какое-то время. В ряде случаев дно котлованов специально не доводят до проектной отметки.

Выветрившийся слой снимают непосредственно перед началом укладки фундамента.

Пропитывать породы можно жидким стеклом, гудроном, цементом.

Жидкое стекло используют для укрепления песчаных и песчано-глинистых пород. Гудрон дает лучшие результаты в щебенистых отложениях. Цементом можно хорошо скреплять трещины в скальных породах. Пески можно

пропитывать глинистой суспензией, что приводит к снижению водопроницаемости.

Нейтрализацию агентов выветривания из-за практических неудобств и дороговизны применяют сравнительно редко. Таким методом, например,

является насыщение фильтрующейся воды солями, которые она может растворять в данной породе. Такая вода уже теряет способность растворять такие соли. Действие подземных вод можно нейтрализовать дренажами.

Поверхностные воды отводят различного рода ливнестоками, нагорными канавами.

Строительные материалы и изделия необходимо изолировать от влияния агентов выветривания различными покрытиями — красками, I

лаками, штукатуркой, жидким стеклом, органическими пленками и т. д. В

строительстве следует использовать породы наиболее устойчивые к выветриванию.

ГЛАВА 21

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА

На земной поверхности постоянно дуют ветры. Скорость, сила и направление ветров бывают различны. Нередко они носят ураганный характер. Так, у Новороссийска на Мархотском перевале были зареги-

стрированы во время бури (норд-оста) скорости ветра, превышающие 50—60

м/с. Известны случаи, когда ураганные ветры достигали скорости свыше

60—70 м/с. Чтобы представить себе последствия таких ураганов, достаточно сказать, что уже при 16—18 м/с ветер может сорвать кирпичи с дымовых труб, черепицу с крыш, а при 19—21 м/с вырвать с корнями деревья.

Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной поверхности (выдувание или дефляция, обтачивание или корразия), перенос продуктов разрушения и отложения (аккумуляции) этих продуктов в виде скоплений различной формы.

Все эти процессы носят общее название эоловых.

Наиболее ярко эоловые процессы проявляются в пределах пустынь,

полупустынь, долин рек и морских побережий. В наши дни наглядное представление об этих процессах дают пыльные бури в степных районах.

Примером могут служить пыльные бури на Северном Кавказе, в Ростовской области и соседних территориях. В отдельные дни пыль закрывала небосвод,

повисала в воздухе желто-серыми тучами. В г. Ростов-на-Дону в дневные часы стоял полумрак. Пыль в ряде случаев полностью засыпала оросительные каналы, на дорогах образовывались заносы из пыли со снегом высотой 3—4 м. Многие лесные полосы превращались в холмы из пыли и снега.

Выдувание (дефляция) возникает в результате воздействия механи-

ческой силы ветра. Наиболее ярко этот процесс проявляется в районах,

сложенных рыхлыми или мягкими породами. От пород отрываются и уносятся частицы. Ветер выдувает котловины, борозды и траншеи в солончаках, суглинках, песках. Котловины выдувания могут иметь значительные размеры (рис. 75), например, длину до 140 км, ширину от 2 до

10 км. глубину 100—150 м.

Весьма интенсивно выдуваются почвенные слои в пределах пахотного слоя. Замечено, что выдувание значительно усиливается после нарушения дернового покрова, вырубки кустарников и деревьев.

Механическая сила ветра существенно влияет на здания и сооружения,

мягкие, но и твердые породы, превращая их в обломки различного размера.

Одновременно эти процессы порождают многие формы рельефа. Кроме отрицательных форм, образующихся за счет дефляции, эти процессы формируют причудливые формы положительного рельефа. В этом отношении особенно характерны различные останцы в виде столбов,

грибообразных форм, качающихся камней и т. д. (рис. 76). Останцы образуются в пустынных областях, сложенных слоями твердых пород,

имеющих различную сопротивляемость истиранию. и Эоловые отложения.

Перенос частиц ветром совершается во взве-июенном состоянии или путем перекатывания в зависимости от скоро-рти ветра и размера частиц.

Во взвешенном состоянии переносятся глинистые, пылеватые и тонкопесчаные частицы. В зависимости от скорости ветер уносит их на сотни и даже тысячи километров. Песчаные частицы переносятся в основном перекатыванием по земле, иногда они перемещаются на небольшой высоте.

При меньшей скорости ветра и других благоприятных условиях происходит отложение переносимого материала (аккумуляция). Так образуются ветровые (эоловые) отложения. Современные эоловые отложения на картах обозначают eoQiv- В большинстве случаев это накопления песка и пыли. Для строительства большое значение имеет закрепленность песков. По этому признаку песчаные накопления делят на подвижные (дюны, барханы) и

закрепленные (грядовые, бугристые) пески. Подвижные пески не закреплены корневой системой растений и под действием ветра легко перемещаются.

Дюны образуются по берегам рек и морей в результате навевания песка