Инженерная геология. Методическое пособие

метаморфизм – преобразование породы на большой глубине под действие большого давления и температуры;

выветривание.

Литогенез осадочных горных пород

Литогенез осадочных горных пород можно рассмотреть применительно к данной схеме следующим образом:

Генезис осадочных пород называется седиментогенез (осадконакопление), который можно представить в виде следующих этапов:

Выветривание скальных пород и образование продуктов выветривания.

Транспортировка продуктов выветривания, во время которого частицы сортируются, дробятся.

Накопление продуктов выветривания на дне водоемов.

Диагенез (осадконакопление) осадочных горных пород тоже происходит в три этапа:

накопление и предварительное уплотнение осадка (ранний диагенез);

собственно диагенез – это дальнейшее уплотнение осадка, его литификация за счет дегидратации и перекристаллизации;

катагенез (поздний диагенез) – это преобразование химической структуры осадка под действием химических реакций.

Метаморфизм – под действием тектонических движений порода может опустится в зону метаморфии, где под действием температуры и давления преобразуется в слоистую структуру;

В результате обратных тектонических движений порода может попасть в зону выветривания, где разрушается под действием солнца, температуры и воды.

Генетические типы четвертичных пород

Элювиальные грунты – образуются как продукт выветривания коренных пород. Они обладают неоднородностью состава и часто подлежат удалению при строительстве. В зависимости от состава породы (глина, известковая масса) образуются сланцы, глины, известняки.

Делювиальные грунты – образуются в результате смыва с водораздела или верхней части склона более легких компонентов грунта (глинистые и пылеватые частицы, мелкий песок). Делювиальные грунты – глинистые, неоднородные по составу, часто бывают обводнены и недостаточно устойчивы.

Коллювиальные грунты – образуются в результате склоновых гравитационных процессов, их мощность невелика.

Пролювиальные грунты – образуются в результате смыва и переноса поверхностных отложений временными дождевыми и снеговыми потоками.

Аллювиальные грунты – представляют собой продукт переноса и отложения наносов рекой. Их состав и свойства различны для горных и равнинных рек. Аллювий горных рек, как правило, состоит из валунно-галечникового хорошо окатанного и отсортированного материала.

Грунты ледникового происхождения – бывают геолого-генетических разновидностей: моренные, водно- и озерно-ледниковые.

Озерно-болотные отложения относятся к биогенным и представлены торфом, сапропелем, заторфованным болотным мергелем. Общей чертой этих грунтов является их высокая влажность, большая влагоемкость и малая несущая способность.

Грунты эолового происхождения. К ним относятся барханные пески пустынь, дюнные пески побережий озер и морей и некоторые виды лессовых отложений. Все эти грунты характеризуются невысокой связью, легким или пылеватым гранулометрическим составом, большой однородностью, а пески – хорошей отсортированностью.

Грунты морского и лагунного происхождения возникли в результате аккумуляции осадков. Характерными грунтами здесь являются глины, суглинки, илы с прослойками солей.

Составные части грунтов

В естественном виде грунты представляют собой трех фазную систему, состоящую из жидкой, твердой и газообразной фазы, которая изучается по направлениям: минеральный состав, гранулометрический состав, структура.

Минеральный состав грунтов

По минеральному составу грунты можно разделить на группы:

Группа – первичные минералы нерастворимы в в оде;

Группа – вторичные минералы нерастворимые в воде;

Группа – вторичные минералы растворимы в воде;

Группа – органические и органоминеральные соединения.

К первичным минералам относятся минералы материнских магматических пород с неизмененным химическим составом.

Вторичные минералы получаются из них путем химических преобразований, происходящих в процессе диагенеза при условии наличия мельчайших частиц породы, они имеют более слабые химические связи и поэтому химически более агрессивны.

Минералы первой группы (кварц, полевые шпаты, роговая обманка) в общем виде имеют большие размеры частиц, следовательно высокую водопроводимость, высокие механические качества (щебень, галька, гравий, песок).

Вторая группа минералов представляет глинистые грунты, состоящие из вторичных минералов скальных пород после химических преобразований. Общие свойства: высокая гигроскопичность, пластичность, химическая агрессивность.

По эти и другим признакам минералы этой группы делятся на 3 вида:

Монтмориллононит (инколлоидные глины);

Иллит (гидрослюды;

Каолининит.

Минералы I группы имеют темную окраску (Са, Mg, Fe) и имеют пакетное строение кристаллической решетки, причем расстояние ионами внутри пакета меньше, чем между пакетами, куда и проникают молекулы воды, раздвигая эти слои, что приводит к набуханию грунта.

Минералы группы каолинита. Сюда входят: каолинит, галлаузит, диккит и накрит. Характерными для минералов этой группы является одинаковый химический сосав, прочная и относительно малоподвижная кристаллическая решетка, небольшое набухание при увлажнении и невысокая обменная способность.

Минералы группы монтмориллонита. К этой группе относятся монтмориллонит,, нонтронит и др. Разновидности отличаются составом катионов в кристаллической решетке. Особенностью строения кристаллической решетки монтмориллонита является более слабая связь между пактами, что обуславливает значительно большую гидрофильность и набухаемость монтмориллонита по сравнению с каолинитом.

Гидрослюды. В группу гидрослюд входят продукты различной степени гидратации слюд (илит, глауконит, гидромусковит, гидробиотит и др).

Минералы этой группы отличаются от двух предыдущих изменчивостью химического состава и по своим свойствам занимают промежуточное положение между группами каолинита и монтмориллонита.

К минералам III группы относятся водорастворимые соли – хлориды, сульфаты, карбонаты.

В песчано-глинистых грунтах упомянутые выше минералы могут встречаться в виде хорошо-, средне- или слаборастворимых солей, находящихся в виде прослоев, пропластков, стяжений, конкреций или рассеянных по всему объему грунта.

В случае, если в грунте содержится более 0,3% растворимых солей, то грунт считается засоленным.

К IV группе относятся органические и органоминеральные соединения, часто встречающиеся в грунтах, находящихся в условиях избыточной влажности (озерно-болотные, пойменные, старичные, лиманные).

Органические остатки, встречающиеся в грунтах, в большинстве случаев растительного происхождения. Они присутствуют в виде примесей, прослойков, примазок.