Лекции по инженерной геологии

     Различают структуру: 1. зернистую (полнокристаллическую); 2. полукристаллическую ; 3. стекловатую.

     По  величине кристаллов породы делятся  на: крупнозернистые – более 5 мм; среднезернистые – 5…1 мм.; мелкозернистые – менее 1 мм (см.рисунок 3).

     Текстура  характеризует пространственное расположение составных частей. Различают:

     1. массивную текстуру (плотное расположение кристаллов);

     2. полосчатую текстуру (чередование  различных участков);

     З. шлаковую текстуру (содержание пустот видимых глазом).  

        

     Рисунок 3 - магматические  горные породы под  микроскопом 

      

     5.3 Основные виды  магматических пород

     К основным глубинным горным породам, применяемым в строительстве  относят:

     Гранит – имеет полнокристаллическую зернистую структуру. Цвет от светло-серого до красного. Состоит из минералов: полевого шпата (60%), кварца (40%). Текстура массивная; ? = 2600…2700 кг/м³. Устойчив к выветриванию. Хорошо поддается обработке. Используется для облицовки зданий, фундаментов, волнорезов, изготовления ступеней.

     Сиенит – основным минералом является ортоклаз и немного слюды, структура менее зернистая. По прочности и плотности близок к граниту, r=2600…2800 кг/м³. Хорошо полируется, но менее стоек к выветриванию. Применение как у гранита.

     Диорит – полнокристаллическая зернистая структура, цвет от светло-серого до темного. Основой является пламоклазы 75 %, роговая обоманка. Текстура массивная, r=2800…3000 кг/м³. Хорошо полируется. Характеризуется высокой морозостойкостью. Применяется для покрытий и облицовки.

     Габбро – полнокристаллическая крупнозернистая структура (см.рисунок 4). Состоит из полевого шпата и авгита. Цвет серый, темно-зеленый и черный, r = 2900…3300 кг/м³. Применяется для покрытия дорог, облицовки и приготовления щебня.  

     

     Рисунок 4 - флазерное габрро   

     К основным излившимся горным породам  относят:

     Кварцевые порфиры – это аналог гранита. Структура порфировая - в стеклова-той массе содержатся вкрапления, которые понижают прочность и стойкость против выветривания; r=2400…2650 кг/м³. Окрашен в желтовато-серые тона. Применяется как облицовочный камень.

     Базальт – в минеральном отношении аналог габбро. Представляет собой черную мелкокристаллическую породу; r =3300-3000 кг/м³. Применяется как строительный камень, литье. Обладает высокой вязкостью, мало натирается. Пемза – пористая порода (до 80% объем пор). Это вулканическое стекло, которое образовалось при быстром охлаждении лавы на воздухе, сопровождающееся бурным выделением гaзa; R=500 МПА. Характеризуется морозостойкостью и водонепроницаемостью, является хорошим стекло изоляционным материалом. Применяют как щебень, песок, абразивный материал.

     Вулканические туфы – пористая порода, образовавшаяся в процессе уплотнения вулканического пепла; r=750…1400кг/м³.Обладает высокой морозостойкостью. Из туфовых пород выпиливают камни правильной формы для кладки стен; изготавливают щебень. 

     5.4 Осадочные горные  породы

     Любая порода на земной поверхности подвергается действию атмосферных осадков. В результате прочные породы разрушаются, образуя мелкие обломки. Продукты разрушения переносятся водой, ветром. Осаждение и накопление продуктов приводит к образованию осадочных пород, которые в зависимости от условий образования делятся на следующие группы: обломочные, органогенные (полученные в результате жизнедеятельности и отмирания организмов) и химогенные.

     Структура – каждый вид породы имеет свою структуру, присущую только ей. Для рыхлых пород характерны обломочные структуры, для сцементированных – брекчиевидные и т.п.

     Пористость  – типична для всех видов пород. Поры бывают мелкие, крупные и в виде каверн. Общая пористость может быть: например, суглинки – 40…50%, пески – 35…40% и т.п. В порах могут располагаться вода, газ, органический материал.

     Слоистость  – осадочные породы залегают в виде слоев, которые образуются в процессе периодического накопления осадков в водной и воздушной среде.

     При резком различии слоев по составу  более или менее постоянной мощности и сравнительно большой занимаемой площади слои называют пластами. В таких случаях слои обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями, которые называют плоскостями напластования, верхнюю плоскость называют – кровлей, нижнюю – ложе, а расстояние между ними – мощностью слоя.

     Породы обломочного происхождения состоят из обломков механического разрушения магматических и метаморфических образований, а также ранее созданные осадочные породы. Основными признаками обломочных пород является деление па рыхлые и сцементированные. Грубые обломки разделяют на угловатые и окатанные. Угловатые (глыбы, щебень) и окатанные (валуны, галька, гравий).

     К обломочным относят песчаные и глинистые  породы. Песчаные разделяются по крупности зерен на крупные 2…0,5 мм, средние 0,5…0,25 мм, пылеватые менее 0.1 мм . Происхождение песка – речное, ветровое, озерное, морское. Пылеватые частицы являются основой супеси, суглинков, глины. Лессовидный суглинок - содержит 50% пылеватых частиц. Окраска серовато-желтая, светло-бурая. Основным минералом является кварц, полевой шпат; пористостью до 55%, ρ = 1200…1800 кг/м³; легко размокает в воде, являются сырьем для приготовления кирпича.

     Глины – содержат глинистых частиц более 30%. Окрас глины – серый, бурый, зеленый. Глины гидрофильные. В сухом состоянии твердые и плотные, в соединении с водой дают пластичную смесь (см. рисунок 5); ρ = 1800…2000 кг/м³.

     Область применения: для вяжущих, красок, огнеупорных  кирпичей. Рыхлые обломочные породы могут подвергаться цементации – такие породы называются сцементированными.  

     

     Рисунок 5 – кипящая глина   

     Конгломерат и брекчии – представляют собой сцементированную гальку и щебень; ρ = 1500…2900 кг/м³. Их применяют при изготовлении кремнеземистого цемента, как строительный камень, облицовочный материал.

     Песчаники – образуются в результате цементации песков. Окраска серая, темно-серая, бурая; ρ = 1800…2500кг/м³. Богаты кремнеземом, песчаники используются как кислотоупорный материал. Прочность от 50…2000 кг/см .

     Породы  химического происхождения образуются в результате выпадения из растворов химических осадков. Особенностью данных пород является растворимость в воде, наличие пустот, трещиноватость.

     Доломиты – состоят из одноименного материала с примесью кальцита, гипса, кварца. Окраска белая, серая, красноватая; структура зернистая, плотная. ? = 2700…2900 кг/м³. По свойствам близок к плотным известнякам. Область применения: в качестве строительного щебня, камня для бетона, огнеупорных материалов и вяжущих веществ.

     Гипс – состоит из минералов такого же названия с примесью глинистых минералов (см. рисунок 6). Окраска белая, серая, зеленая. Структура мраморовидная, крупнозернистая; ? = 2200 кг/м³. Применяется в качестве добавки при производстве портландцемента, в качестве самостоятельного вяжущего.  

     

     Рисунок 6-гипс   

     Ангидрид – плотная зернистая порода, белого, серого цвета (см.рисунок 7); ρ = 2800…2900 кг/м³. Ангидрид залегает совместно с гипсом. Применяется для получения вяжущих, для изготовления плит внутренней облицовки.  

     

     Рисунок 7 – ангидрит (безводный  сернокислый кальций)  

     Органогенные  породы отличаются значительной пористостью и сжимаемостью. К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы.

     Трепел – пористая слабосцементированная порода, землистого цвета. Состоит из опала с примесью глины; ρ = 250…1000 кг/м³. Залегает слоями. Обладает огнеупорными свойствами. Диатомит - такой же, как и трепел по свойствам и составу.

     Торф – порода, образовавшаяся под водой без доступа воздуха из разложившихся и обуглившихся пород, перемешанных с песком и глиной. Имеет пористую структуру, цвет черный, буро-черный; ? = 600…1100 кг/м . Залегает слоями.

     Известняк - образуется за счет накопления известковых остатков. Наиболее распространенный известняк–ракушечник, обладающий высокой пористостью; ρ = 1200…3100 кг/м³. Является сырьем для получения извести, цемента, облицовочного материала.

     Мергели - имеют морское происхождение. Окрас светлый, серый. Состоит из глинистых и карбонатных минералов. Структура тонкозернистая. На воздухе быстро выветриваются и разрушаются; ρ = 1900…2500 кг/м³.

     5.5 Главнейшие осадочные  и вулканогенно-осадочные  горные породы

     Валунник. Рыхлая крупнообломочная порода. Окатанные обломки размером более 200 мм составляют более 50 % массы. Может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель между валунами Минеральный состав, цвет и свойства зависят от состава исходной породы и заполнителя. Нескальный грунт.

     Галечник  или щебень. Рыхлая крупнообломочная порода. Окатанные (в галечнике) или угловатые (в щебне) обломки размером более 10 мм составляют более 50 % породы по массе. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель. Минеральный состав, цвет и свойства зависят от состава исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

     Гравий  или дресва. Рыхлая крупнообломочная порода. Преобладают (более 50 % массы) окатанные (гравий) или угловатые (дресва) обломки размером более 2 мм . В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый заполнитель. Минеральный состав, цвет и свойства зависят от состава исходной породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.

     Вулканические бомбы, вулканический  гравий. Рыхлые крупнообломочные породы(см. рисунок 8). Состоят из угловатых или округлых обломков вулканической лавы размером более 300 мм (бомбы), 10..2 мм (гравий). Минеральный состав, цвет, свойства зависят от состава и состояния изверженной в атмосферу массы. Бывают плотные, пузырчатые, моно- и полиминеральные обломки.   

     

     Рисунок 8 - вулканическая  бомба в разрезе 

      

     Песок. Мелкообломочная порода (см. рисунок 9). Более 50 % массы составляют обломки размером мельче 2 мм . По зерновому составу и размеру зерен выделяют гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые разновидности; по относительной величине зерен - однородные и неоднородные пески. Минеральный состав песков разнообразный: наиболее распространены кварцевые (до 95 % кварца), реже встречаются аркозовые (преобладают кварц и палевой шпат), глауконитовые (кварц 20...40 %, глауконит 60...80 %), железистые (зерна кварца покрыты корочками лимонита), полиминеральные. В песках встречаются слюды, роговая обманка, авгит, обломки карбонатных пород и вулканического стекла, иногда гипса и галита (засоленные пески). Цвет зависит от минерального состава: желтый, зеленый, бурый, оранжевый, иногда черный. Свойства песков зависят преимущественно от зернового состава. По коэффициенту пористости пески подразделяют на рыхлые, средней плотности и плотные. Песок – нескальный несвязный грунт.  

     

     Рисунок 9 - песок   

     Вулканический песок, вулканический  пепел. Мелкообломочные рыхлые породы. Преобладают частицы распыленной и затвердевшей лавы, обломки минералов и горных пород размером 1...2 мм (песок) или менее 1 мм (пепел) Вулканический пепел может быть рыхлой или слабосцементированной породой. Цвет серый, бурый, черный в зависимости от минерального состава изверженной в атмосферу массы.

     Лёсс, лёссовидный суглинок, лёссовидная супесь (алевриты). Лёсс – просадочный грунт. При замачивании сокращается в объеме и проседает от собственного веса на 1…7 см на 1 м толщи. Лёсс содержит более 50 % пылеватых и до 30 % глинистых частиц, имеет светло-желтую или палево-желтую окраску, вертикальные макропоры. Строение макропористое, землистое, слоистость отсутствует Минеральный состав: преимущественно инертные минералы – кварц, полевые шпаты, слюды глинистые - каолинит, реже монтмориллонит, а также растворимые -гипс и кальцит. Легко размывается водой, вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты, в сухом состоянии пальцами растирается в порошок, при увлажнении дает малопластичную массу, не разбухает. Лёссовидные супеси и суглинки содержат менее 50 % пылеватых частиц. Обладают свойствами лёсса, но по мере увеличения количества глинистых частиц уменьшается макропористость и размываемость, увеличивается пластичность, подрастает доля глинистых минералов, окраска становится более темной, иногда появляется слоистость. Лёссы и лессовидные отложения – нескальные грунты.