Кимкина Михайловна - Инженерная геология. Методическое пособие

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.

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.

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.

Органические вещества существенно влияют на физико-механические свойства песчано-глинистых грунтов, придавая им большую гидрофильность, которая обуславливает их высокую влагоемкость, пластичность, липкость, набухание, большую сжимаемость, малую прочность и низкую несущую способность, замедленное размокание и большую длительность осадки грунта под нагрузкой.

Было установлено строение глинистой частицы, в центре ее находится минеральная частица, имеющая заряд. Вокруг нее формируется слой прочно связанной воды в виде диполей.

Глинистая частица, свободная от прочно связанной воды называется ядром.

При наличии слоя прочно связанной воды она называется гранулой, а сам слой называется адсорбированным. Вокруг адсорбированного слоя формируется второй неплотный слой диполей воды, который называется диффузионный слой, а частица вместе с диффузионным слоем имеет завершенный вид и называется мицелла.

Несколько глинистых частиц, подходя близко друг к другу могут взаимодействовать, образуя единый диффузионный слой, в результате чего образуется агрегат, который по мере вовлечения других частиц увеличивается в объеме и, в конце концов, выпадает в осадок.

В связи с этим рассматривают свойства глинистых частиц:

коллоидной частицей – называется частица, способная находиться длительное время во взвешенном состоянии;

коагуляция – это процесс образования агрегатов коллоидных частиц и выпадение их в осадок. Различают электролитную, механическую и тепловую коагуляцию;

пептизация – процесс, обратный коагуляции, т.е. процесс перехода осадка в коллоидный раствор, в результате разрушения агрегатов частиц под действием встряхивания или других причин;