617

Рис. 2. Формы залегания магматических пород:

1 — слои осадочных пород; 2 — батолит; 3 — лакколит; 4 — дайка; 5 — жила; 6 — покров; 7 — поток

Эффузивные (вулканические) грунты имеют стекловатую или порфировую структуру. Образуются они при остывании магмы,излившейся(эффузия—излияние)наповерхностьЗемли или в толще земной коры на небольшой глубине. В условиях низких атмосферных температур и давления процесс остывания идет очень быстро, минералы не успевают выкристаллизоваться, магма застывает в виде стекла. В итоге образуется грунт со стекловатой структурой. А поскольку при остывании происходитинтенсивноевыделениегазов,тоон приобретаетпористость,

ноздреватость, т.е. пористую текстуру.

Более характерной для эффузивных грунтов является струк-

тура неполнокристаллическая порфировая. В этом случае грунт состоит из стекла или скрыто зернистой сплошной массы, в которую вкраплены сравнительно крупныекристаллы минералов. Образование порфировой структуры можно объяснить следующим образом. В процессе подъема магмы из магматическогоочагакповерхностипроисходитвыкристаллизацияотдельных минералов, а после излияния магмы на поверхность основная масса ее застывает в виде стекла, цементируя кристаллы в сплошную породу (рис. 3).

Формазалеганияэффузивныхгрунтов:покров,поток,вулканический конус.

Эффузивные грунты разделяются на палеотипные (древневулканические) и кайнотипные(нововулканические).

Палеотипные грунты имеют темный цвет (темно-бурый за счет окислов железа, темно-зеленый за счет наличия вторичных

31

минералов—хлоритаидр.).Порфировыевыделения,«вкраплен- ники», — тусклые, выветрившие, плоскости спайности у них мутные.

1

2

1

Рис. 3. Порфировая структура:

1 — кристаллы минералов; 2 — стекло

Кайнотипныегрутныболеесвежие,порфировыевыделенияих имеют стеклянный блеск на плоскостях спайности. Некоторые породы характеризуются повышенной пористостью.

В зависимости от процентного содержания оксида кремния все магматическиегрунты (интрузивные и эффузивные) делятся на группы (табл. 5):

1)кислые — более 65 %;

2)средние — от 52 до 65 %;

3)основные — от 40 до 52 %;

4)ультраосновные — менее 40 %.

Цвет грунтов, их минеральный и химический состав в значительной степени связанымежду собой. Кислыеисредниегрунты состоят из светлых минералов: полевых шпатов, кварца и др., поэтому большинство из них имеет, светлую окраску (серую, розовую).Грунтыосновныеиультраосновные,содержащиеокисла кремния менее 52 %, богаты темно-цветными минералами: оливином, роговой обманкой, имеют темную окраску.

Выделенныепокислотностигруппысостоятизинтрузивнойи двухэффузивныхпород(палеотипнойикайнотипной)ихарактеризуются одинаковым минералогическим составом. Отличаются они по структуре и сохранности (времени образования).

32

Таблица 5

Классификация магматических грунтов (горных пород)

При определении грунтов поклассификационной табл. 5 следует руководствоваться следующим порядком.

1.Определяется структура грунта и по ней — происхождение

игруппа(интрузивная,эффузивная).

2.Определяется наличие и вид полевых шпатов и по ним — кислотность грунтов (ортоклазовые, плагиоклазовые, бесполевошпатовые).

3.Если главным породообразующим, является ортоклаз — определяется наличие кварца, тем самым выясняется, к какой из групп относится грунт (группегранита или сиенита).

Если главным породообразующим является плагиоклаз (ортоклаз отсутствует) определяется вид плагиоклаза (альбит, лабрадор) и тем самым определяется группа (диоритов, габбро) и названиегрунта

33

4.1. Описание магматических грунтов

Группа гранитов

Гранит. Структура полнокристаллическая, в зависимости от величиныкристалловминераловкрупно-,средне-имелкозерни- стая.

Минералогический состав: полевые шпаты (обычно ортоклаз, реже альбит) — 60 %, кварц — 30–35 %, роговая обманка — 5–10 %. Цвет породы от розовато-серого до мясно-красного, светло-серый, в зависимости от цвета ортоклаза. Текстура массивная.

Происхождение — интрузивное, форма залегания — батолиты, реже лакколиты. Граниты обычно разбиты системой трещин на отдельные блоки, образующие плитообразные, параллелепипедальные отдельности. Граниты — наиболее широко распространенные магматические породы, характеризуются высокой прочностью. Плотность в среднем 2,65 т/м3 незначительная пористость — 1–2. Предел прочности на одноосное сжатие 100– 250 МПа, коэффициент крепости 6–20, с увеличением трещиноватости уменьшается до 5. Грунт устойчив к механическому воздействию и выветриванию, в процессе выветривания образуются дресва (гнилой гранит), песок, супесь, суглинок [4].

Разновидностями гранита являются пегматит (имеет крупнокристаллическую структуру) и аплит (обладает мелкокристаллической структурой). В отличии от гранита в них почти отсутствуют темноокрашенные минералы, состоят они из полевых шпатов и кварца. Залегают обычно в гранитах в форме даек.

Гранит и его разновидности широко используются в строительстве: в качестве половых плит на станциях метрополитенов, облицовочного материала как наружных, так и внутренних стен сооружений, для каменной кладки фундаментов, опор мостов и подпорных стенок. В виде щебня используются для путевого балласта и приготовления бетона.

Кварцевый порфир (альбитофир). Структура порфировая, образование — эффузивное. Состав тот же, что и у гранита: ортоклаз, кварц, биотит, роговая обманка, стекло.

Грунт представляет собой бурую стекловатую или скрытокристаллическую однородную массу с вкраплением порфировых выделений, представленных зернами темного, водяно-прозрач-

34

ного кварца, ортоклаза, реже роговой обманки и биотита. Кристаллы ортоклаза выветрелые, имеют мутный вид. Текстура массивная, отдельность плитчатая. Форма залегания: лавовые потоки, покровы, реже дайки. Плотность — 2,6 т/м3, предел прочности100–220 МПа, коэффициенткрепости10–20.

В случае, когда порфировые выделения представлены альбитом, грунт называется альбитофиром. Основная масса его мелкозернистаяилистекловатая, посоставукварц-полевошпатовая. Свежие альбитофиры имеют буровато-серый цвет. Форма залегания альбитофиров — лакколиты (например Буготакские сопки). Плотность альбитофира 2,7 т/м3, пористость — 0,5–2,5 %, пределпрочностиот76до180МПа,коэффициенткрепости—7–15.

Кварцевые порфиры и альбитофиры используются в качестве щебня при приготовлении бетона и балласта для дорог.

Липарит(риолит)кайнотипныйэффузивныйаналоггранита. Состав, как и у гранита: ортоклаз, кварц, немного слюды, редко роговая обманка.

Структура порфировая. Порфировые выделения представлены ортоклазом и кварцем. Полевой шпат — свежий, стекляннопрозрачный. Основная масса плотная стекловатая, иногда пористая. Цвет основной массы серый или желтовато-белый. Залегают в форме потоков, покровов. Отдельность плитчатая. Не устойчив привыветривании. Плотность от 2,4до 2,6 т/м3,порис- тость3–9 %,пределпрочности90–180МПа,коэффициенткрепо- сти 8–15. Используется в качестве щебня для дорог.

Группа сиенитов

Сиенит. Структура полнокристаллическая. Минералогический состав: ортоклаз, роговая обманка, реже биотит. Окраска светло-розовая, красная. Темных минералов 15–20 %. Происхождение интрузивное. Залегает в виде небольших лакколитов. Отдельности как у гранитов, устойчив к выветриванию. Плотность 2,65 т/м3, предел прочности 100–180 МПа, коэффициент крепости 10–15.

Сиениты по своим техническим качествам близки к гранитам

иупотребляются в качестве щебня для путевого балласта. Порфир (ортофир) — палеотипный аналог сиенита. Состав:

ортоклаз, небольшое количество биотита, роговой обманки. Структура порфировая. Порфиры залегают в форме покровов,

35

реже куполов. Отдельность плитчатая, неустойчив к выветриванию. Плотность 2,5т/м3,пределпрочности70-100МПа, коэффициент крепости 7–9. Легко поддается обработке и полировке. Используется при строительстве каменных стен.

Трахит. Состав: ортоклаз, роговая обманка, биотит. Структура порфировая. Цвет пепельно-серый. Основная масса грунта мелкопористая, вследствие чего на ощупь шероховатый, пористость до 35 %. Трахит залегает в виде потоков, покровов, иногда куполов. Отдельность плитчатая. Плотность 1,8–2,3 т/м3,предел прочности50–150МПа,коэффициенткрепости5–12.Характери- зуется низкой морозостойкостью, быстро выветривается и превращается в щебенистые суглинки и глины. Обладает хоро- шимитепло-извукоизоляционнымисвойствами, используетсяв качестве строительного материала при возведении жилых зданий и щебня для дорог.

Группа диоритов

Диорит. Структура полнокристаллическая, происхождение интрузивное. Состав: альбит, роговая обманка, реже авгит, биотит. Цвет — от светло-серого до темно-серого. Темных минералов 15–25 %. Залегает в виде лакколитов, даек и жил, в массиве гранитов. Плотность 2,8 т/м3, предел прочности 110–260 МПа, коэффициент крепости 10–20, устойчив к выветриванию.

Мелкозернистые диориты с большим содержанием роговой обманкипринадлежаткнаиболеепрочным,вязкимгрунта,широкоприменяютсяприкаменнойкладкефундаментов,опормостов, мощении площадей, в качестве облицовочного камня и щебня длядорог. Диоритхорошополируетсяипоэтомууспешноприменяется для художественной отделки сооружений.

Разновидность, содержащую кварц, называют кварцевым диоритом (илигранодиоритом).

Порфирит — палеотипный аналог диорита. Минералогический состав такой же, как и у диоритов. Струк-

тура порфировая. Вкрапленники представлены альбитом, реже роговойобманкой. Основнаямасса плотная, серовато-зеленогои темно-зеленого цвета.

Порфиритызалегаютвформепотоков,покровов,имеютплитчатую отдельность. Плотность от 2,5 до 3,0 т/м3, предел прочно-

36

сти100–240 МПа, коэффициент крепости10–20. Устойчивыпри выветривании и механическом воздействии.

Используются как строительный материал: щебень, брусчатка для мощения улиц и дорог, при наличии яркой окраски — в качестве облицовочного камня.

Андезит. Структура порфировая, происхождение эффузивное. Минералогический состав как у диорита.

Порфировые выделения представлены: плагиоклазом (вкрапления — светлые, блестящие кристаллы альбита), роговой обманкой (вкрапленники черного цвета), а основная масса светлосерая. Андезиты часто образуют обширные лавовые поля (Анды в Ю. Америке). Залегают в форме покровов, потоков, куполов, реже лакколитов и даек. Отдельность плитчатая и столбчатая. Плотность2,6т/м3,пределпрочности 30–150МПа, коэффициент крепости 3–12. Плотные андезиты применяются в дорожном строительстве.

Группа габбро

Габбро. Структура полнокристаллическая, чаще крупнозернистая. Минеральный состав: основной плагиоклаз, преимущественно лабрадор — более 50 %, оливин, авгит. Цвет — от темно-серого до черного. Залегает в виде лакколитов и даек. Отдельность параллелепипедальная, шаровая. Плотность 2,8– 3,0 т/м3,пределпрочности 100–250 МПа, коэффициент крепости

— 10–20.

Габбро — устойчив к выветриванию, хорошо полируется, имееткрасивуюокраску, поэтомуширокоприменяется какоблицовочный материал станций метрополитенов.

Габбро, состоящее из одного лабрадора, называется лабрадоритом.

Диабаз. Минералогический состав как у габбро (основной плагиоклаз, преимущественно лабрадор, авгит, оливин). Структура — порфировая, диабазовая, хорошовидны белые палочки и таблички плагиоклаза, отчетливо выделяющиеся на темно-зеле- ном фоне, составленном мелкими зернами авгита. Цвет грунта

—от темно-зеленого до черного.

Диабаз является палеотипным эффузивным аналогом габбро.

Диабаз залегает в форме покровов, потоков, отдельность столбчатаяишарообразная.Плотность2,7–3,0 т/м3,пределпроч-

37

ности 100–300 МПа, коэффициент крепости 10–30. Свежий диабаз —оченьпрочный, кислото-ищелочно-упорныйгрунт, очень вязкий и устойчивый к истиранию. Используется для приготовления щебня и брусчатки для мостовых. Применяется в камен- но-литейном производстве. Диабаз легко полируется, что позволяет использовать его в качестве облицовочного материала.

Базальт — кайнотипный аналог габбро, имеет тот же минералогический состав (лабрадор, авгит, оливин).

Структура порфировая с небольшим количеством темного вулканического стекла. В базальте легко различаются вытянутые кристаллы плагиоклаза и авгита. Цвет темный, почти черный. Шероховат на ощупь. Часто имеет повышенную пористость. Залегает в виде обширных покровов, потоков и даек. Характерным признаком базальта является столбчатая отдельность, благодаря которой базальтовые покровы и потоки часто разбиваются на шестигранные столбы.

Плотность 2,5–3,0 т/м3, предел прочности 80–240 МПа, коэф- фициенткрепости8–20.Базальтыкислотоупорны,оченьпрочны, устойчивы к выветриванию. Широко используются при кладке фундаментов, опор мостов, применяются в качестве заполнителя для бетонов, балласта дорог. В последнее время базальт и диабаз применяются в каменно-литейной промышленности, для отливкипосудыдляхимическойпромышленности,изготовления изоляторов, канализационных трубит.д. Плавится притемпера-

туре 1200–1250 °С.

Ультраосновные грунты

Пироксенит имеет полнокристаллическую структуру, состоит из пироксена (авгита) с небольшой примесью оливина. Цвет темно-зеленый, черный. Текстура массивная. Залегает в форме даек и жил. Пироксениты обладают высокой плотностью 3,0– 3,2 т/м3. Предел прочности 80–150 МПа, коэффициент крепости 7–12. Высокая плотность ограничивает его использование в качестве строительного камня. Может использоваться в качестве щебня для дорог.

Дунит имеет полнокристаллическую, мелкозернистую структуру,происхождениеинтрузивное.Состоит,главнымобразом,из оливина и незначительного количества авгита. Цвет оливковозеленый. Образует самостоятельные небольшие интрузивные

38

тела,дайкиижилы. Маложелезистыеоливиныявляютсявысококачественным сырьем для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей. Может использоваться в качестве щебня для дорог.

Вулканические грунты

К вулканическим относятся грунты современной (четвертичного периода) деятельности вулканов. Наиболее широкое распространение из них имеют обсидиан, пемза и вулканический туф.

Обсидиан (перлит) — вулканическое стекло серого, бурого, красного и черногоцвета. Структура стекловатая, излом раковистый, текстура массивная или флюидальная. Цвет грунта зависит от состава магмы, светлые тона характерны для лав, богатых кремнеземом, темные — богатых окислами магния и железа. Вулканические стекла со скорлуповатой отдельностью, в составе которых присутствует вода в количестве 3–4 %, назы-

вают перлитами.

Обсидианы и перлиты при обжиге вспучиваются, приобретают пористость, применяются в качестве инертных заполнителей легких бетонов.

Пемза — тонкопористый легкий грунт. Структура стекловатая, текстура пористая (ячеистая). Образуется при вулканическихвыбросахжидкой, насыщеннойгазами лавы.При выделении газов происходит вспениваниелавы и при остывании последней образуется однородная пористая, легкая порода. Пористость достигает 80 %, плотность 0,4–0,9 т/м3 (легче воды), предел прочности 20–40 МПа, коэффициент крепости 2–4.

Применяется как тепло- и звукоизоляционный материал, в качестве инертного заполнителя легких бетонов, в тонкоизмельченномвидепри производствепуццолановогоцемента, устойчивого к агрессивным сульфатным водам.

Вулканический туф состоит из твердых продуктов вулканическихизвержений:обломковразличной крупностиминералови пород, вулканического пепла. Попадая на поверхность земли, этот материал переносится воздушной и водной средой, отлагается на поверхности земли или на дне водоемов, уплотняется, цементируется и превращается в породу. Таким образом, происхождение вулканического туфа вулканогенно-осадочное.

39

В отличие от пемзы в составе вулканических туфов хорошо различаются обломки пород и минералов различной крупности. Характерной особенностью туфов является их высокая пористость (до 60 %), незначительная плотность — 0,7–2,0 т/м3. Пределпрочностиизменяетсяот3до80МПа,коэффициенткрепости 2–8. Относится к полускальным грунтам.

Вулканическиетуфынеустойчивыпривыветривании,обладаютвысокимитеплоизоляционнымиизвукоизоляционнымисвойствами, легко обрабатываются. Применяются для заполнения межэтажных перекрытий, звукоизоляционных перегородок и в качестве материала для возведения стен зданий (г. Ереван).

Контрольное задание № 2

Определить грунт магматического происхождения. Порядок ответа:

1)структура грунта, происхождение– интрузивное, эффузив-

ное;

2)минералогический состав;

3)название грунта (породы), класс грунта;

4)пределпрочности, коэффициентпрочности;

5)использование в транспортном строительстве.

5.ГРУНТЫ ОСАДОЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Грунты осадочного происхождения образуются на поверхности земли, на дне озер, морей, в долинах рек в процессе отложения и накопления продуктов выветривания ранее существовавших горных пород. Характерной особенностью грунтов осадочногопроисхождения является их слоистая текстура. Форма зале-

гания их – слой, пласт, линза. Залегание пластов параллельно друг другу называется согласным.

В зависимости от состава исходного материала продуктов выветривания, процессов ихотложения, грунты осадочногопроисхождения подразделяются на обломочные, химическиеиорганические.

Грунты осадочного происхождения слагают верхние слои земной коры в виде чехла перекрывающего магматические и метаморфические породы. Составляя 5 % объема земной коры, осадочные породы распространены на 75 % площади земной поверхности. Строительство транспортных сооружений осуще-

40