Инженерная геология. Гидрогеология

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.

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. Ρ = 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; ρ = 2200 кг/м³. Применяется в качестве добавки при производстве портландцемента, в качестве самостоятельного вяжущего. 

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.

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; ρ = 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.

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. 

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. 

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.

Глина, суглинок, супесь (пелиты). Пелиты – связные породы – обладают свойством пластичности и содержат глинистых частиц: более 30 % -глины, 10...30 % - суглинки и З...10%-супеси. Минеральный состав: каолинит, монтмориллонит, кварц, слюды, полевые шпаты. Цвет белый, темно-серый и черный, желто-бурый, буро-красный (если присутствуют оксиды железа и марганца), голубовато-зеленый (при наличии глауконита и хлорита) и др. Структура микрокристаллическая, землистая, текстура микропористая, часто слоистая. При увлажнении набухают, делаются пластичными, при высыхании дают усадку и переходят в твердое состояние. Практически глину, суглинок и супесь различают  по числу пластичности. Грунты нескальные, связные, общее название грунтов – глинистые.

Конгломерат, туфоконгломерат. Сцементированная крупнообломочная порода, содержащая окатанные обломки с преобладающим размером более 10 мм . Структура обломочная, разнозернистая, текстура беспорядочная. Минеральный состав обломков зависит от состава исходной породы, как правило, это обломки прочных магматических, метаморфических или осадочных пород. Природными цементами могут быть: кальцит (вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты), гипс (царапается ногтем), глина (если подышать на породу, издает землистый запах, сравнительно легко размокает в воде), кварц, халцедон, опал, оксиды железа (придают породе ржаво-бурую окраску), битумы (придают породе черную или темно-бурую окраску). Твердые продукты извержения вулканов, сцементированные природными цементами, называются туфоконгломератами. Скальный грунт.

Брекчия, туфобрекчия. Сцементированная крупнообломочная порода с преобладанием остроугольных обломков размером более 10 мм , скрепленных природным цементом. Структура угловато-обломочная, разнозернистая; текстура беспорядочная. Минеральный состав и состав природных цементов аналогичны конгломератам. Скальный грунт.

Гравелит. Аналогичен конгломерату. Преобладают (более 50 %) окатанные обломки размером более 2мм. Скальный грунт.

Туф вулканический. Твердые продукты вулканических извержений, сцементированные гидрохимическим переработанным мелкообломочным материалом. Строение обломочно-пористое: на фоне пористой массы разбросаны обломки различной величины, формы и цвета. Текстура беспорядочная. Выделяют крупнообломочные (преобладают обломки размером 3...5 мм), среднеобломочные (5...2 мм), мелкообломочные (2...0,5 мм) и тонкообломочные (менее 0,05 мм ) разности. По минеральному составу различают липоритовые, трахитовые, базальтовые, реже дацитовые и фонолитовые туфы, в которых может содержаться до 10 % обломочного материала не вулканогенного происхождения. Окраска различная: розовая, серая, зеленая и др. Скальный грунт.

Туфолава, лавовая брекчия. Твердые продукты вулканических извержений, сцементированные лавой (занимают промежуточное положение между лавой и туфом). Если преобладают обломки размером менее 10 мм -туфолава, более 10 мм - лавовая брекчия. Минеральный состав аналогичен туфам вулканическим. Текстура флюидальная или беспорядочная. Структура обломочная. Скальный грунт.

Туффит. Твердые продукты вулканических извержений и примеси осадочного материала невулканогенного происхождения (10...50 %), сцементированные природными цементами. По размерам и минеральному составу вулканические обломки подразделяют так же, как туфы вулканические. По составу осадочного материала выделяют кремнистый, глинистый и карбонатный туффиты. Структура пористая. Текстура обломочная, часто слоистая. Скальный грунт.

Песчаник. Сцементированный песок (см. рисунок 10). Цементирующими веществами могут быть кальцит, гипс, глина, кварц, халцедон, опал, водные оксиды железа, битумы и др. На ощупь грубый. Строение зернистое. Сложение плотное. Минеральный и зерновой составы аналогичны пескам. По относительной величине зерен различают равномерно- и разнозернистые песчаники, а по их преобладающему размеру грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые разности. Цвет и прочность зависят от минерального состава зерен и вида цемента. Скальные грунты различной прочности.

Алевролит. Алевритовая пылеватая сцементированная порода. Минеральный состав аналогичен алевритам. Цвет различный, чаще серый до черного, бурый, красноватый. Структура пылевато-глинистая. Текстура массивная, тонкослоистая, в воде размокает медленно, при этом не становится пластичным. Скальный грунт.

Аргиллит. Глинистая сцементированная порода Минеральный состав аналогичен пелитам. Цвет различный Структура глинистая. Текстура плотная, тонкослоистая или тонкоплитчатая. В воде медленно размокает, не приобретает пластичности. При увлажнении иногда издает землистый запах. Скальный грунт.

Известняк, известняк-ракушечник, туф известковый, травертин. Породы, состоящие главным образом из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, иногда с примесью (до 20 %) глинистых, пылеватых или песчаных частиц. Структура обломочная, текстура пористая, в деталях зависят от происхождения (органогенное, химическое, смешанное). Выделяют крупно-, средне-, мелко-, микро-, неравномернозернистые, афанитовые, землистые, оолитовые и другие разновидности. Чистые известняки белые, желтоватые; различные примеси окрашивают их в серый, розовый, черный и другие цвета. Отличительная особенность: известняки бурно вскипают от капли 5 %-ной соляной кислоты, причем на их поверхности после реакции не остается грязного пятна. Часть органогенных известняков состоит целиком из хорошо различимых раковин моллюсков (или их обломков), их называют известняками-ракушечниками. Структура известняков химического происхождения обычно микрозернистая (из мельчайших зернышек кальцита) или оолитовая (из шаровидных размером 1...5 мм зерен кальцита - оолитов). Пористый или ячеистый известняк, образованный в результате отложения кальцита из источников, получил название туф известковый, а его плотная разновидность-травертин. Скальные грунты. Растворимы в воде.