2.3. Метаморфические породы образуются в глубоких зонах земной коры, перекристаллизацией магматических и осадочных пород. Влияют высокая температура, давление и раскалённые газы. Типы метаморфизма зависят от того, какая причина играет главную роль. При региональном метаморфизме наблюдается высокая температура и гидростатическое давление, захватывающее крупные массы пород. Контактовый метаморфизм имеет местное значение, развивается вдоль контакта каналов раскалённой магмы и не меняет химический состав пород. Динамометаморфизм имеет причиной тектоническое давление, повышающее температуру. Возникающая при этом трещиноватость облегчает проникновение в породу воды, происходит перекристаллизация и рост кристаллов в определённом направлении, образуется сланцевая текстура. Гидротермальный метаморфизм характеризуется внедрением в породу нового вещества водными растворами и газовыми эманациями.
3. Региональная геология, формации и фации.
3.1. Формациями называют естественный комплекс пород, формирование которого управлялось общим для них ходом тектонических процессов. Каждая формация характеризуется определёнными специфическими связями между составом и структурой пород, с одной стороны, и, с другой стороны, тектоническим режимом и климатическими условиями местности.
Регионом называется территория, характеризующаяся определённым типом формации. Изучением геологических условий отдельных регионов занимается региональная геология. Комплекс самих пород, образовавшихся в близких физико-географических условиях, называют генетическим комплексом, а совокупность условий, которые характеризуют природную обстановку образования пород, называют фацией. Например: старичная фация, русловая фация. Понятие фации обычно применяют в пределах одного и того же возрастного горизонта, в то время как генетический комплекс не связан с возрастом породы.
Неотектоника – зона тектонических воздействий в настоящее время – движение материков (дрифт): Индия вдавливается в Азию после отделения от Австралии. В инженерно-геологических регионах выделяют инженерно-геологические районы. Например, районы морских, речных, ледниковых отложений и т.п., а в пределах районов выделяют инженерно- геологические участки, т.е. территории с совершенно одинаковыми геологическими условиями.
3.2. Диагенез – стадия формирования свойств пород (грунтов), сводится физически к двум процессам: уплотнению и цементации.
Отчего происходит уплотнение? (1) От вышележащей толщи пород и, (2) от обжатия, если грунт вышел на поверхность и потом оказался под ледником.
Отчего происходит цементация? От действия гравитационных сил (Ньютон) и от электрических сил. В масштабе частиц силы Ньютона ничтожно малы, поэтому электрические силы лежат в основе процесса цементации (действуют на чрезвычайно малом расстоянии). На поверхности частиц, благодаря растворам солей, проявляются электростатические силы (ионы, катионы и анионы).
Цементация – процесс электростатического взаимодействия частиц, который сопровождается участием ионов растворённых в воде частиц. Происходит различно:
- коллоидно-химический тип (как магнит),
- два вещества перестраивают свои кристаллические решётки и создают единую непрерывную цепь атомов, называемую кристаллизационно-цементационными связями.
Морская вода – промежуточный тип связи, когда есть стремление к упорядочению, т.е. к положению с минимумом потенциальной энергии.
4. Основные типы грунтов и особенности строения грунтовых толщ.
4.1. Строители делят грунты на скальные и нескальные. Деление условное – как взбалтывать. Есть породы, которые в сухом состоянии подобны камню, например глинистый сланец. В СНиПе есть формльное определение полускальной породы: это такая порода, которая в отсутствии воды представляет собой типичную скальную породу, а при воздействии воды либо распадается, либо растворяется (гипс).
4.2. Все нескальные грунты всегда осадочного происхождения. Все магматические и метаморфические – скальные. Все нескальные породы образовались из скальных в результате выветривания. Элювием в генетическом отношении называют всякий нескальный и неперемещённый грунт (иногда неплохой).
Какой грунт элювий? Надо исследовать на сжимаемость и прочность.
Грунты, которые откладываются на новом месте, называются перемещёнными . Они рыхлые и слабые на большие глубины. Они наиболее плохие. И среди перемещённых грунтов самые неприятные – органические грунты. Чисто органические грунты образуются из остатков гниющих растений и животных (торф). Органические примеси, если их много, ухудшают свойства грунтов.
4.3. Если грунтовая толща однородна и изотропна, то уверенно применяют расчётные методы и гораздо больше доверия геологической разведке и лабораторным испытаниям. К сожалению, грунты редко бывают однородными. Самые однородные по составу – лёссы и окаменелые глины, но они боятся воды. На расстоянии 30 см свойства грунтов меняются в 1,5 – 2 раза. К неоднородности свойств добавляется геологическая неоднородность, положение границ, типы грунтов. Различают правильные параллельные и однородные грунты в пределах границ и беспорядочные отложения. В этом случае расчёты мало чего стоят и чрезвычайно неточные данные геологии, разведка и испытания не вносят ясность. В этом случае успехи механики грунтов и геологии остановились как перед барьером. Такие профили образуются когда река меандрирует. Метод оценки таких профилей предложил К.Терцаги: это пенетрация: когда сопротивление грунта забивке определяется отказом.
5. Основные строительные категории грунтов.
5.1. Крупнообломочные – трудно разрабатывать, цементация невозможна, сваи не идут.
5.2. Песчаные. Песок (крупный и мелкий): как объект производства работ и с точки зрения основания. Песок в откосе котлована – главным образом песок водонасыщенный. Вода стремится вытечь и оказывает на песок гидродинамическое действие. Если песок рыхлый и мелкий, то он течёт вместе с водой, следовательно инженеру надо знать крупность и плотность песка. С точки зрения забивки свай: если песок рыхлый, то идёт уплотнение окружающего грунта; если песок плотный, то свая ломается, т.к. встречает песок, идущий снизу. Сваи можно забивать только в рыхлые пески.
5.3. Пылеватые и глинистые грунты (глины, суглинки и супеси).
5.4. Пылеватые и глинистые грунты, прошедшие стадию раннего метаморфизма (алевролит – пылеватый, аргиллит – плотная, сцементированная кремнезёмом твёрдая глинистая порода, нет пластичности).
5.5. Ил – нет термина для грунтового основания. В СНиПе илом называют свежевыпавший глинистый осадок с влажностью выше предела текучести.
5.6. Торф – чрезвычайно сжимается, приблизительно в 2 раза. При низких напряжениях обладает большой упругостью. Способ выторфовывания – на торф отсыпают насыпь, потом бурят скважины и взрывают – торф выжимается.
5.7. Лёссы и лессовидные суглинки. Крупнопористый грунт из мелких пылеватых частиц. Типы цемента: глинистый и карбонатный. Просадка – отличается от осадки тем, что идёт катастрофически быстро.
5.8. Деградированный лёсс – т.е. лёсс, потерявший свою макропористую структуру (пылеватый суглинок).
5.9. Окаменелые глины – известковистые глины (мергели), сверхплотные глины (аргиллит).
5.10. Ленточные глины – характерны для северных районов (С.-Петербург, Новгород, Вологда). Имеют характерную структуру.
6. Основы гидрогеологии.
Вода – минерал. Классификация, закон движения подземных вод, коэффициент фильтрации, требования к питьевой и промышленной воде, агрессивность к бетону и металлу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В связи с тем, что решения механики грунтов неточные, приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из того, что нам известно об истории происхождения и формирования грунтовых оснований. Геологи работают сдельно (от глубины и прочности). Нужны тщательность и бдительность, т.к. нужно учитывать возможную недобросовестность.
Для характеристики инженерно-геологических условий строительства важно чётко определить геологическое задание. Должны быть освещены:
1) Строение верхней части грунтовой толщи, участвующей, так или иначе, в работе сооружения. Назовём эту часть толщи активной. Активная толща имеет два слоя: прорезаемый фундаментом и подстилающий фундамент. Прорезаемая толща определяет собой условия производства работ, устойчивость против размыва и устойчивость против выпирания, т.к. является пригрузкой основания. Подстилающий слой, или собственно основание, определяет собой осадки сооружения и своей прочностью лимитирует предельную нагрузку на основание или несущую способность. Существует правило – сжимаемая толща примерно равна двойной ширине фундамента. Глубина бурения назначается из максимально возможного и из предыдущего опыта, примерно 2,5 – 3 ширины фундамента.
2) Типы и свойства грунтов, входящих в активную толщу.
3) Грунтовые воды активной толщи.
4) Тектоническая характеристика и современные геологические процессы в районе строительства.
Кроме того, обычно попутно освещаются при изысканиях такие вопросы, как: климат, рельеф местности, характер поверхностного стока, т.к. от этого существенно зависит организация работ (управление строительством).
2. Анализ результатов инженерно-геологических исследований даёт возможность рекомендовать тип фундамента и возможную глубину его заложения.