- •Содержание
- •Введение
- •1. Науки о Земле
- •1.1. Науки о веществе
- •1.1.1. Сведения по кристаллографии
- •1.1.2. Свойства распространенных минералов
- •1.1.3. Cведения о горных породах
- •1.2. Задачи базовых геологических наук
- •1.3. Задачи геофизических наук
- •2. Основные понятия геохимии
- •2.1. Внутренние факторы миграции элементов
- •2.2. Внешние факторы миграции элементов
- •3. Эндогенные процессы
- •3.1. Источники внутренней энергии Земли
- •3.2. Представления об эндогенных процессах
- •3.3. Представления об образовании эндогенных месторождений полезных ископаемых
- •3.4. Опасные следствия эндогенных процессов
- •4. Экзогенные процессы
- •5. Основы гидрогеологии
- •5.1 Общие сведения
- •5.2. Понятия динамики подземных вод
- •5.3. Понятия гидрогеохимии
- •5.4. Техногенные нарушения подземных вод
- •6. Основы инженерной геологии
- •6.1. Типы грунтов
- •6.2. Общие физические свойства горных пород
- •6.3. Механические свойства горных пород
- •6.4. Опасные инженерно - геологические процессы и явления
- •7. Основы почвоведения
- •7.1. Состав почв
- •7.2. Строение почв
- •7.3. Типы почв
- •7.4. Деградация почв
- •Заключение
- •Литература
6. Основы инженерной геологии
6.1. Типы грунтов
В инженерной геологии решается широкий круг геологических задач, связанных с оценкой природных условий строительства дорог, зданий и сооружений, производства горных работ /Бондарик, Ярг, 2007/.
В инженерной геологии анализируются приповерхностные образования - грунты (почвы-грунты) и подстилающие их горные породы. Для них определяют физико-механические (прочностные) свойства: плотность, влажность, пористость, фильтрационные свойства, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, модуль сдвига, пластичность, морозостойкость, набухаемость, сжимаемость и др. Эти данные лежат в основе проектирования строительства дорог, зданий и сооружений. Инженерно-геологические изыскания проводятся в комплексе с гидрогеологическими и гидрологическими исследованиями. Они проводятся для оценки динамики и агрессивности подземных вод к строительным материалам; вероятности негативных процессов (оползни, карст, суффозия и др.) в связи с климатическими явлениями.
Наиболее распространена общая инженерно-геологическая классификация грунтов, согласно которой они разделены по прочности связей между их минеральными частицами на два класса - породы с жесткими связями и без таковых (таб. 6.1.1.). Показателями для инженерно-геологической оценки пород с жесткими кристаллическими связями являются механическая прочность, крепость и стойкость, а для пород без жестких связей - степень их сжимаемости, консистенция, фильтрационные свойства и сопротивление сдвигу. Внутри каждого класса выделены группы по генетическому признаку, подгруппы - по петрографическому признаку, далее типы, подтипы, виды и разновидности по инженерно-геологическим показателям. Грунты, сложенные породами первого класса менее распространены по сравнению с грунтами, представленными породами второго класса.
Таблица 6.1.1
Два класса пород, слагающих грунты
I. Класс пород с жесткими связями (скальных) |
II. Класс пород без жестких связей
|
1. Группа магматических пород |
1. Группа осадочных несцементированных пород |
2. Группа метаморфических пород |
2. Группа почв |
3. Группа осадочных сцементированных пород |
3. Группа искусственных грунтов |
В класс пород с жесткими связями входят твердые и прочные породы. В строительной практике их принято называть скальными и полускальными породами. Под действием внешних нагрузок от инженерных сооружений они ведут себя как твердые, упругие, практически несжимаемые тела. Нарушенные между минеральными частицами жесткие связи не восстанавливаются. Не подверженные выветриванию скальные и полускальные породы способны выдерживать нагрузки от любых инженерных сооружений. При изучении пород с жесткими связями важно оценить степень, в которой они подвергались выветриванию, трещиноватость, морозоустойчивость и фильтрационные свойства, что в значительной мере определяет их инженерно-строительные свойства и надежность как грунтов. Класс пород с жесткими связями включает три группы: магматические, метаморфические и осадочные сцементированные породы.
Класс пород без жестких связей объединяет мягкие, пластичные и связанные породы и сыпучие породы с полным отсутствием связей минеральных частиц. Для пород этого класса характерна большая изменчивость свойств в зависимости от их состава, влажности, плотности и нарушения естественного сложения. К ним относятся группы:
осадочные несцементированные породы (глинистые, песчаные и крупнообломочные отложения);
почвы (тундровые, болотистые, подзолистые, черноземные и др.);
искусственные грунты (культурные слои; насыпные, наносные и искусственно измененные грунты).
Породы этого класса представляют собой трехфазную систему, включающую вещества в твердой фазе (минеральные частицы, зерна пород, органические вещества), жидкой (поровые растворы и гравитационные подземные воды) и газообразной, от соотношения которых могут зависеть инженерно-геологические свойства пород. Например, глинистые и пылеватые породы в сухом состоянии представляют собой твердые тела, обладающие довольно большой механической прочностью. Однако, при значительном увлажнении их механическая прочность резко снижается, они становятся мягкими, пластичными, а при очень большом увлажнении могут переходить в текучее состояние (неньютоновские жидкости). Инженерно-геологические свойства несцементированных песчаных, гравийных и галечниковых пород во многом определяются размерами, составом и соотношениями обломочного материала и заполнителя и плотностью естественного сложения.
Помимо общей инженерно-геологической классификации горных пород широко применяют различные специальные, отраслевые и региональные классификации (по гранулометрическому составу, плотности, пластичности, водопроницаемости, степени сжимаемости, коэффициенту крепости М.М.Протодьяконова, фильтрационным свойствам и пр.).