Основные определения

Массив

Рис. 9. Подразделение покровной толщи Земной коры в строительных и геологических целях: 1 – покровная толща – грунты (поверхностные рыхлые образования): 1а – верхняя часть рыхлых отложений (водоизмененная), 1б – неизмененные рыхлые отложения; 2 – коренные (материнские) породы (скальные): 2а – зона выветрелой породы, 2б – породы, не затронутые выветриванием; 3 – уровень подземных вод (ненапорные и напорные).

Покровная толща представлена в основном твердыми продуктами (частицами) физического и химического выветривания горных пород с различной степенью их увлажнения (плотности), примесью органических остатков и содержанием того или иного количества воздуха или других газов (фаз). Под влиянием климата (температуры, биологических и других факторов) рыхлые осадки подвергаются дальнейшему видоизменению (1а).

Грунт не может быть отнесен по своему составу и свойствам ни к твердым или газообразным веществам, ни к жидкостям. Грунт – сложное многофазное тело, чем это обычно себе представляют.

Грунт – комбинация ряда веществ (2-4 фаз) с резко различными свойствами, находящихся в этих трех состояниях (твердые, жидкие, газообразные). Даже в твердой фазе, которая характеризуется в природе совокупностью отдельных (мелких и крупных) элементов, грунт по своим свойствам резко отличается от истинно твердых тел. Они сложены из бесчисленного количества отдельных частиц. Поэтому прочность и условия работы грунтов (в основании сооружений, как среды или материала) зависят от совокупного действия этих частиц (скелета) и одновременно от взаимодействия в грунте его твердой, жидкой (воды) и газообразной (воздуха) фаз.

Свойства грунтов и их природа варьируют в очень широких пределах. Поэтому инженер, связанный с грунтами, должен иметь ясное представление об происхождении (генезисе), основных свойствах грунтов в природной залегании и возможном их изменении во времени (постгенезисе).

Такой подход к изучению грунтов, оценки их свойств, поведения во времени и положен в основу Российской научной школы – генетический: учет генезиса + постгенезиса.

Генетический подход

Состав, строение, свойства зависят от: генезиса + диагенез (постгенез). Грунт (породы) рассматривается как сложная система:

• многокомпонентная (многофазная: двух-, трех-, четырехфазная);

• динамичная, то есть изменяющаяся во времени и в пространстве.

Природный массив горных пород (карьер)

Рис. 10. Типы природных массивов: 1 – основной массив (ярус), 2 – покровный массив (ярус), 3 – подстилающий слой (основание), 4 – верхняя бровка, 5 – нижняя бровка, 6 – уступ,  - угол наклона борта (уступа)

Структурно-тектонические группы ярусов:

• тектонически ненарушенная;

• тектонически нарушенная.

Границы массива устанавливаются по комплексу геоморфологических, геолого-структурных, геодинамических признаков.

Техногенный массив – отвал (сыпучий, сыпуче-связный материал). Состояние массива горных пород определяют: выбор модели деформирования; схема расчета устойчивости; виды возможных деформаций; методы контроля деформаций; методы направленного воздействия на массив.

Рис. 11. Схема техногенного массива: 1 – техногенный массив (отвал), 3 – основание

Поперечный разрез карьера

Рис. 12. Схема поперечного разреза карьера: а – фактический, б – условный

22