Химические и органогенные породы

Инженерно-геологическому изу­чению карбонатных пород уделя­ется особое внимание в связи с их способностью карстоваться. Деталь­ное изучение закарстованных мас­сивов проводится в связи с гидро­техническим, дорожным, промышленно-городским строительством, с разработкой месторождений полез­ных ископаемых и строительством подземных сооружений. Наиболее широко распространенными пред­ставителями карбонатных пород яв­ляются известняки и доломиты.

Известняки. Наиболее проч­ные - мелкозернистые известняки (их временное сопротивление сжа­тию достигает 100 МПа). Прочность крупнозернистых известняков ко­леблется в очень широких пределах (от 70 до 25 МПа). Наименее проч­ные известняки - ракушечники (со­противление сжатию – 2 - 3 МПа, а во многих случаях - меньше 1 МПа). Для известняков характерна трещиноватость.

Доломиты, наряду с известня­ками, являются широко распростра­ненными породами карбонатного комплекса. Состав доломитов ока­зывает существенное влияние на их прочность. Чистые разновидности этих пород характеризуются вели­чиной о_сж = 100 МПа, известковистые доломиты имеют прочность о_сж = 80 МПа, а глинистые - о_сж =  60 МПа. Большое влияние на проч­ность доломитов оказывает микротрещиноватость.

Сульфатные породы - это гипс (CaS0₄ • 2 Н₂0), который часто встречается с ангидритом (CaS0₄). Ангидрит в соприкосновении с во­дой легко гидратирует и переходит в гипс, причем это сопровождается значительным увеличением объема, с чем часто связаны механические деформации в соседних породах и кровле.

Галоидные породы (галит (NaCI)) имеют ограниченную воз­можность их использования в инже­нерно-строительных целях.

Осадочные сцементированные слаболитифицированные породы

В природе широко распростра­нены осадочные сцементированные слаболитифицированные породы крем­нистого и карбонатного состава (ди­атомиты, мел, мергель и др.), которые характеризуются наличием сла­бых кристаллизационных связей. Эти связи не прочны, и при их разрушении водонасыщенные породы способны перейти в пластическое состояние.

Несвязные породы

Группа обломочных несцемен­тированных пород делится на две подгруппы:

Крупнообломочные и песчаные. Крупнообломочные породы состоят в основном из угловатых или окатанных обломков горных пород размером более 2 мм, имеющих преимущественно полимерный со­став. Они могут быть подразделены по крупности и форме обломков на каменистые и валунные, щебенча­тые и галечные, дресвяные (хряще­ватые) и гравийные грунты. Поры в крупнообломочных грунтах могут быть свободными или заполненны­ми пылеватым или глинистым мате­риалом. Наличие или отсутствие такого заполнителя пор резко сказы­вается на инженерно-геологических особенностях всех типов крупнооб­ломочных пород. В случае отсутст­вия мелкозернистого материала они обладают высокой водопроницаемо­стью, причем движение воды носит часто турбулентный характер. Крупнообломочные грунты с запол­нителем могут иметь небольшую водопроницаемость, величина кото­рой определяется составом заполни­теля. Присутствие заполнителя так­же снижает угол внутреннего тре­ния. Поэтому при дальнейшем подразделении крупнообломочных пород необходимо в первую очередь выделить валунные (каменистые), галечные (щебнистые) и гравийные (дресвяные) с заполнителем и грун­ты без заполнителя.

Форма обломков крупнообло­мочных пород, размер и характер заполнителя определяются их гене­зисом. Их инженерно-геологические особенности различны. Например, пролювиальные крупнообломочные породы (и отложения конусов выно­са и особенно селевые образования) характеризуются очень слабой от-сортированностью и слабой окатан-ностью обломков. В них наряду с крупным валунником, галечником и гравием содержится песчаный, пылеватый и глинистый материал, за­полняющий промежутки между крупными обломками. Общая по­ристость рассматриваемых крупно­обломочных пород может быть очень низкой (15 - 20 %). Уплотне­нию и увеличению прочности мате­риала, кроме разнородности меха­нического состава, способствует глубокое и длительное просыхание с образованием прочных цементаци­онных связей между обломками.

Образование морских крупнооб­ломочных пород связано с разруше­нием берегов в процессе абразии. Постоянное воздействие прибоя обусловливает хорошую отсортированность морских галечников. Как правило, они имеют небольшое ко­личество заполнителя и высокую водопроницаемость. Практически несжимаемые, они вместе с тем могут обладать пониженным сопро­тивлением сдвигу, вследствие того, что округлые гальки имеют глад­кую, отшлифованную поверхность. Другие генетические типы крупно­обломочных пород имеют свои инженерно-геологические особен­ности.

Песчаные породы. Инженерно-геологические особенности песков во многом определяются их генези­сом. Сравним некоторые из генети­ческих типов песков.

Среди наиболее распространен­ных аллювиальных песков встре­чаются различные по гранулометри­ческому составу разновидности, от­личающиеся структурно-текстур­ными особенностями и инженерно геологическими свойствами. Во многом это определяется их фациальной принадлежностью.

Общей характерной чертой ру­словых песков является закономер­ное изменение их дисперсности. По продольному профилю реки вниз по течению уменьшаются размеры зе­рен песка и одновременно с этим повышается его однородность. Не­высокая дисперсность русловых песков, их достаточно хорошая отсортированность и окатанность, пре­обладающее среднее и рыхлое сло­жение обусловливают значительную водопроницаемость, величина кото­рой в горизонтальном направлении обычно выше, чем в вертикальном.

Пойменные и старинные пески представлены главным образом мел­ко- и тонкозернистыми и пылеваты-ми песками, горизонтально, косо-или линзовидно-слоистыми, содер­жащими примесь глинистого и ор­ганического материала. Эти пески имеют меньшую величину водопро­ницаемости по сравнению с русло­выми, сжимаемость их значительно выше.

Флювиогляциальные пески представлены различными по дис­персности разновидностями (преоб­ладают крупно-, средне- и мелко­зернистые), содержащими, как пра­вило, то или иное количество гру­бообломочного материала. Среди флювиогляциальных широко разви­ты зандровые пески, которые пред­ставлены всеми разновидностями, причем среди них преобладают мел­кие пески и пески средней крупно­сти. Зандровые пески могут слагать площади в сотни тысяч кв. км. Их пористость достаточно высокая: у гравелистых песков – 40 - 41 %, у мелких – 40- .46 %, у пылеватых – 42 - 51 %. Величина коэффициента фильтрации флювиогляциальных песков не превышает 10 м/сут., у мелких - 2,5, у пылеватых -1 м/сут. Угол естественного откоса флювиогляциальных песков в воз­душно-сухом состоянии изменяется от 30° до 40°, под водой он снижает­ся до 24° - 33°.

Морские, эоловые пески и плывуны. Пески различных генети­ческих типов под влиянием гидро­динамического давления могут пе­реходить в плывунное состояние. Кроме того, А. Ф. Лебедевым были выделены «истинные плывуны» как особый тип грунтов, для которого характерны плывунные свойства. Истинные плывуны довольно разно­образны по минеральному и грану­лометрическому составу, но для них характерно содержание органиче­ского вещества, которое по отноше­нию к глинистой фракции составля­ет 5 - 35 %. Несущая способность истинных плывунов, определенная в полевых условиях, исключающих движение и выпирание, достигает 0,8 МПа. Водоудерживающая спо­собность истинных плывунов дохо­дит до 240 %. Их водопроницае­мость мала: К = п • 10^-4 - 10^-5. Большая водоудерживающая спо­собность и малая водопроницае­мость истинных плывунов делают невозможным осушение их обыч­ным способом водопонижения. Ис­тинные плывуны обладают наи­большей величиной деформации по сравнению с другими породами. Особенно опасны они при их значи­тельной естественной влажности.