Зони вивітрювання порід.

Породи, що складають основу споруд, можуть у процесі вивітрювання сильно змінити свої фізико-механічні властивості і виявитися непридатними для будівництва. В таких випадках будівельники часто вдаються до зняття шару вивітрілих порід. Для визначення глибини зняття вивітрілих порід необхідно враховувати цілий комплекс наступних чинників:

1) конструктивні особливості і специфічні умови роботи споруди, яка проектується;

2) економічні розрахунки;

3) фізико-механічні властивості порід у різних зонах вивітрювання;

4) швидкість процесів вивітрювання;

5) характер і поширення вивітрювання по площі і на глибину.

Конструктивні особливості і специфічні умови роботи споруди, а також економічні розрахунки повністю встановлюються у процесі роботи над проектом, тому їх розглядати не будемо.

Основний результат процесу вивітрювання – це зміна ступеню подрібненості гірських порід, їх хіміко-мінерального стану і структури. Залежно від цих чинників різко змінюються і фізико-механічні властивості порід. Тому вони кладуться в основу оцінки необхідності зняття вивітрілих товщ. Для цього рекомендується розчленувати товщу вивітрілих порід на зони, в межах яких породи мали б характерні фізико-механічні властивості. Потім, оцінюючи ці властивості стосовно специфічних умов роботи споруди, можна визначити необхідність зняття тієї чи іншої зони вивітрилих порід.

М.В.Коломенський та І.С.Комаров пропонують користуватися наступною схемою розчленування товщі вивітрілих гірських порід (знизу вгору).

1. Монолітна зона. Ця зона відповідає такому стану материнських порід, коли вони ще не мають видимих ознак подрібненості, але вже зазнали розхитування зв‘язків між частками під впливом агентів вивітрювання. Порода цієї зони за зовнішнім виглядом не відрізняється від неушкоджених материнських порід, але легко розколюється по прихованих площинах. Фізико-механічні властивості породи на цій стадії вивітрювання майже не відрізняються від властивостей материнської породи, за виключенням послабленого опору зсуву і стисканню.

2. Брилова зона. Для неї характерне виникнення тріщин вивітрювання, які розбивають породу на окремі брили, або розширення тектонічних тріщин. Хіміко-мінеральний склад породи в основному відповідає складу материнської породи; мінерали вивітрювання вдсутні або їх дуже мало і вони містяться на поверхні тріщин. Фізико-механічні властивості порід цієї зони сильно відрізняються від властивостей порід монолітної зони. Породи брилової зони наділені найбільшою фільтраційною здатністю (порядку сотень метрів на добу). Опір стисканню і зсуву продовжує зменшуватися.

2. Зерниста (дрібноуламкова) зона. Зовнішній вигляд породи на цій стадії не має нічого спільного з виглядом материнської породи. Вона вся складається з дрібних уламків чи навіть окремих зерен. Шматки материнської породи розсипаються від дотику і складаються переважно з мінералів материнської породи, часто з великим вмістом мінералів вивітрювання. Інколи, наприклад при вивітрюванні пісковиків, вторинні розчинні солі, що є цементуючою речовиною, виносяться, і утворюється пісок. Фільтраційна здатність порід цієї зони у порівнянні з бриловою сильно знижується (до декількох метрів на добу); продовжує знижуватися опір зсуву і стисканню.

3. Зона тонкого подрібнення. Породи цієї зони характеризуються високим ступенем подрібнення. Складається вона переважно з мінералів вивітрювання, первинні мінерали тонко подрібнені і є домішками до вторинних. Коефіцієнт фільтрації практично дорівнює нулю (тисячні долі сантиметра на добу). Стисливість різко збільшується, опір зсуву зменшується. Порода набуває нових властивостей (пластичність, набрякання тощо).

Таким чином, породи кожної із зон вивітрювання наділені специфічними, властивими лише конкретній зоні, характеристиками.

Треба мати на увазі, що не обов‘язково у межах одного розрізу чи навіть району повинні бути розвинені всі вказані зони вивітрювання порід. Наприклад, вилуговування цементуючої речовини пісковика може привести до утворення піщаної маси, характерної для зернистої зони, обминаючи монолітну і брилову. Крім того, частина порід розрізу може здуватися вітром, відноситися водою, осипатися під дією сили тяжіння, і тому розріз може починатися з порід, характерних для зон, що залягають нижче.

Під час вивчення вивітрілих порід необхідно оцінити хіміко-мінеральний склад материнської породи і продуктів її вивітрювання. Особливу увагу при цьому слід звертати на характеристику водорозчинних солей і склад глинистих мінералів. Склад, розподіл і кількість водорозчинних солей відіграватимуть істотну роль у випадку, якщо в процесі спорудження чи експлуатації будови в породи проникатиме вода. Наявність, склад, кількість і розподіл глинистих мінералів у значній мірі визначають фізико-механічні властивості порід і повинні оцінюватися залежно від особливостей майбутньої споруди.

Завданням геолога в цьому випадку є визначення глибини знімання порід. Часто, однак, немає необхідності видаляти зчеплені вивітрюванням породи. Треба знімати тільки породи, фізико-механічні властивості яких змінені вивітрюванням настільки, що вони становлять загрозу для стійкості споруди. В цьому випадку для визначення глибини знімання порід доцільно керуватися ступенем подрібнення порід і вмістом у них водорозчинних солей.

Якщо з точки зору подрібненості порода задовольняє умовам зведення споруди, а інші ознаки вивітрювання відсутні, то вона може бути нижньою межею знімання вивітрлих порід. Для різних видів будівництва глибина знімання порід буде мінятися, тому що для різних споруд припустимий неоднаковий ступінь подрібнення порід.

Треба мати на увазі, що знімання вивітрілих порід є досить трудомістким і тривалим процесом і не завжди потрібно прагнути до повного видалення тріщинуватих порід. У ряді випадків тріщини можуть бути зацементовані, забітуміновані, заглинизовані.

Становище дещо змінюється, коли в породі є водорозчинні солі. При зведенні гідротехнічних споруд, зв‘язаних з фільтрацією води, ця особливість повинна бути вивчена та оцінена з точки зору можливості вимивання з порід водорозчинних солей. Якщо вміст солей незначний (десятки долей відсотка) і їх видалення не викликає істотної зміни фізико-механічних властивостей порід, то покрівля цієї породи також може служити нижньою межею глибини знімання вивітрілих порід.

Завчасно для всіх видів будівництва і для всіх інженерно-геологічних умов не можна дати єдиного показника, який визначає глибину знімання вивітрілих порід. Втановленню цєї глибини повинна передувати детальна оцінка інженерно-геологічних умов зведення споруд з урахуванням їх виду і конструктивних особливостей.

Дата добавления: 2015-10-30