3. Характеристика основних типів грунтів

3.1. Класифікація грунтів

3.3.1. Види класифікацій

Загальні класифікації мають задачу по можливості охопити усі найпоширеніші типи гірських порід і охарактеризувати їх як ґрунти. Вони повинні бути побудовані на генетичній основі. Причому під генетичною основою слід розуміти не тільки саме виникнення породи, але і подальші зміни, які вона зазнала за все своє «геологічне життя». При такий будові загальні класифікації ґрунтів виявляються можливими зв’я­зати інженерно-геологічні властивості гірських порід з їх генетичними особливостями і прослідити зміну цих властивостей від однієї групи ґрунтів до іншої. Загальні класифікації ґрунтів є тією основою, на якій повинна будуватися вся решта класифікацій.

Загальна класифікація доповнюється іншими класифіка­ціями ґрунтів. Ці класифікації розвивають загальну класи­фікацію, виділені типи порід підрозділяються на види вже виходячи з певних кількісних показників. Головне полягає в тому, що класифікації детально розчленовують окремі типи ґрунтів поодинці або декількома ознакам, і тим самим дозволяють перейти від загальної оцінки по­роди до її конкретної характеристики.

Разом із загальними, можна ще виділити регіональні і галузеві класифікації. Регіональні класифікації розглядають ґрунти стосовно певної території; при побудові їх виходять з уявлень про геологічні формації і фації. В основі ре­гіональних класифікацій ґрунтів повинне полягати віковий і гене­тичний підрозділ порід, що зустрічаються на даній території.

Галузеві класифікації ґрунтів складаються стосовно до запитів певного виду будівництва (гідротех­нічного, дорожнього, при використовуванні ґрунтів як підґрунтя спо­руджень і т. д.). Правомірність існування таких класифікацій є спірною, оскільки інженерно-геологічні особливості порід залишаються незмінними незалежно від того, в якій меті вони досліджуються. Регіональні і галузеві класифікації базуються на загальній класифікації ґрунтів. Загальна класифіка­ція ґрунтів є основою для всіх інших класифікацій. Розгляд взаємозв'язку між гірськими породами навіть у найзагальнішому вигляді дасть можливість виділити групи гірських порід різного генезису, на базі яких будуватися загальна клас­ифікація ґрунтів. Це - магматичні, метаморфічні, осадові зцементовані, хімічні і органогені, оса­дові незцементовані породи і штучні ґрунти. Подальша деталізація їх генетичних і петрографічних особливостей дозволить при складанні загальної класифікації ґрунтів про­вести підрозділ вказаних груп на підгрупи і типи порід, а також у деяких випадках провести необхідне об'єднання близ­ьких між собою груп у більш високі таксономічні одиниці.

3.3.2. Загальна класифікація грунтів

Утворення структурних зв'язків у породі - це тривалий історичний процес, що розвивається протягом всього періоду формування і існування породи. Виникнення їх відбувається під впливом процесів викристалізації, старіння, конденсації з'єднань або у результаті адсорбції, пропит­ки, міграції, кристалізації яких-небудь цементуючих речовин і навколишнього середовища. Під впливом цих процесів змінюються фактори, від яких залежать структурні зв'язки і, отже, вони самі.

У момент утворення гірських порід (охолодження магми, перекристалізація при метаморфічних процесах, осадконакопичення і т. д.) в них виникають так звані первинні структурні зв'я­зкі. На подальших стадіях геологічного життя породи під впливом ущільнення, розчинення, звітрювання, інфільтрації розчинів і інших процесів в ній відбувається зміна складу і будови, унаслідок чого змінюються і трансформуються первинні і виникають нові (вторинні) структурні зв'язки. Таким чином, структурні зв'язки, з одного боку, є своєрідним індикатором, що відображає особливості порід і впливу на них природних процесів, а з іншою - впливають на властивості порід. Тому доцільно при побудуванні загальної класифікації ґрунтів враховувати характер структур­них зв'язків у породах. Всі породи підрозділяються за нею на два класи: скельні ґрунти, що мають жорсткі

кристалізаційні зв’язки, і дисперсні (рихлі) ґрунти, у яких такі зв'язки відсутні. Клас скельних ґрунтів об'єднує усі гірські породи з жорсткими зв'язками кристалізації; між частинками існує такий самий тип зв'язків, як і усередині частинок; структурні зв'язки мають хімічну природу. В більшості випадків ковалентні зв'язки перевищують іонні, внаслідок чого породи мають високу міцність, яка мало змінюється при водонасиченні. Лише у тому випадку, коли в породах переважаючим типом стають іонні зв'язки породи придбають значну розчинність.

В класі мерзлих ґрунтів очолюючи роль серед структурних зв'язків належить сингенетичним або епігенетичним формаціям льоду. В цьому випадку в дисперсних породах виникають зв'язки водневого характеру які теж відносяться до зв'язків хімічної природи, але за своєю міцністю вони значно менше ніж ковалентні і іонні зв'язки. Структур­ні зв'язки у мерзлих дисперсних ґрунтах інші, ніж внутричасткові, вони менш міцні. Головною їх особливістю є швидка реакція на температурну дію. При пониженні температури міцність структурних зв'язків зростає, при підвищенні і переході температури через нуль, структурні зв'язки виниклі у зв'язку з утворенням льоду, зникають, і порода є «не мерзлою».

В клас дисперсних ґрунтів об'єднуються породи, у яких переважають структурні зв'язки фізичної природи: моле­кулярні, іонно-електростатичні, капілярні, магнітні. Ці зв'язки значно менш міцні, ніж зв'язки хімічної природи усередині мінеральних частинок і в скельних ґрунтах. Для порід класу дисперсних ґрунтів характерна невисока міцність, яка сильно змінюється при водонасиченні.

Відповідно до висловлених принципів побудови загальної класифікації ґрунтів групи і підгрупи порід виділяються по їх генезису і постгенетичним процесам, типи - по петрографічних особливостях порід. Всього виділено 6 груп порід.

Клас скельних ґрунтів об'єднує: магматичні, метаморфічні, осадові зцементовані і штучні ґрунти. Магма­тичні і метаморфічні породи підрозділені на підгрупи по генезису. Серед осадових зцементованих порід виділяється підгрупа хімічно осаджених і органогенних порід, включаючи кременисті, карбонатні, сульфатні і галоїдні породи, і підгрупа уламкових зцементованих порід, об'єднуюча крупно -, дрібноуламкових, пилуватих і глинястих ґрунтів; в цьому випадку так само дотриманий генетичний принцип, оскільки враховуються разом з генезисом і постгенетичні процеси. Штучні ґрунти підрозді­ляються на дві підгрупи, які виділяються за способом перетворення породи у скельний ґрунт, що в значній мірі визначає особливості самої породи.

В класі дисперсних ґрунтів як окремі групи виділя­ються осадові незцементовані і штучні ґрунти. Перша група утворилася під впливом природних процесів, друга - в результаті діяльності людини. Крупноуламкові, піщані, лесові і глинясті породи - це продукти процесу звітрювання. По своєму генезису вони різноманітні: елювіальні, пролювіальні, алювіальні, озерні, льодовикові, морські і ін. Кожний генетичний тип має свої особливості. Але головне - елементи, що складають ці дисперсні ґрунти, визначаються розвитком і характером процесу звітрювання.

Фізичне звітрювання у початковій стадії розвитку веде до утворення уламків гірських порід, внаслідок чого формуються крупноуламкові ґрунти. При інтенсивному розвитку фізичного звітрювання роздрібнення доходить до мінеральних зерен і обмазує піщані породи. При хімічному звітрюванні відбувається подальша диспергація речовини, яка відбувається в результаті руйнування первинних мінералів і утворення вторинних; серед останніх велике значе­ння мають глинясті мінерали. Продукти хімічного звітрювання у більшості випадків, потрапляючи у водоймища, утворюють іли, з яких в результаті процесу діагенезу виникають глинясті або лесові породи. Це визначається співвідношенням у породі глинястих мінералів з первинними мінералами, які можуть мати різну дисперс­ність, від крупного піску до дрібного пилу.

Таким чином, дисперсність осадових незцементованих порід, що змінюється у широкому діапазоні, від крупних уламків до глинястих частинок, є не тільки одним з їх петрографічних показників але і свідчить про умови генезису їх структурних (гранулометричних) елементів. Підрозділяючи осадкові незце­ментовані породи на підгрупи по їх дисперсності ми зберігаємо

Своєрідними утвореннями є торф і сапропелі, які краще розглядати як різновиди фітогенних порід. Група штучних ґрунтів у класі «дисперсні ґрунти» під­розділяються залежно від дії людини на п'ять підгруп.

Кількісні зміни, що відбуваються у породах під впливом природних процесів, призводять до переходу одного типу гірських порід в іншій. Наприклад залежно від поєднання у породі глинястих мінералів і карбонатних частинок можна скласти такий ряд: глина, вапнякова глина, мергель, мергелистий вапняк, вапняк. Не всі ці різновиди гірських порід знайдуть віддзеркалення у загальній класифікації ґрунтів. З п'яти до неї будуть включені три: глина, мергель, вапняк - породи, які якісно відрізняються один від одного.