 |
Визуальное определение названия глинистых грунтов
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Принятые в последние годы законодательные положения – «Закон Российской Федерации о недрах», 2000 г., «Рекомендации по содержанию, оформлению и порядку представления на государственную экспертизу материалов подсчета запасов металлических и неметаллических полезных ископаемых», 1998, «Методические указания к экологическому обоснованию проектов разведочных кондиций на минеральное сырье», 1995 г. – повышают требования к изучению и прогнозным оценкам инженерно-геологических условий рудных месторождений.
Возрастание значимости инженерно-геологических исследований как части геологоразведочных работ и расширение их задач отражены в «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых», 1997г. Согласно «Классификации…» требуется полная инженерно-геологическая изученность месторождения с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, необходимых для составления проекта разработки месторождения с учетом требований природоохранного законодательства и безопасности ведения горных работ. По результатам детальной разведки, инженерно-геологические условия должны быть изучены с полнотой, обеспечивающей составление проекта разработки месторождения с учетом природоохранных мероприятий и гарантий сооружения от деформаций. На стадии эксплуатационной разведки сведения об инженерно-геологических условиях должны быть дополнены материалами, достаточными для оценки устойчивости, разрабатываемой части рудного тела и устойчивости вмещающего массива.
Студентам геологоразведочного факультета, специальностей 080100, 080600, 080500 читается краткий курс инженерной геологии, целью которого является ознакомление студентов с основными понятиями и структурой инженерной геологии, методами и задачами инженерно-геологических исследований. Лекционный курс дополняется практическими занятиями, главная цель которых научить студентов получать и использовать инженерно-геологическую информацию для решения конкретных задач в главных разделах инженерной геологии.
|
|
|
В указаниях приводятся пять тематических занятий, которые завершаются конкретными задачами. Каждая задача является завершенной работой, которую студент способен выполнить самостоятельно, поэтому учебное пособие может быть использовано в дистанционном процессе обучения. Все задания разработаны на основании современной нормативной литературы. Структура данных указаний наследует структуру Методических указаний по инженерной геологии 1992 года (составители В.Л.Невечеря, В.В.Пендин, О.С.Овсянникова, С.В.Дроздов), отлично зарекомендовавших себя в учебном процессе.
Занятие 1
Инженерно-геологическое описание горных пород
При изучении состава, состояния в свойств пород большое значение имеет инженерно-геологическое описание изучаемого разреза, как полевое (в обнажениях, горных выработках и по керну ила образцам), так и лабораторное (по керну и образцам).
Инженерно-геологическое описание пород имеет свои отличительные особенности. Основное внимание уделяется тем факторам, которые определяй прочность пород, влияют на нее или обуславливают возможное ее изменение при разработке добычных выработок, при строительстве сооружений. В связи с этим, при инженерно-геологическом описании пород главное внимание должно быть уделено не только основным породообразующим минералам, но и наличию слабых и водонестойких минералов, изменению прочности пород при различной степени их выветрелости.
Рекомендуется следующая последовательность инженерно-геологического описания пород. Приведенный ниже порядок описания рассчитан на применение его как в полевой, так и в камеральной обстановке.
|
|
|
1. Чем представлен объект описания (обнажение, забой выработки, его размеры, дно котлована, отвал грунта, степень его свежести, керн разведочной выработки, образец, степень его сохранности в т.д.).
2. Положение описываемого грунта в разрезе: относится ли он к мощному массиву, или это прослой, или основание будущего инженерного сооружения, массив полезного ископаемого, вскрышная толща, или порода из подошвы полезного пласта и т.д.
3. Название породы, или если точное название привести затруднительно, то с оговорками приводится название условное, описательное, относящее грунт к какой-либо крупной классификационной группе.
При определении названия глинистых грунтов, в зависимости от содержания глинистых минералов выделяют: глины, суглинки и супеси. Так как размер глинистых частиц очень мал (менее 0,002 мм), то наименование глинистых грунтов позднее может корректироваться лабораторными исследованиями. Для полевого наименования глинистых грунтов рекомендуется пользоваться нижеследующей таблицей.
4. Общий облик, сложение, цвет.
Структура грунта - его строение, определяется величиной, формой и характером поверхности минеральных частиц или их агрегатов, слагающих породу, их взаимным расположением и соотношением, наличием и характером связей между ними. Описываются размер, форма и характер поверхности отдельностей. Принято различать:
- глыбовую (остроугольные отдельности неправильной формы, размером от I до 10 см);
Таблица I
Визуальное определение названия глинистых грунтов
| Наименование грунта | Характер поверхностей при срезе ножом | Физическое состояние | Ощущения при раскатывании породы на ладони | Предельный диаметр жгута при раскатывании | |
| сухое | влажное | ||||
| Глина | Блестящая, гладкая | Плотные, прочные отдельности | Высокопластичная | Тонкая однородная масса, жирная | Менее 1 мм |
| Суглинок | Матовая или шероховатая, неровная | Плотные, но менее прочные отдельности | Пластичная | Неоднородная масса | 1-3 мм |
| Супесь | Неровная в результате выкрашивания песчаных частиц | Отдельности непрочные | слабопластичная | Неоднородная масса с преобладанием песчаных частиц | 3-6 мм |
|
|
|
- комковатую (отдельности неправильной формы, размером от I до 10 см);
- слоистую (прослойки от сантиметров до метров);
- столбчатую (отдельности шириной от 30 см до I м, высотой до нескольких метров)
- плитчатую (отдельности не более 10 см в длину, 3-6 см в ширину и 1-2 см высотой);
- глянцеватую (размер отдельностей 4x5x0,5 см);
- листовую (отдельности толщиной 1-3 мм, шириной 0,5-1 см);
- чешуйчатую (отдельности толщиной I мм и менее, длиной I см, шириной 0,5 см).
Для магматических пород структура описывается с учетом степени кристаллизации (полно-, неполнокристаллическая, стекловатая), по зернистости и по взаимоположению минералов. Крупнообломочные и песчаные породы описываются по форме и окатанности обломков. У магматических пород выделяют текстуру: массивную, сланцеватую или ленточную, пузырчатую, а в метаморфических – сланцеватую, очковую, плойчатую. В осадочных сцементированных – беспорядочную и слоистую, связные грунты характеризуются беспорядочной и упорядоченной (слоистой, столбчатой, плитчатой, сланцеватой, лис-
товатой, чешуйчатой) микротекстурой. Песчаные грунты могут иметь текстуру неслоистую, слоистую и косослоистую.
5. Зерновой состав: характеристика зерен (материал, размер, форма, угловатость, окатанность и т.д.).
Глинистые грунты образованы, в основном, тремя группами породообразующих минералов: каолинита (К), монтмориллонита (М) и гидрослюд (Г). Существует ряд косвенных методов определения минерального состава мономинеральных глин.
По характеру размокания:
К – быстро распадается, образуя небольшие конусы;
М – набухает и долго сохраняет форму;
Г – распадается на чешуйки.
По характеру набухания (метод Гуменского):
К – увеличивается в объеме в 3 раза;
М – увеличивается в объеме в 40 раз;
Г – увеличивается в объеме в 9 раз.
По характеру усыхания:
К – поверхность матовая, нероваая;
М – на поверхности трещины;
Г – поверхность блестящая, без трещин.
|
|
|
По характеру впитывания капли (метод Конта):
К – после впитывания капли поверхность гладкая;
М – поверхность набухает;
Г – поверхность остается гладкой.
6. Скрепление зерен между собой (кристаллизационная связь, цемент, его материал, количество, соприкасаются ли зерна между собой, соотношение цемента и открытых пор, или грунт несвязный). При размерах зерен крупнее 5 мм порода получает наименование крупнозернистой, от 5 до 2 мм – среднезернистой, от 2 до 0,2 мм – мелкозернистой, менее 0,2 мм – тонкозернистой. Если же кристаллы не различаются невооруженным глазом – афанитовой. Для нескальных грунтов принято следующее разделение частиц по размерам:
больше 2 мм – крупнообломочные;
от 2 до 0,05 мм – песчаные;
от 0,05 до 0,002 мм – пылеватые;
меньше 0,002 мм – глинистые.
Состав цемента характеризуется следующими косвенными показателями:
- глинистый – размокает в воде;
- гипсовый – жирный на ощупь, царапается ногтем;
- железистый – имеет бурые оттенки;
- карбонатный – вскипает с серной кислотой;
- кремнистый – имеет характерный излом.
По размерам пор грунты подразделяются на микропористые – поры неразличимы глазом и макропористые – поры различимы, нередко превышает I мм.
У макропористых грунтов фиксируют количество, форму, размеры пор и их распределение в массиве.
7. Вскипание грунта с кислотой, что вскипает - зерна или цемент.
8. Сингенетические включения: форма, материал, возможный генезис.
9. Новообразования в грунте: размеры, форма, материал, возможный генезис, в том числе заполнение пор, трещин, влияние новообразований на прочность.
10. Слоистость: чем представлена (материал, цвет, состав, размер слоев, выдержанность. Степень скрепления слоев между собой, легкость отслаивания. Явления по слоистости: штрихи, следы скольжения, налеты тех или иных веществ ит.д.).
11. Залегание (это, разумеется не для лабораторного описания). Ориентировка и крутизна наклона слоев, изменчивость по падению, простиранию и напластованию, изменчивость залегания, связь с трещиноватостью).
12. Трещиноватость и блочность: густота трещин, размеры и форма отделяемых блоков. Системы трещин. Разница состояния трещин разной ориентировки. Ориентировка трещин, степень зияния, признаки сдвига по трещинам, признаки проникновения по трещинам воды, новообразования по трещинам, изменения материала породы вблизи и в отдалении от трещин (внутри блоков). Сопутствующее трещинам раздробление или размягчение материала породы.
По генетической принадлежности выделяются трещины следующих типов:
- остывания или контракционные (первичной отдельности);
|
|
|
- литогенетические;
- тектонические (эндогенные);
- экзогенные; обычно наложены на другие типы трещин;
- техногенные: образованы в результате строительной деятельности человека;
- сложного генезисе.
13. Выветрелость. Изменения по вертикальному разрезу или в отдельных кусках по сравнению с невыветрелой породой. Продуктом выветривания являются породы элювиального генезиса. Признаками выветрелости являются: изменение цвета порода, физических свойств, состава, цемента, перераспределение нестойких составляющих, присутствие вторичных минералов, мелкая трещиноватость. По минеральному составу, характеру остаточных и новообразованных структурных связей и структурных связей минерального уровня, по структурно-текстурным особенностям и физико-механическим свойствам выделяют пять зон выветривания (по Л.А. Ярг): трещиноватости, обломочную, литомаржа, дисперсную, вторичной цементации.
14. Влажность и связанные с ней свойства и явления в описываемом массиве или в образце (пластичность, размягченное состояние, консистенция, размокаемость и т.д.).
Визуальная оценка естественной консистенции глинистых грунтов осуществляется по следующим признакам (см. табл.2).
При описании размокаемости фиксируется время, в течение которого образец грунта, помещенный в воду, теряет связность и распадается; характер распада – крупные и мелкие комочки, пыль и т.д.
По времени размокания порода разделяются на:
- сильноразмокаемые (песок, супесь);
Таблица 2
|
|
|
