Генетическая и инженерно-геологическая классификация горных пород, характеристики по которым оцениваются горные породы.

В основе инженерно-геологических характеристик горных пород лежат факториальные признаки, к числу которых относятся физическая природа межминеральных (структурных) связей, вещественный состав и структура минерального скелета породы и порового пространства.

Наиболее существенные черты горных пород как физических тел находятся в непосредственной зависимости от природы и состояния межминеральных связей. По данным признакам различаются петрофизические классы (и подклассы) горных пород — твердых, глинистых (связных) и сыпучих (раздельнозернистых).

Петрофизические классы по указанному признаку объединяют породы, относящиеся к разным геолого-генетическим типам: магматические породы, образовавшиеся за счет магматических расплавов сложного силикатного состава; осадочные породы, возникшие за счет продуктов экзогенных геологических превращений минеральных масс земной коры, их переноса и последующего осаждения; метаморфические породы, представляющие собой продукты. преобразований первичномагматических и пер-вичноосадочных пород в твердом состоянии.

Инженерно-геологические особенности горных пород зависят от условий образования. Эти условия, называемые фациальпыми, сказываются практически на всех факториальных признаках горных пород и зависящих от них свойствах пород. По фациаль-ной принадлежности различаются фациально-генетические подтипы пород. Таковы подтипы интрузивных (абиссальных и гипа-биссальных) и эффузивных магматических пород; морских, континентальных и лагунных осадочных пород; контактово- и регио-нальнометаморфических пород.

Инженерно-геологпческпсклассы	Основные свойства горных пород	Подклассы	Некоторые представители горных пород	Характерные 1 особенности горных пород	Некоторые физико-механические показатели
1. Силикатные массивно-кристаллические (магматические горные породы)	Высокая прочность и стойкость, квазпизотропность физико-механических характеристик	. Полнокрп-сталлпческне (интрузивные) породы б. Неполнокри-сталлические (эффузивные) породы	Твердые Граниты, диориты, габбро, дуниты Базальты, порфиры, трахиты, андезиты	Равномернозер-нистое кристаллическое строение Порфировое, скрытокристалли-ческое или стекловатое строение Пористость от незначительной до высокой	асж = (1000—5000) X X 10^6 Н/м^2, ар = 0,02-0,04 от веж,/кр>10. Водопроницаемы в случае трещиноватости
2. Силикатные и карбонатные кристаллические обычно сланцеватые (метаморфические горные породы)	Резко выраженная текстурная, а иногда и трещинная анизотропность физико-механических характеристик ■ Размягченность от очень слабой до средней	а. Регионально-метаморфические породы б. Контактово-метаморфические породы	Филлиты, кристаллические сланцы, амфиболиты, кварциты, гнейсы, мигматиты, мраморы Роговики, спи-лозиты, скарны	Сланцеватое сложение, выдержанность свойств на больших пространствах Невыдержанность строения и свойств на коротких расстояниях	асж= (750-1800) X X Ю^5 Н/м^2, ор = 0,02-— 0,08 от осж, /кр > 5. Водопроницаемы по трещинам

 

3. Несилпкат-ные кристаллически-зернистые слоистые (осадочные) горные породы /	Слоистая неоднородность. Растворимость в воде от средней до высокой	а. Осадочные карбонатные породы б. Осадочные сульфатные породы в. Осадочные галоидные породы	Кристаллические и скрытокри-сталлические известняки, доломиты, гипсы, ангидриты Каменная и калийные соли	Слабая растворимость в воде. Прочность и стойкость средние Хорошая растворимость в воде	о-сж= (120—1500) X X10^6 Н/м^2, ор = 0,04 — 0,1 от асж, /кр>4 асж = 200-10^ Н/м2) Ор = 0,1 от асж/кр= 2. Практически водонепроницаемы
4. Окаменевшие глинистые (осадочные) горные породы	Высокая размяг-чаемость, нередко резко выраженная анизотропность физико-механических характеристик	а. Сланцеватые глинистые породы дислоцированных толщ б. Массивные, микро- и грубосло-истые глинистые породы слабоди-слоцированных или недислоцирован-ных толщ	Глинистые, пес-чано-глинистые, глинисто-известковые и другие сланцы Аргиллиты, алевролиты, мергели и затвердевшие мергелистые глины, опоки и опоковид-ные глины	Сцементированные, отчасти перекристаллизованные породы с резко выраженной, текстурной анизотропией свойств Окаменевшие твердые породы, не размокающие в воде, но сильно размягчающиеся	асж = (350—500) X X10^6 Н/м^2, ар = 0,02 -0,17отасж, /Кр= 2—3 Практически водонепроницаемы или слабопроницаемы по трещинам
5. Сцементированные обломочные (осадочные) горные породы	Зависимость прочностных и деформационных характеристик от состава цементирующего вещества и характера обломочного (и детритусового) материала	, а. Обломочные породы с кремнистой цементацией б. Обломочные породы с карбонатной цементацией	Кремнистые конгломераты, песчаники, граувакки, туффиты Известковистые конгломераты, брекчии и песчаники	а. Высокая прочность и стойкость б. Размягчаемы, но слабо. Прочность от средней до высокой	Осж 1000-10^6 Н/м^2, /кр= 8—10. Водонепроницаемы по трещинам и порам Осж ««• 850-10^6 Н/м^2, /кр= 6—8. Водопроницаемы по трещинам и порам
Инженерно-геологически» классы	Основные свойства горных пород	Иодклассы	Некоторые представители горных пород	Характерные особещности горных пород	Некоторые физико-механические показатели
	В зависимости от них прочность и стойкость пород изменяются от высокой (обломочные породы с кремнистой цементацией) до низкой (обломочные горные породы с глинистой и льдистой цементацией)	в. Обломочные породно глинистой И ГЛИНИСТО-ГИПСО- вой цементацией г. Детритусовые сцементированные породы д. Обломочные породы о льдистой цементацией	Глинистые и глинисто-гипсовые конгломераты, брекчии и песчаники Известняки-ракушечники, мел Вечномерзлые гравийно-галечные валунные, щебенистые, песчаные и песчано-глинпстые породы	в. Сильная раз-мягчаемость г. Ноздреватое или тонкопористое строение, невысокая прочность д. Зависимость прочности от величины отрицательной температуры, льдистости и влажности	осж ^ (250—300) X X10» Н/м2, /кр = 2—3. Практически водонепроницаемы Осж 1000-105 Н/м», /кр = 2. Водопроницаемость от низкой до высокой асж, как правило, ниже 100-Ю6 Н/м2, /КР = 1-2
6. Сильнотрещиноватые и выветре-лые (деградированные) твердые породы	Зависимость свойств от степени трещиноватости и химического разложения (выветривания). Высокая водопроницаемость	а. Выветрелыо и трещиноватые породы магматического происхождения б. То же, метаморфического происхождения в. То же, осадочного происхождения	Сильнотрещиноватые и выветрелые граниты, диориты, базальты, порфиры и др. Сильно разрушенные кристаллические сланцы, гнейсы и др. Сильно разрушенные известняки, доломиты и обломочные сцементированные породы	Резко пониженные показатели прочности и стойкости (разборные скальные горные породы)	о-сж ss 50-10» Н/м2,Op равно или близко к 0, /кР = 1,5-2,0, кф == 10—20 м/сут
7.неокаменев-шие, но плотные глинистые породы	Способность переходить в пластическое состояние при водонасыщешш Практически водонепроницаемы. Сжимаемость слабая и средняя. Коэффициент уплотненности по При-клонскому ^> 1	а. Водпоосадоч-ные слоистые, нередко микрослоистые породы б. Осадочные глинистые породы неправильного слоистого или неслоистого сложения в. Моренные (валунные) глинистые породы	Глины, суглинки и супеси морского, лагунного и континентального происхождения Элювиальные глины (первичные каолины, бокситы, латериты и др.) Валунные глины, суглинки и супеси	Слоистое сложение, пониженная прочность по увлажненным поверхностям слоистости Свойства слабо изучены. Рьонтак-ты в увлажненном состоянии всегда резко ослаблены Высокая прочность и жёсткость, слабая водопроницаемость	ф=16—35°, с =(0,4 — - 1,5)10»Н/мя, /кр = 1,5, кф < 0,0л * м/сут
8. Среднеуплогненные или рыхло-сложенные со слабостойкой цементацией глинистые породы	При водонасы-щении переходят в текучео состояние. Средне-и сильно сжимаемы, иногда обладают проса-дочностью. Коэффициент уплотненности по Приклон-скому 0 <Kd < 1 или Кd < 0	а. Водноосадоч-ные слопстые, нередко микрослоп-стые глинистые породы б. Континентальные макропористые глинистые породы	Глины, суглинки и супеси морского, лагунного, континентального происхождения Лесс илессовидные глины, суглинки и супеси	В зависимости от влажности породы могут находиться в твердом или пластичном состоянии Слабая водостойкость, иногда про-садочность	ф= 14-23°, с = (0,2 -- 0,5) 10» Н/м2, /Кр = = 0,3—0,8, Аф < 0,0А м/сут
9. Глинистые осадки, не претерпевшие уплотнения	Рыхлое сложение, нередко текучее состояние. Ко-	а. Современные глинисто-илистые осадки	Морские, лагунные, озерные и аллювиальные нлы	Тиксотропность, высокая влажностьи сжимаемость	Ф < 10°,с < 0,05 х Х10* Н/м», /кр=0,3, А; <0,0 Ам/сут

 

Инженерно-геологические классы	Основные свойства горных пород	Подклассы	Некоторые представители горных пород	Характерные особенности горных пород	Некоторые физико-механические показатели
и цементацию	эффициентуплотненности по При- КЛОНСКОМу Ki <; 0	б. Заторфован-ные глинистые осадки в. Почвы	Заторфованные илы, илисто-глинистые осадки Почвы различных генетических типов глинистого состава	Высокая влаго-емкостьисжимаемость Высокая сжимаемостьи размывае-мость
10. Крупнообломочные несцементированные	Высокая водопроницаемость и жесткость. Способность держать крутые откосы (под углом 30—45°)	III. Раздельно: а. Каменистые и щебенистые накопления б. Валунно-га-лечные и гравели-стые отложения водоосадочного и ледникового пропс-хождения	юрнистые (несвязные Отложениягорных обвалов,осыпей и россыпей Отложения аллювиального, делювиального, флю-виогляциального происхождения	') Практическинесжимаемы без сотрясения	ф = 30-45°, /кр = = 1,0—1,5, кф = 50— 100 м/сут
11. Песчаные горные породы	Хорошаяводопроницаемость. Свободные откосы устойчивы подуглом25—35°	а. Крупнозернистые пески б. Среднезернистые пески в. Мелкозернистые и тонкозернистые пески	Отложенияморские, элювиальные, пролювиаль-ные, озерные ипр. То же»	Сжимаемы: (засчетрыхлогосложения) Уплотнение следует быстро заприложением нагрузки	ф = 20-35°, /кр = = 0,5-0,8, кф = 5— 50 м/сутф20°, /кр = = 0,3—0,6, кф = 1 м/сут

 

10 Магматические горные породы - происхождение, состав, строение, особенности залегания в земной коре, физические свойства и применение

Магматическими горными породами называются породы, которые образовались в результате застывания магмы внутри земной коры или на её поверхности. Под магмой мы понимаем сложный силикатный расплав, расположенный в нижних слоях литосферы или в верхних слоях верхней мантии земли при температуре 1300ｰ-1500ｰС, в туго пластичном состоянии.

Лава – магма, которая вышла на поверхность земли. Всего в природе насчитывается 600 видов магматических горных пород. По происхождению магматические горные породы подразделяются на

два класса: интрузивные (глубинные), и эффузивные (излившиеся).

Интрузивные (глубинные) – это магматические горные породы, образованные в результате застывания магмы внутри земной коры без прорыва её наповерхность. Эти породы образуются в условиях большого давления, больших температур. Остывание магмы происходит медленного и равномерного, кристаллы минералов успевают образоваться крупные, плотно прилегающие друг к другу, примером могут служить такие породы, как гранит, габбро, сиенит.

Эффузивные (излившиеся)– магматические горные породы, образованные в результате застывания магмы на поверхности земли или в при поверхностных зонах. Застывание происходит при низком давлении и температуре, быстрой отдаче теплоты и газовых компонентов. Кристаллы или совсем не видны или образуются мелкими не видны глазом (базальт, трахит). Так как остывание происходит быстро, в породах скапливаются пары воды и газы, в следствии этого образуются пустоты (каверны). Примером эффузивных пород служат:диабаз, базальт, липарит и др.

Основные структуры магматических горных пород: полнокристаллическая ( крупнозернистая ), скрытокристаллическая, стекловатая ( аморфная ), порфировая, порфировидная.

Полнокристаллическая структура – это структура, при которой в породе видны крупные кристаллы минералов невооружённым глазом. Этот вид структуры подразделяются на: крупнозернистую (размер кристаллов

>5мм), среднезернистую (размер кристаллов минералов от 1-5мм), мелкозернистую (размер кристаллов <1мм). Эта структура присущая интрузивным магматическим горным породам.

Скрытокристаллическая структура – это структура, при которой в породе кристаллы минералов, видны только под микроскопом. Эта структура присущая эффузивным магматическим горным породам.

Стекловатая ( аморфная ) – в породах с этой структурой кристаллы минералов отсутствуют (застывание породы на поверхности земли шло настолько быстро, что кристаллы минералов на успели выкристаллизоваться). Эта структура присущая эффузивным магматическим горным породам.

Порфировая – основная масса породы находится в аморфном состоянии, но в ней содержатся крупные кристаллы минералов. Эта структура присущая эффузивным магматическим горным породам.

Порфировидная – основная масса породы представлена мелко- и среднеструктура присущая интрузивным магматическим горным породам.

Основные текстуры магматических горных пород: массивная ( плотная ), пятнистая, шлаковая ( пузырчатая ), миндалекаменная, флюидальная, полосчатая.

Массивная ( плотная ) – порода сложена крупными кристаллами плотно прилегающими друг к другу или в породе нет кристаллов минералов и порода представлена аморфной массой; порода плотная не имеющая каверн и

пустот.

Пятнистая – неправильное чередование светлых и тёмных минералов.

Шлаковая ( пузырчатая ) – наличие в породе пустот, каверн.

Миндалекаменная – пустоты в породе заполнены вторичными минералами (опал, халцедон).

Флюидальная – в породе видны следы течения лавы.

Полосчатая – чередование светлых и тёмных полос.