4. Інженерна геологія.

4.1. Інженерна геологія як наука.

Інженерна геологія – це геологічна наука, що всесторонньо вивчає умови інженерного освоєння і перетворення геологічного середовища. В екології під геологічним середовищем розуміють підземну сферу діяльності людини – від поверхні Землі до глибоких шахт (до 4 км) і надглибоких свердловин (до 12 км). За своїм характером дана наука є суміжною між геологією та науками інженерно-будівельного циклу. Вперше термін “інженерна геологія” був вжитий в однойменній роботі Х. Рієса та Т. Уотсона в 1915 р.

У структурі інженерної геології виділяють наступні розділи:

• інженерна петрографія(наука, що вивчає інженерно-геологічні властивості гірських порід, що визначають їх поведінку в сфері реалізації інженерних робіт та споруд);

• інженерна геологія масивів порід(вивчає товщі гірських порід, як середовища проведення інженерних, в т.ч. і гірничих, робіт і розміщення різноманітних споруд);

• інженерна геодинаміка(вивчає геологічні процеси й інженерно-геологічні явища, що визначають геодинамічну обстановку господарської діяльності людини);

• спеціальна інженерна геологія(вивчає питання теорії й практики вирішення інженерно-геологічних задач стосовно різних видів господарського освоєння території);

• регіональна інженерна геологія (вивчає закономірності розвитку й розміщення вище перерахованих елементів інженерно-геологічних умов).

Обумовленість на сучасному етапі особливої актуальності інженерно-геологічних досліджень дуже чітко сформулював А.Є. Ферсман (1939): “господарська і промислова діяльність людини за своїм масштабом і значенням стала порівнюваною із процесами, що відбуваються в самій природі, а її наслідки набувають першочергового значення для самої природи”. Так, наприклад, при реалізації заходів по захисту гірничих виробок від затоплення осушуються підземні джерела водопостачання цілих районів, виводяться із сфери сільськогосподарського обробітку цінні земельні угіддя, спостерігається активізація вітрової ерозії, захоронення грунтово-рослинного покриву на величезних площах продуктами дефляції мас гірських порід, що складають гірничі відвали й терикони. Тому, передбачення характеру і масштабів змін природно-геологічних умов необхідне при екологічній оптимізації території (обґрунтуванні раціональних проектів розробки родовищ корисних копалин, визначенні об’ємів робіт по охороні державного земельного, водного, лісового фондів, рекультивації площ, що використовувались під кар’єри, шахтні поля, відвали й терикони).

4.2. Інженерно-геологічна класифікація гірських порід.

В інженерній геології і механіці ґрунтів під ґрунтамирозуміють гірські породи, ґрунти (грунтово-рослинні шари), техногенні утворення, що уявляють собою багатокомпонентну та багатообразну геологічну систему, яка змінюється у часі та може слугувати основою, середовищем для розміщення або матеріалом самої споруди.Класифікація гірських порідв інженерній геології необхідна для розв’язування таких задач:

• розподілу гірських порід на групи, які суттєво відрізняються за генетичними, петрографічними ознаками та будівельними властивостями, що дозволяє за класифікаційними ознаками дати попередню інженерно-геологічну оцінку гірських порід;

• побудови інженерно-геологічних карт, розрізів, колонок, схем, визначення складу, об’єму, методики і спрямованості інженерно-геологічного вивчення гірських порід;

• оцінки й прогнозування геодинамічних процесів,

• вибору методів покращення властивостей гірських порід, вибору методів і способів захисту територій і об’єктів від несприятливих геодинамічних процесів.

Інженерно-геологічну класифікацію гірських порід (ґрунтів) при виконанні інженерних вишукувань, проектуванні і будівництві споруд встановлює ДСТУ Б В.2.1-2-96 (ГОСТ 25100-95) "Ґрунти. Класифікація".

Класифікація ґрунтів включає такі таксономічні одиниці, що виділяються за групами ознак:

• клас – за загальним характером структурних зв‘язків;

• група – за характером структурних зв‘язків (з урахуванням їх міцності);

• підгрупа – за походженням та умовами утворення;

• тип – за речовинним складом;

• вид – за найменуванням ґрунтів (з урахуванням розмірів часток та показників властивостей);

• різновиди – за кількісними показниками речовинного складу, властивостей та структури ґрунтів.

За загальним характером структурних зв’язків розрізнюють наступні класи ґрунтів:

– природних скельних грантів – грантів із жорсткими структурними зв’язками (кристалізаційними та цементаційними),

– природних дисперсних ґрунтів – ґрунтів із водно-колоїдними та механічними структурними зв’язками,

– природних мерзлих ґрунтів – ґрунтів із кріогенними структурними зв’язками,

• техногенних (скельних, дисперсних та мерзлих) ґрунтів – ґрунтів із різними структурними зв’язками, утвореними в результаті діяльності людини.

Клас природних скельних ґрунтів. До класу природних скельних ґрунтів відносять скельні та напівскельні ґрунти.

Ґрунт скельний – ґрунт, що складається з кристалічного одного чи декількох мінералів, які мають жорсткі структурні зв’язки кристалізаційного типу.

Ґрунт напівскельний – ґрунт, що складається з кристалічного одного чи декількох мінералів, які мають жорсткі структурні зв’язки цементаційного типу.

Клас природних дисперсних ґрунтів. До класу природних дисперсних ґрунтів відносять дисперсні ґрунти що складаються з окремих мінеральних часток (зернин) малого розміру, слабопов’язаних між собою водно-колоїдними та механічними структурними зв‘язками. Дисперсні грунти діляться за типом на мінеральні (великоуламкові грунти, піски, глинисті грунти), органо-мінеральні (мули, сапропелі, заторфовані грунти) та органічні (рослинний шар, торфи та інші).

Грунт великоуламковий – незв‘язний мінеральний грунт, в якому маса часток розміром більше 2 мм складає більше 50%.

Пісок – незв‘язний мінеральний грунт, в якому маса часток розміром менше 2 мм складає більше 50%.

Грунт глинистий – зв‘язний мінеральний грунт, що має число пластичності 1. Серед глинистих ґрунтів окремо виділяють лесові ґрунти. За додатковими ознаками глинисті ґрунти виділяють як набухаючі, просадні та здимальні ґрунти.

Мул – водонасичений сучасний осад переважно морських акваторій, що містить органічну речовину у вигляді рослинних залишків та гумусу. Вміст часток менше 0.01 мм складає 30-50% за масою. Різновид мулу встановлюють за коефіцієнтом пористості.

Сапропель – прісноводний мул, що утворюється на дні водоймищ із продуктів розпаду рослинних та тваринних організмів і містить більше 10% (за масою) органічної речовини у вигляді гумусу та рослинних залишків. Сапропель має текучу консистенцію. Різновид сапропелю встановлюють за відносним вмістом органічних речовин.

Торф – органічний грунт, що утворюється в результаті природного відмирання та неповного розкладання болотних рослин в умовах підвищеної вологості при нестачі кисню і містить 50% (за масою) та більше органічних речовин. Різновид торфу встановлюють за ступенем розкладання та ступенем зольності.

Ґрунт заторфований – пісок та глинистий ґрунт, що містить від 10 до 50% (за масою) торфу.

Ґрунт (грунтово-рослинний шар) – поверхневий родючий шар дисперсного ґрунту, що утворюється під впливом біогенного та атмосферного чинників.

Клас природних мерзлих ґрунтів. До класу мерзлих ґрунтів відносять мерзлі та льодяні ґрунти.

Ґрунт мерзлий – ґрунт, що має мінусову чи нульову температуру та містить у своєму складі видимі льодяні включення і (або) лід-цемент та характеризується кріогенними структурними зв’язками.

Лід (синонім – ґрунт льодяний) – природне утворення, що складається з кристалів льоду з можливими домішками уламкового матеріалу та органічної речовини не більше 10% (за об’ємом) і характеризується кріогенними структурними зв’язками.

За часом знаходження у мерзлому стані розрізнюють:

Ґрунт багаторічномерзлий (синонім - ґрунт вічномерзлий) - грунт, що знаходиться у мерзлому стані постійно протягом трьох та більше років.

Ґрунт сезонномерзлий – ґрунт, що знаходиться у мерзлому стані періодично протягом холодного сезону.

Клас техногенних (скельних, дисперсних та мерзлих) ґрунтів. Класифікацію техногенних ґрунтів виконують як для видів, типів, різновидів відповідних класів скельних, дисперсних та мерзлих ґрунтів з урахуванням способу утворення та походження техногенних ґрунтів. Насипні та намивні ґрунти обов’язково класифікують за ступенем ущільнення від власної ваги ґрунту (ущільнений, не ущільнений).