Инженерно - геологические особенности магматических и метаморфических горных пород

Инженерно-геологические особенности метаморфических горных пород

Физико-механические свойства метаморфических горных пород во многом близки к магматическим, что обусловлено наличием у них жестких преимущественно кристаллизационных связей. Все метаморфические породы, не будучи измененными (сильно выветрелыми, трещиноватыми), имеют прочность, значительно превышающую нагрузки, существующие в строительной практике.

Метаморфические породы практически водонепроницаемы и, за исключением карбонатных разновидностей (мраморы, скарны), не растворяются в воде. Деформируемость и фильтрация этих пород возможны только по трещинам, а также в выветрелых зонах. Для большинства метаморфических пород характерна анизотропность свойств, обусловленная их сланцеватостью. Прочность на сжатие, сопротивление сдвигу, модуль упругости значительно ниже вдоль сланцеватости, чем перпендикулярно ей.

Свойства метаморфических пород зависят от условий метамор-физма. Наиболее прочными и устойчивыми к выветриванию являются породы регионального метаморфизма, особенно кварциты. Сопротивление кварцитов сжатию превышает 150..,200 МПа, их пористость ничтожна: величины их водопоглощения и водонасыщения составляют 0,2...0,3%.

Кварциты морозостойки и очень слабо выветриваются. Близки по свойствам к кварцитам гнейсы, хотя и обладают меньшей морозостойкостью. Так, величина временного сопротивления сжатию после испытания гнейсов на морозостойкость может уменьшиться в 1,5...2 раза (с 100..,120 до 45...80 МПа).

Наименее устойчивы к выветриванию глинистые сланцы. Они могут разрушаться при водонасыщении, не морозостойки, хотя устойчивы к химическому выветриванию. Физические и механические свойства мраморов зависят от их структуры и текстуры. Чем более крупнозернистая структура мрамора, тем ниже величина его сопротивления сжатию (от 100 МПа для мелкозернистого до 50...60 МПа для крупнозернистого).

Прочность мрамора снижается при водонасыщении и после испытания на морозостойкость. Мрамор очень слабо растворяется в воде, содержащей углекислоту. Существенное влияние на физико-механические (прочностные и деформационные) свойства метаморфических пород оказывает их трещиноватость.

Как и для ранее рассмотренных магматических и осадочных пород, повышение трещиноватости массива метаморфических пород ведет к резкому снижению их прочностных свойств.

Инженерно-геологические особенности магматических горных пород

Горные породы, рассматриваемые в качестве сферы инженерной деятельности человека, принято называть грунтами. Согласно общепринятой инженерно-геологической классифика-ции грунтов (ГОСТ 25100-82. Грунты) все магматические горные породы относятся к классу скальных грунтов (грунтов с жесткими структурными связями.

В связи с этим все магматические породы с точки зрения использования их в строительстве имеют много общего. Общность их физико-механических свойств обусловлена наличием структурных кристаллизационных связей между минеральными зернами.

Все магматические породы имеют высокую прочность, значительно превосходящую нагрузки, известные в инженерной практике, не растворяются в воде и практически водонепроницаемы, если они монолитны (без трещин). В то же время трещиноватость и склонность массивов к выветриванию резко ухудшают строительные свойства магматических пород.

У различных типов магматических пород эти свойства различны. Для оценки степени выветренности используют коэффициент выветренности (Кв.с) - отношение объемной массы образца выветренного грунта к объемной массе невыветренного образца того же грунта.

По степени выветренности грунты бывают: o невыветренные - Кв.с = I (залегают в виде сплошного массива); слабо выветренные, трещиноватые - I> Кв.с > 0,9 (залегают в виде несмещенных глыб); выветренные - 0,9 > Кв.с > 0,8 (залегают в виде скопления отдельных глыб); сильно выветренные - Кв.с < 0,8 (залегают в массиве в виде отдельных кусков).

Прочность магматических горных пород оценивается по пределу прочности при одноосном сжатии в водонасыщенном со-стоянии:

- очень прочные - (R сж >120 МПа);

- прочные - (I20 > R сж >50 МПа);

- средней прочности - (50 МПа > R сж >15 МПа);

- малопрочные - (15 МПа > R сж >5 МПа).

11) В чём различие между интрузивным и эффузивным магматизмом

В зависимости от характера движения магмы различают магматизм интрузивный и эффузивный. При интрузивном магматизме (плутонизме) магма не достигает земной поверхности, а активно внедряется во вмещающие вышележащие породы, частично расплавляя их, и застывает в трещинах и полостях коры. При эффузивном магматизме (вулканизме) магма через подводящий канал достигает поверхности Земли, где образует вулканы различных типов, и застывает на поверхности. В обоих случаях при застывании расплава образуются магматические горные породы.