1.3 Классификация грунтов ,построенная с учетом структурных связей

Классификация грунтов должна быть построена на генетической основе с учетом характера структурных связей и петрографических особенностей пород. Исходя из этого горные породы можно разделить на два класса грунтов, резко отличающихся по своим инженерно-гео­логическим свойствам: скальные грунты, у которых преобладают крис­таллизационные структурные связи, и рыхлые (дисперсные) грунты, у которых роль кристаллизационных структурных связей невелика. Разница в инженерно-геологических свойствах этих двух классов пород очень большая (табл. 6). Можно еще выделить третий класс «мерзлые грунты», где связь между частицами осуществляется через лед, но они являются объектом изучения мерзлотоведения и не вклю­чаются в общую классификацию.

Скальные грунты объединяют: магматические и метаморфические породы, осадочные породы и искусственные грунты с кристаллизаци­онными структурными связями (химической природы).

Характер кристаллизационных структурных связей, т. е. природа самих связей и тип контактов между частицами, определяется усло­виями их образования. Магматические, метаморфические и многие оса­дочные породы имеют ионно-ковалентные связи, вследствие чего эти породы имеют высокую прочность и слабую растворимость. Ионно-ковалентные связи возникают при создании ряда искусственных грун­тов.

Когда ионные связи преобладают над ковалентными, раствори­мость таких пород по сравнению с другими скальными грунтами уве­личивается (карбонатные, сульфатные и галоидные породы).

Дальнейшее подразделение выделенных в каждом классе групп на подгруппы осуществляется по генетическим признакам, а выделе­ние в каждой подгруппе типов — по петрографическим особенностям пород.

Более сложным является подразделение дисперсных грунтов, так как у них могут преобладать структурные связи разного физического характера. Среди дисперсных грунтов выделяются тоже четыре группы: осадочные обломочные (несвязные) группы, осадочные глинистые и лёссовые грунты, почвы и фитогенные породы и искусственные дисперс­ные грунты.

Следует обратить внимание на то, что в классификации грунтов не нашло отражение все многообразие пород, существующих в при­роде. Например, в зависимости от соотношения в породе глинистых частиц и карбонатов кальция она может называться: глина, карбонат­ная глина, мергель, глинистый известняк, известняк. В классификации отсутствуют карбонатная глина и глинистый известняк как переходные типы между такими хорошо известными, строго определенными типами пород, как глина, мергель, известняк. Таких переходных типов пород в природе существует огромное количество, и учесть их можно только путем дальнейшего выделения в классификации видов и разновиднос­тей грунтов.

Глава 3

СВОЙСТВА ГРУНТОВ И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ

§ 1. Физические свойства грунтов

Под физическими свойствами грунтов мы понимаем свойства, которые проявляютя под влиянием физических полей: гравитационно­го, теплового, электрического и др. К числу физических свойств отно­сятся плотность грунтов, рассмотренная ранее, а также теплофизичес-кне, электрические и магнитные свойства грунтов.

Теплофизические свойства характеризуют тепловой режим толщи грунтов. Это имеет большое значение как для познания таких при­родных процессов, как выветривание и почвообразование, так и для оценки устойчивости инженерных сооружении, особенно в области развития мпоголетиемерзлотных пород.

Обычно определяются: удельная, или объемная, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и термическое расширение грунтов. Значения этих свойств зависят от пористости, влажности и состава твердого компонента. Теплоемкость минералов меньше тепло­емкости органического вещества; удельная теплоемкость минералов в среднем может быть принята за 0.2 кал/г-град, а у органического вещества она достигает 0,5 кал/г-град. Поэтому наибольшей теплоем­костью обладают торфа и почвы.

Электрические свойства грунтов. Способность грунтов проводить и поглощать электрический ток широко используется на практике при геофизических исследованиях, при осушении и электрооттаиваиии грунтов. Электрические свойства грунтов используются при расчете заземляющих устройств электростанций, линий электропередач, для расчета защитных устройств в целях борьбы с коррозией трубопрово­дов и т. д. Наиболее важными электрическими свойствами являются электропроводность и диэлектрическая проницаемость грунтов.

Электропроводность и диэлектрическая проницаемость грунтов-в первую очередь зависят от их минерального состава, влажности, сос­тава и концентрации норового раствора. Среди минералов н органи­ческого вещества встречаются проводники, полупроводники и диэлект­рики, к которым относится большинство породообразующих минералов. Величина диэлектрической проницаемости основных породообразующих минералов колеблется от 3—4 до 10—12. Электропроводность и ди­электрическая проницаемость возрастают с увеличен нем влажности. Сочетание всех этих факторов и определяет их значение. В качестве примера можно указать, что величина диэлектрической проницаемости грунтов колеблется от 4 до 40.

Магнитные свойства грунтов. Все грунты в большей или меньшей¹ степени обладают магнитными свойствами. Это обусловлено тем, что основная часть породообразующих минералов относится к группе парамагнетиков. Кроме того, в грунтах практически всегда содержится некоторое количество ферромагнитных соединений (например, магне­тит, пирротин, ильменит, гематит и др.). В качестве параметров, ха­рактеризующих магнитные свойства грунтов, обычно используются величины магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности и др.

Магнитные свойства горных пород стали рассматриваться в грун­товедении после того, как было установлено наличие магнитных струк­турных связей. Изучение их показало возможность решения ряда практических задач. В частности, Ю. Б. Осипов (1971) предложил ме­тод, позволяющий с помощью магнитных свойств глин характеризо­вать их текстуру в трехмерном измерении на значительных по объему образцах.