Понятие и основные направления деятельности инженерной геологии

   Лессовые  породы отличаются значительным разнообразием  состава (см. таблицу). Это – разновидности от пылеватых песков до тяжелых глин, но в подавляющем большинстве – средние суглинки. На долю пылеватых частиц приходится около 50% с преобладанием крупнопылеватой фракции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Гранулометрический  состав лессовых пород, % 

Вопросы формирования лессовых пород. 

     Лессовые  породы принято рассматривать как «единый самостоятельный литологический тип континентальных отложений, возникающих при определенных условиях диагенетических изменений рыхлых осадков в климатических условиях недостаточного увлажнения, развития степной растительности, фауны и т. д.»

     В едином процессе литогенеза различается  несколько стадий, каждая из которых  характеризуется действием совокупности гео-химических и физико-механических факторов. Согласно современным представлениям выделяют два этапа – аккумуляция осадков и литификация его.

     Накопление  мелкозема – результат динамического  взаимодействия двух главных рельефообразующих  сил – тектонических движений земной коры и денудации. Относительно высокие подвижность земной коры и расчлененность рельефа в среднем плейстоцене не позволяли накапливаться мощным покровам мелкозема. Лессовые породы нижнего горизонта занимают незначительные площади по долинам рек, где мощность их покровов обычно достигает 10 м и более. К познечетвертичному времени возросла роль аккумуляции. Накопления рыхлого материала охватили значительные районы и привели к образованию плащеобразных покровов, которые спускаются до террасовых уровней высотой 10-12 м. Но постоянные положительные движения мощности верхнего яруса лессовых отложений редко достигают 10 м.

     Общий характер накопления материала следующий: источник сноса, основные пути переноса, области сидементации – в значительной степени оставались без существенных изменений в каждом отрезке геологического времени. Диагенетические изменения осадков начинаются уже в период накопления. Поскольку мелкозем залегает с поверхности, он подвергается в первую очередь воздействию почвообразовательных процессов, которые с геологической т очки зрения рассматриваются как диагенетические, а почва – как первая стадия преобразования материала при литификации. Степень выраженности лессовых признаков и свойств у эолово-делювиальных, делювиальных, аллювиальных, озерно-аллювиальных и элювиальных образований проявляется по-разному, что определяется способом и условиями накопления осадков.

     При оценке формирования лессовых пород, как  любых глинистых пород (по В. А. Приклонскому), необходимо различать прогрессивное  и регрессивное направление литификации, поэтому почвообразовательные процессы носят двойственный характер. В условиях осадконакопления они имеют диагенетическое значение при положительном развитии литификации. В областях денудации почвообразовательные процессы выражают регрессивное направление литификации, активно участвуя в образовании элювия.

     В общем непрерывном процессе можно наметить несколько стадий. С первой раннего диагенеза (по Н.М. Страхову), связано оформление гранулометрического и менерального составов, заложение структурных связей. Оно протекает в степных и лесостепных зонах достаточно сухого климата и связано с развитием черноземных и луго-черноземных почв. Среди них преобладают карбонатные и солонцеватые разновидности с характерной нейтральной и слабощелочной средой (pH=7,0-7,3). В результате действия биогенных процессов происходит изменение дисперсности насосов за счет склеивания терригенных частиц при дегидратации почвенными коллоидами и цементацией слоями.

     Осадконакопление  лессовых пород протекало в условиях сухого, холодного климата ледниковых эпох, преобладали склоновый и  русловый смыв. Главными диагенетическими процессами являются биохимические процессы при почвообразовании на ранней стадии, физико-химические и физико-механические на поздней стадии диагенеза.  Единообразие протекающих изменений создает общность состава, структуры и свойств пород. Степень выраженности лессовых признаков связана со способом и условиями накопления осадков.  Свойства лессовидных суглинков в меньшей мере зависят от состава, а в большей – от состояния и прочности структурных связей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Физические  и водные свойства. 

     Физические  и водные свойства лессовых пород  тесно связаны с их происхождением, составом и структурой во всех рассматриваемых  регионах. Пределы изменения плотности  составляют чаще 2,70-2,73 г/см3 (с колебаниями  от 2,64 до 2,84 г/см3), при чем более высокие значения отмечены в районе Иркутского амфитеатра ввиду отсутствия там примесей, снижающих величину плотности. Плотность сухого грунта в нижнем горизонте на 0,1-0,3 г/см3 выше, чем в верхнем. Верхнеплейстоценовые лессовые породы характеризуются пористостью 0,41-0,48 (Кузнецкая котловина), 0,41-0,53 (Горьковское Поволжье), 0,45-0,55 (Иркутский амфитеатр). Элювиальные и Элювиально-делювиальные образования имеют пористость в пределах 0,42-0,53. Отложения нижнего горизонта отличаются более низкой пористостью, что обусловлено особенностями их формирования. Пластичность определяется влиянием отдельных факторов. На нее существенное влияние оказывает минеральный состав глинистой фракции. Элювиально-делювиальные разности гидрослюдистого состава имеют число пластичности до 0,10-0,12, а гидрослюдисто-монтмориллонитового – 0,12-0,14 и выше. Консистенция лессовых образований преимущественно твердая, а на участках с повышенным увлажнением – пластичная. Набухание для лессовых разностей не является характерным. Исключение составляют суглинки, содержащие монтмориллониты, которые обладают слабой набухаемостью. В целом при природной влажности преобладают слабо- и среднесжимаемые породы, а при  насыщении водой – сильносжимаемые. В водонасыщенном состоянии величина коэффициента увеличивается для делювиальных пород на 0,08 1/МПА, аллювиальных – на 0,11 1/МПА, элювиальных – на 0,13 1/МПА. Следует отметить, что при значениях W до 0,13-0,15 лессовые породы сжимаются слабо, а при превышении указанных величин уплотнение их резко возрастает. Отложения одних и тех же генетических типов характеризуются одинаковыми особенностями сжимаемости и идентичным влиянием различных факторов на сжимаемость как в качественном, так и в количественном отношении. Прочностные свойства лессовых пород для одновозрастных горизонтов и генетических типов характеризуются значительным сходством. В связи с этим в районе Иркутского амфитеатра наблюдается некоторое снижение сопротивления сдвигу в отложениях верхней части разреза и на участках с повышенным увлажнением. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Анализ  факторов влияющих на просадочность. 

Факторы, оказывающие влияние на просадочность, можно свести в несколько групп:

• геологические,
• гидрогеологические,
• литологопетрографические,
• физические свойства.

Существенное  влияние на просадочность оказывают процессы деградации, их направленность и интенсивность. Они приводят к частичному или полному исчезновения просадочных свойств. Наиболее интенсивно деградация проявляется на участках с повышенной инфильтрацией атмосферных осадков и техногенных вод, а также на подтапливаемых территориях.

      Данные  процессы протекают стадийно и могут  накладываться друг на друга, имеют  четкую зональность в пространстве. Причем изменяется не только просадочность, но и многие показатели состава, физико-механических свойств, т. е. отмечается комплексное изменение основных особенностей породы как таковой. 

Изменение состава и относительной просадочности  при деградации

     Литолого-петрографические факторы оказывают определенное влияние на просадочнось. В частности, имеют значение тип и содержание агрегатов, особенно их водопрочность. Лессовые породы являются не просадочными при содержании водопрочных агрегатов более20%. Агрегативные структуры типичны для непросадочных лессовых пород. Это связано с наличием достаточно прочных преимущественно кристаллизационных и водонерастворимых структурных связей. (см. таблицу ниже) 

Влияние структуры на просадочность лессовых пород Горьковского Поволжья  

     Наибольшей  относительной просадочностью обладают лессовые породы с зернисто-агрегативной структурой,имеющие кристаллизационно-конденсационные связи.