757

18.3.3. Опытные полевые исследования

Опытныеполевыеисследованиягрунтовиподземныхводпро-

водятся при изучении массивов грунтов в условиях естественного залегания.

Эти исследования проводятся при проектировании уникальных объектови при изыскании всложныхинженерно-геологическихусло- виях.

К полевым методам относятся:

—штамповые испытания для определения деформационных свойств грунтов и испытания грунтов на срез для определения характеристик прочности;

—определение физико-механических свойств грунтов по результатам статического и динамического зондирования;

—испытания грунтов эталонными и натурными сваями;

—опытныеоткачки подземных вод:нагнетанияводы вскважины, шурфы;

—определение направления и скорости движения подземных вод и др.

Метод штампов дает наиболее надежные и достоверные характеристики сжимаемости грунтов. На дне котлована будущего сооруженияилина днешурфаустанавливаетсяштамп—стальнаяилижелезо- бетонная плита, чаще в виде круга площадью 5000 см2 (рис. 95).

Рис. 95. Схема испытания грунтов в котловане штампом:

1 — штамп; 2 — домкрат; 3 — металлическая балка; 4 — анкерные сваи

ся (интрузия (лат.) — внедрение) в толщу земной коры. Остывание происходило медленно в условиях высокого давления, вследствие чего произошла полная раскристаллизация вещества магмы. Интрузивные породы залегают в виде массивов: батолитов, лакколитов, межпластовых интрузивных тел и даек (рис. 4).

Рис. 4. Формы залегания магматических пород:

1 — слои осадочных пород; 2 — батолит; 3 — лакколит; 4 — дайка; 5 — межпластовая залежь; 6 — жила; 7 — покров; 8 — поток

Эффузивные (вулканические) горные породы имеют стекловатую или порфировую структуру. Образуются они при остывании магмы, излившейся (эффузия — излияние) на поверхность Земли или

втолще земной коры на небольшой глубине. В условиях низких атмосферных температур и давления процесс остывания идет очень быстро,минералынеуспеваютвыкристаллизоваться,магмазастывает

ввидестекла. Витогеобразуетсяпородасостекловатойструктурой. А поскольку при остывании происходит интенсивное выделение газов, топорода приобретает пористость, ноздреватость, т.е. пористуютек-

стуру.

Болеехарактерной для эффузивных пород является структура порфировая (неполнокристаллическая). В этом случае порода состоит из стекла или скрытозернистой сплошной массы, в которую вкраплены сравнительно крупные кристаллы минералов. Образование порфировой структуры можно объяснить следующим образом. В процессе подъема магмы из магматического очага к поверхности происходит образование кристалловотдельных минералов, а послеизлияния магмы на поверхность основная масса ее застывает в виде стекла, цементируя кристаллы в сплошную породу (рис. 5).

Рис. 5. Порфировая структура:

1 — кристаллы минералов; 2 — стекло

Форма залегания эффузивных пород: покров, поток, вулканический конус.

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

Палеотипные породы имеют темный цвет (темно-бурый за счет окислов железа, темно-зеленый за счет наличия вторичных минералов — хлорита и др.). Порфировые выделения, «вкрапленники», — тусклые, выветрившие, плоскости спайности у них мутные.

Кайнотипные породы более свежие, порфировые выделения их имеютстеклянныйблескна плоскостяхспайности.Некоторыепороды характеризуются повышенной пористостью.

В зависимости от процентного содержания оксида кремния все магматическиепороды (интрузивныеи эффузивные)делятсяна группы:

1)кислые — более 65 %;

2)средние — от 52 до 65 %;

3)основные — от 40 до 52 %;

4)ультраосновные — менее 40 %.

Цветгорнойпороды,ееминеральныйихимическийсоставвзначительной степени связаны между собой. Кислые и средние породы состоятизсветлых минералов:полевыхшпатов,кварца идр., поэтому большинствоизнихимеет светлуюокраску(серую,розовую). Породы основныеи ультраосновные,содержащиеокислыкремнияменее52%, богаты темноцветными минералами: оливином, роговой обманкой, имеют темную окраску.

а)

б)

Рис. 94. Схема разведки месторождения строительных материалов (песка с галечником):

с — скважины; h — мощность вскрышных суглинков; Н — мощность полезной толщи; а — план; б — разрез по линии АБ

В процессе разведочных работ из разведочных выработок отбирают пробы грунтов для лабораторных исследований. Для грунтов, предполагаемых для отсыпки дорожных насыпей, отбираются пробы массой до20–25кг дляопределенияоптимальной влажности и максимальной плотности в количестве не менее пяти на месторождение.

После разведки месторождения, оценки качества строительного материала, месторождение рекомендуется к карьерной разработке: удалению вскрышных грунтов и извлечению строительногоматериала.

При дорожном строительстве используются карьеры, расположенныевдольдорожныхтрасс,имеющихформувытянутыхплощадейили непосредственно на трассе дороги в местах выемок. При разработке притрассовыхкарьеров сначала производят срезаниепочвы и складированиееевбурты. Поокончании разработки карьеровпочвыиспользуются для рекультивации карьерных площадей.

(галечные, гравий, щебень), пески и глинистые грунты (супеси, суглинки, лёссовые грунты).

Скальные грунты (магматические, метаморфические и осадочные сцементированные породы) используются в качестве каменного, облицовочного материала и для приготовления качественного щебня.

Поиск месторождений осуществляется в процессе инженерногеологической съемки. При маршрутных наблюдениях и изучении естественныхобнаженийгорныхпороднамечаютсяместараспространения горных пород, пригодных к использованию в качестве строительных материалов.

При разведке месторождений решаются следующие вопросы:

—качество и запасы строительных материалов;

—условия разработки месторождения и возможность механизации работ;

—расстояние месторождения от места строительного объекта и условия его транспортировки.

Разведкуместорожденияначинаютсразбивки территориинасетку

сячейками 50 50, 100 100 м (рис. 94). На пересечении линий сетки проходят разведочные выработки (скважины или шурфы). По разведочным выработкам строят геологические разрезы, по которым определяется поле распространения строительного материала, мощности

полезной толщи Н и вскрышных пород hм.

Объемстроительныхматериаловпридорожномстроительствепроизводят обычно среднеарифметическим методом:

—определяют среднюю мощность полезной толщи

Нср = (Н1 + Н2 + …+ Нn) / n,

где Н1, …, Нn — мощности полезной толщи по всем скважинам; n — число скважин;

— определив площадь полезной толщи S, м2, определяют объем строительного материала V = Shср.

Аналогично определяется объем вскрышных пород. Целесообразность разработки месторождения определяется вели-

чиной геологического коэффициента y, равного отношению мощности вскрышных пород hм к мощности слоя полезного ископаемого Нм: у = hм / Нм. Чем меньше у, тем рациональнее разработка месторождения. Экономически допустимок разработкеместорождениепри отношении объема полезной толщи к объему вскрыши как 2 : 1 и более.

Все выделенныепокислотности группы состоят из интрузивной и двухэффузивныхгорныхпород(палеотипнойикайнотипной)ихарактеризуются одинаковым минералогическим составом. Отличаются они по структуре и сохранности (времени образования).

При определении пород по классификационной табл. 7 следует руководствоваться следующим порядком.

1.Определяется структура породы и по ней — происхождение и группа (интрузивная, эффузивная).

2.Определяетсяналичиеивидполевыхшпатовипоним—кислот- ность пород (ортоклазовые, плагиоклазовые, бесполевошпатовые).

3.Если главным породообразующим является ортоклаз, определяетсяналичиекварца,темсамымвыясняется,ккакойизгруппотносится порода (группе гранита или сиенита).

4.Если главным породообразующим является плагиоклаз (ортоклаз отсутствует), — определяется вид плагиоклаза (альбит, лабрадор)

итем самым определяется группа (диоритов, габбро) и название породы.

3.3. Характеристика магматических скальных грунтов

Группа гранитов

Гранит. Структура полнокристаллическая, взависимости отвеличины кристаллов минералов крупно-, средне- и мелкозернистая.

Минералогический состав:полевыешпаты(обычноортоклаз, реже альбит) — 60 %, кварц — 30–35 %, роговая обманка — 5–10 %. Цвет породыотрозовато-серогодомясно-красного,светло-серый,взависи- мости от цвета ортоклаза. Текстура массивная.

Происхождение интрузивное, форма залегания — батолиты, реже лакколиты. Граниты обычно разбиты системой трещин на отдельные блоки,образующиеплитообразные, параллелепипедальныеотдельности. 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 100–330 МПа, коэффициент крепости 10–20, с увеличением трещиноватости уменьшается до 5. Грунт устойчив к механическому воздействию и выветриванию, в процессе выветривания образуются дресва (гнилой гранит), песок, супесь, суглинок.

Разновидностями гранита являютсяпегматит(имееткрупнокристаллическую структуру) и аплит (обладает мелкокристаллической структурой). В отличие от гранита в них почти отсутствуют темноокрашенныеминералы, состоятониизполевыхшпатовикварца.Залегают обычно в гранитах в форме даек.

Гранитиегоразновидностиширокоиспользуютсявстроительстве: вкачествеполовыхплитнастанцияхметрополитенов,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.

Кварцевыйпорфир(альбитофир).Структурапорфировая,образование эффузивное. Состав тот же, что и у гранита: ортоклаз, кварц, биотит, роговая обманка.

Порода представляет собой бурую стекловатую или скрытокристаллическую однородную массу с вкраплением порфировых выделений, представленных зернами темного, водяно-прозрачного кварца, ортоклаза, реже роговой обманки и биотита. Кристаллы ортоклаза выветрелые, имеют мутный вид. Текстура массивная, отдельность

поверхности в соответствующем масштабе. Границы слоев между скважинами соединяются прямой линией. В случае, если в одной скважине вскрыт какой-то слой грунта, а в соседней он отсутствует, производят выклинивание его на середине расстояния между этими скважинами;

—вынесенный на разрез слой грунта штрихуется в соответствии с условными обозначениями;

—в каждой скважине выносится положение поверхности подземных вод и проводится линия уровня подземных вод;

—проводится оценка состояния грунтов по влажности (сухие, влажные,насыщенныеводой)инаноситсясоответствующаяштриховка по разрезу скважин;

—проводится расчленение геологического разреза на инженерногеологические элементы.

Выделение инженерно-геологических элементов на геологическом разрезе.

За инженерно-геологический элемент (ИГЭ) по ГОСТ 20522–96 принимается некоторый объем грунта одинакового литологического состава, происхождения и возраста, характеризующийся близкими значениями показателей физико-механических свойств. Как правило, объемИГЭсоответствует объемуоднородногослоя грунта, т.е. границы между ИГЭ совпадают с границами слоев.

Кроме того, границы между ИГЭ проводят с учетом:

—положения уровня подземных вод (в этом случае в одном слое грунта выделяется два ИГЭ — ниже и выше уровня грунтовых вод);

—наличия зон просадочных, набухающих, засоленных и обогащенных растительными остатками грунтов.

Слои и линзы, сложенныерыхлыми песками, глинистыми грунтами текучей консистенции и заторфованными грунтами, следует рассматривать как отдельные инженерно-геологические элементы, независимо от их толщины.

Разведка месторождений природных строительных материа-

лов.При изысканияхтранспортныхсооружений (железныхи автомобильныхдорог,тоннелей)проводятпоиски иразведкуместорождений (местоскоплений) природных строительных материалов, необходимыхдлявозведениянасыпейиприготовлениябетонныхконструкций.

При дорожном строительствев качествестроительных материалов для возведения насыпей используются крупнообломочные грунты

Рис. 93. Инженерно-геологический разрез и инженерно-геологические элементы: 1 — торф болотный водонасыщенный bQIV; 2 — супесь лёссовая просадочная эоловая vQIII; 3 — суглинок полутвердый озерный lQIII; 4 — песок мелкий сухой аллювиальный аQIII; 5 — песок мелкий аллювиальный водонасыщенный плывунный аQIII; 6 — глина полутвердая озерная набухающая lQII; УГВ — уровень грунтовых вод

Наразрезеотражаетсяпорядокзалеганияслоевразличныхгрунтов, их мощность, условными обозначениями (штриховкой) показывается вещественный состав грунтов (согласно приложению), указывается положение поверхности подземных вод, по стволускважин штриховкой показывается состояние (консистенция) грунтов. Этот документ имеет важное значение при общей оценке района строительства, отдельных участков, выборе слоев в качественесущих оснований инженерных сооружений.

Порядок построения инженерно-геологического разреза:

—полинииразрезастроитсятопографический профильсуказанием отметок рельефа (потопографической картеили выдается геодезической службой);

—на топографический профиль наносятся положения разведочных скважин;

—выбирается вертикальный масштаб будущего разреза (обычно

1: 100; 1 : 200);

—строится геологический разрез путем послойного нанесения мощностей слоевгрунтоввдолькаждой скважины, начинаяотземной

плитчатая. Форма залегания: лавовые потоки, покровы, реже дайки. Плотность — 2,6 т/м3, предел прочности 100–220 МПа, коэффициент крепости 10–20.

В случае, когда порфировые выделения представлены альбитом, порода называется альбитофиром. Основная масса породы мелкозернистая или стекловатая, по составу кварц-полевошпатовая. Свежие альбитофиры имеют буровато-серый цвет. Форма залегания альбито- фиров—лакколиты(например,Буготакскиесопки).Плотностьальби- тофира — 2,7 т/м3, пористость 0,5–2,5 %, предел прочности от 76 до 180 МПа, коэффициент крепости 7–15.

Кварцевыепорфирыи альбитофирыиспользуютсявкачествебутового камня, щебенки при приготовлении бетона и балласта для дорог.

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

Структура порфировая. Порфировые выделения представлены ортоклазоми кварцем.Полевойшпат—свежий,стеклянно-прозрачный. Основнаямассаплотнаястекловатая,иногдапористая.Цветосновной массысерый или желтовато-белый. Залегают вформепотоков, покровов. Отдельность плитчатая. Не устойчив при выветривании. Плотность от 2,2 до 2,5 т/м3, пористость 3–9 %, предел прочности 90– 180 МПа, коэффициент крепости 8–15.

Липарит используется в строительстве в качестве щебня.

Группа сиенитов

Сиенит.Структура полнокристаллическая.Минералогический со- став:ортоклаз,роговаяобманка,режебиотит.Окраскасветло-розовая, красная. Темных минералов 15–20 %. Происхождение интрузивное. Залегает в виде небольших лакколитов. Отдельности как у гранитов, устойчивквыветриванию.Плотность2,65т/м3,пределпрочности100– 180 МПа, коэффициент крепости 10–15.

Сиениты по своим техническим качествам близки к гранитам и употребляются для тех же целей.

Порфир(ортофир)—палеотипныйаналогсиенита.Состав:орток- лаз, небольшоеколичествобиотита, роговой обманки. Структура порфировая.Порфирызалегаютвформепокровов,режекуполов.Отдельность плитчатая, не устойчив к выветриванию. Плотность 2,5 т/м3, предел прочности 70–100 МПа, коэффициент крепости 7–9. Легко

Рис. 91. Шнековое бурение

В процессе бурения скважин осуществляется послойное описание грунтов,отмечаетсяглубиназалеганияимощностьслоя,определяется глубиназалеганияподземныхвод,отбираютсяпробыгрунтаиподземныхвод.Порезультатамописанияразведочнойскважинысоставляется геолого-литологическая колонка (рис. 92).

После окончания бурения и описания разреза по скважине, ее засыпают, грунт трамбуется.

Основным графическим документом разведочных работ является инженерно-геологическийразрез,построенныйпоразведочнымвыра- боткам.

Инженерно-геологический разрез представляет собой графичес-

кое изображениегеологическогостроения поглубиневдоль разведочной линии (рис. 93). При строительстве инженерно-геологические разрезы строятся вдоль трассы дорожной линии, трассы тоннеля, вдольлиниимостовогопереходаилипонесколькимнаправлениям(не менее двух) по контурам промышленно-гражданских сооружений.

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

Андезит. Структура порфировая, порода эффузивная. Минералогический состав как у диорита.

Порфировые выделения представлены: плагиоклазом (вкрапления — светлые, блестящие кристаллы альбита), роговой обманкой (вкрапленникичерногоцвета),аосновнаямассасветло-серая.Андези- тычастообразуютобширныелавовыеполя(АндывЮжнойАмерике). Залегаютвформепокровов,потоков,куполов,режелакколитовидаек. Отдельностьплитчатаяистолбчатая. Плотность2,6т/м3,пределпрочности 30–150 МПа, коэффициент крепости 3–12. Плотные андезиты применяются в дорожно-строительном деле.

Группа габбро

Габбро. Структура полнокристаллическая, чащекрупнозернистая. Минеральный состав:основной плагиоклаз, преимущественнолабрадор — более 50 %, оливин, авгит. Цвет — от темно-серого дочерного. Залегает в виде лакколитов и даек. Отдельность параллелепипедальная, шаровая.Плотность2,8–3,0т/м3,пределпрочности100–250МПа, коэффициент крепости 10–20.

Габбро хорошо полируется, имеет красивую окраску, поэтому широко применяется как облицовочный материал станций метрополитенов.

Габбро, состоящееизодноголабрадора, называетсялабрадоритом. Диабаз.Минералогическийсоставкакугаббро(основнойплагиоклаз, преимущественнолабрадор, авгит,оливин). Структура —порфи- ровая, диабазовая, хорошо видныбелыепалочки и таблички плагиоклаза, отчетливовыделяющиеся на темно-зеленом фоне, составленном мелкими зернами авгита. Цвет породы — от темно-зеленого до черного. Диабаз является палеотипным эффузивным аналогом габбро. Диабаз залегает в форме покровов, потоков, отдельность столбчатая и шарообразная. Плотность 2,7–3,0 т/м3, предел прочности 100– 300 МПа, коэффициент крепости 10–25. Свежий диабаз — очень прочная, кислото- и щелочно-упорная горная порода, очень вязкая и устойчивая к истиранию. Используется для приготовления щебня и брусчатки для мостовых. Диабазовый щебень применяется при изготовлениижелезобетонныхшпалимостовыхконструкций.Применяет-

ся в каменно-литейном производстве. Диабаз легко полируется, что позволяет использовать его в качестве облицовочного материала.

Базальт—кайнотипный аналоггаббро, имеет тот жеминералогический состав (лабрадор, авгит, оливин).

Структура порфировая с небольшим количеством темного вулканическогостекла.Вбазальтелегкоразличаютсявытянутыекристаллы плагиоклаза и авгита. Цвет темный, почти черный. Шероховат на ощупь. Часто имеет повышенную пористость. Залегает в виде обширныхпокровов,потоковидаек.Характернымпризнакомбазальтаявляется столбчатаяотдельность,благодарякоторой базальтовыепокровы и потоки часто разбиваются на шестигранные столбы.

Плотность 2,5–3,0 т/м3, пределпрочности 80–240МПа, коэффициент крепости 8–20. Базальты кислотоупорны, очень прочны, устойчивы к выветриванию. Широкоиспользуются при кладке фундаментов, опормостов, применяютсявкачествезаполнителядлябетонов,балласта. В последнее время базальт и диабаз применяются в каменнолитейной промышленности, дляотливки посудыдляхимической промышленности,изготовленияизоляторов,канализационныхтрубит.д. Плавится при температуре 1 200–1 250 °С.

Ультраосновные породы

Пироксенит имеет полнокристаллическую структуру, состоит из пироксена (авгита) с небольшой примесью оливина. Цвет темно-зеле- ный, 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, порода интрузивная.Состоитглавнымобразомизоливина и незначительного количества авгита. Цвет оливково-зеленый. Образует самостоятельные небольшие интрузивные тела, дайки и жилы. Плотность 3,0–3,5т/м3.Пределпрочности100–150МПа.Маложелезистыеоливи- ны являются высококачественным сырьем для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей.

Вулканические породы

К вулканическим относятся породы современной (четвертичного периода) деятельности вулканов. Наиболееширокоераспространение

При вращении бурового инструмента в скважине вырабатывается кольцевой зазор, а внутри коронки и колонковой трубы остается порода в видестолбика — керна (колонки). При заполнении колонковой трубы керн извлекается на земную поверхность, изучается, послойно описывается и укладывается в керновый ящик (рис. 90).

Рис. 90. Керн, извлеченный из колонковой скважины

При бурении на территории, сложенной дисперсными грунтами, применяется чаще шнековое вращательное бурение.

Шнеки — штанги, на поверхности которых наварена стальная спираль, образующая непрерывный винтовой транспортер для извлечения грунта из скважины (рис. 91).

При шнековом бурении на поверхность извлекается грунт с нарушенной структурой. Для получения проб грунта с естественной, не нарушенной структурой используются грунтоносы.

Грунтоносы — стальные разъемные цилиндры диаметром 100– 150 мм, длиной 50 см, вдавливаются в грунт на исследуемой глубине скважиныи извлекаютсяна поверхность. Полученный образецгрунта в виде цилиндра длиной 30–40 см с естественной структурой и влажностью парафинируется и направляется в лабораторию.

Таблица 37

Средняя глубина разведочных выработок при разведочных работах

Рис. 89. Скважина колонкового бурения:

1 — буровая коронка; 2 — колонковая труба; 3 — буровая штанга; 4 — столбик керна; 5 — устье скважины; 6 — забой скважины

из них имеют обсидиан, пемза, вулканический туф и туфогенные грунты.

Обсидиан (перлит) — вулканическое стекло серого, бурого, красного и черного цвета. Структура стекловатая, излом раковистый, текстурамассивнаяилифлюидальная.Цветпородызависитотсостава 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 %, называют перлитами.

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

Пемза — тонкопористая легкая порода. Структура стекловатая, текстура пористая (ячеистая). Образуется при вулканических выбросах жидкой, насыщенной газами лавы. При выделении газовпроисходит вспенивание лавы, и при остывании последней образуется однородная пористая, легкая порода. Пористость достигает 80 %, плот- ность0,4–0,9т/м3 (легчеводы),пределпрочности20–40МПа,коэффи- циент крепости 2–4.

Применяетсякактепло-извукоизоляционныйматериал,вкачестве инертного заполнителя легких бетонов, в тонкоизмельченном виде при производстве пуццоланового цемента, устойчивого к агрессивным сульфатным водам.

Вулканическийтуфсостоитизтвердыхпродуктоввулканических извержений: обломков различной крупности минералов и пород, вулканического пепла. Попадая в атмосферу, 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 вулканогенноосадочное.

В отличие от пемзыв составевулканических туфов хорошоразличаются обломки пород и минералов различной крупности. Характерной особенностью туфов является их высокая пористость (до 60 %), незначительная плотность — 0,7–2,0 т/м3. Предел прочности изменяется от 3 до 80 МПа, коэффициент крепости 1–8. Относится к полускальным грунтам.

Вулканические туфы не устойчивы при выветривании, обладают высокими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами,

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

Туфогенные грунты (туфобрекчия, туфогравелит, туфопесчаник, туфоалевролит). Состоят из обломков остроугольной или округлой формы размером от 0,05 до 10 мм в диаметре различных магматических пород сцементированных спекшимся вулканическим пеплом. Залегают туфогенныегрунты ввиде пластов среди туфови эффузивных лав, слагающих конусы вулканов. Это довольно прочные грунты. Плотностьгрунтасоставляет2,6–2,7т/м3,пределпрочностиизменяет- сяот30до120МПа(среднее85МПа).Широкоприменяетсявкачестве щебня для железных и автодорог.

Глава 4. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

4.1. Выветривание горных пород, кора выветривания

Выветривание — это разрушение горных пород верхних слоев земнойкорыподвоздействиемколебаниятемпературывоздуха,химически активныхсоединений и жизнедеятельности организмов. Вывет- ривание—процессэкзогенный. Различаютфизическое, химическоеи органическое выветривание.

Физическое выветривание происходит при колебании температуры атмосферы и расклинивающем действии замерзающей воды в трещинах;витогеисчезаютструктурныесвязи, породаразделяетсяна обломки различной крупности и отдельные зерна минералов. В итоге такаяпрочная порода, как гранит, превращается в песок. Химический состав минералов не изменяется.

Химическое выветривание — разрушение породы, минералов при воздействии на них кислорода воздуха (окисление), углекислого газа (каолинизация),воды(растворениеигидратация)идругиххимически активных соединений.

В процессеокисления минерала пирита вконечном итогепроисходит образование серной кислоты и нового минерала — лимонита:

FeS2 + 7O + H2O = 2Fe2O33H2O + H2SO4;

образовавшаяся серная кислота более активно разрушает окружающие породы и конструкции инженерных сооружений. Поэтому стандартами запрещено использование в бетоне пород, в которых содержитсяпирит.

Рис. 88. Развертка шурфа: Шурф N местонахождение:

1 — почвенно-растительный слой; 2 — супеси лёссовая бурая, твердая; 3 — песок серый мелкозернистый; 4 — глина бурая пластичная; № 1, 2, 3 — места отбора проб

Пакетная проба отбирается с нарушенной структурой в плотный матерчатый мешочек. Предназначена для определения вида грунта.

Каждая проба сопровождается «паспортом», в котором указывается объект строительной площадки, номер выработки, глубина отбора и фамилия ответственного лица.

Последокументации выработки и отбора проб грунта разведочные выработки (шурфы, канавы) тщательно засыпаются, грунт трамбуется, поверхность выравнивается.

Буровая скважина — вертикальная (наклонная) выработка круглого сечения проходится в процессе бурения. Диаметр скважин, используемых при инженерно-геологических изысканиях, составляет 100–150 мм. Глубина определяется задачами строительства и составляет от 2 до 50 м (табл. 37). При изыскании горных тоннелей она достигает нескольких сот метров.

При бурении скальных и дисперсных грунтов применяется вращательное колонковое бурение (рис. 89). Разбуривание породы осуществляетсябуровойкоронкой сзачеканиваниемвнеерезцовизтвердых сплавов или алмазного порошка. Коронка навинчивается на пустотелую трубу(колонковую) и кпоследней присоединяется буроваяштанга (металлический стержень толщиной 20–40 мм), через которую передается вращение бурового инструмента и давление его на забой.