Строение мерзлых магматических, метаморфических посадочных грунтов

СТРУКТУРЫ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ 

При отрицательных температурах магматические, метаморфические и оса­дочные грунты могут быть мерзлыми, т. е. содержать в трещинах и пустотах кристаллы льда, либо морозными (без ледовых включений). В первом слу­чае при наличии льда формируются структурные связи нового типа — крио­генные. Они образуют, как уже отмечалось, новый тип структур, которые по структурным связям также называются криогенными. Грунты с такими струк­турами выделяются в особый класс мерзлых грунтов (наряду со скальными и дисперсными грунтами).



Прочность криогенных структур зависит от температуры и степени цементации льдом мерзлых грунтов. Особенно ярко это проявляется в промерзающих дисперсных осадочных грунтах. Так, крупнообломочные грунты по этому признаку делятся на: 1) твердомерзлые — при температуре грунта t < 0°С и суммарной (равной естественной) влажности wlot > 3%; 2) сыпучемерзлые — при t < 0°С и wtot< 3%.

Песчаные грунты по этому же призанку делятся на три разновидности: 1) твердомерзлые — температура грунта ниже: для песков крупных и средней крупности —О, ГС; для мелких и пылеватых песков — 0,3°С; 2) пластичномерзлые — температура грунта выше значений, указанных для твердомерзлых фун­тов; 3) сыпучемерзлые — температура фунта ниже 0°С и суммарная влажность wtol< 3%.

Пылеватые и глинистые фунты по этим же признакам делятся на: 1) твердомерзлые с температурой фунта ниже: для супесей — 0,6°С; для суглинков —1,0; для глин — 1,5°С; б) пластичномерзлые — температура грунта выше значений, указанных для твердомерзлых.

Среди заторфованных песчаных, пылеватых и глинистых грунтов, ха­рактеризуемых определенным содержанием органического вещества (С ), по температуре и степени цементации льдом выделяются разновидности: 1) твердомерзлые — относительное содержание органического вещества Сорг <0,25, а температура грунта ниже: для песков крупных и средней крупности — (10Сорг + 0,1)°С; для песков мелких и пылеватых — (10Сорг + 0,3)°С; для супесей —(5С + 0,5)°С; для суглинков -(5Сорг+ 1,0)°С; для глин -(5Сорг+ 1,5°С); 2) пластично - мерзлые — Сорг< 0,25, а температура выше значений, указанных для твердо - мерзлых грунтов, а также все грунты, при Сорг > 0,25 (при любой отрицатель­ной температуре).

ТЕКСТУРЫ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ 

Криогенные текстуры дисперсных грунтов не менее разнообразны, чем у немерзлых. Исследованию криогенных текстур дисперсных грунтов посвяще­ны работы Б. И.Втюрина (1968, 1975), Э. Д.Ершова (1979), Е. М.Катасонова (1960), А. М.Пчелинцева (1964) и др.

Криогенные текстуры мерзлых магматических и метаморфических грунтов формируются в основном лишь в их выветрелых разностях, или являются унаследованными, т. е. образующимися по трещинам и другим пустотам. Тек­стуры морозных магматических грунтов совпадают с таковыми для немерзлых разностей и поэтому не имеют специальных названий.

Криогенные текстуры осадочных сцементированных грунтов, так же как и магматических и метаморфических, обусловлены в основном пространствен­ным характером пустотности в них, сформировавшейся до промерзания. По­этому в процессе промерзания формирующиеся криотекстуры в осадочных сцементированных грунтах наследуют положение пустот и носят унаследован­ный характер. Среди них выделяют следующие криотекстуры: 1) трещин­ные; 2) трещинно-жильные; 3) пластово-трещинные; 4) карстово-трещинные; 5) массивные порово-пластовые. При многократном про­мерзании—протаивании таких грунтов происходит их криогенная дезинтеграция, а формирующиеся при этом криогенные текстуры называют­ся унаследованными расширенными.

Наиболее разнообразны криогенные текстуры промерзших дисперсных осадочных грунтов. Согласно ГОСТ 25100-95 выделяется четыре типа крио­генных текстур: массивная (лед содержится только в порах без видимых прослоек); слоистая (лед содержится в грунте в виде удлиненных включе­ний (прослоек) разных размеров, ориентированных примерно в одинаковом направлении; сетчатая (лед содержится в виде пересекающихся между со­бой прослоек разной ориентации); корковая (лед образует корки и линзы вокруг крупных обломков, содержащихся в основной массе).

Согласно работам Э. Д.Ершова (1979), криогенные текстуры дисперсных грунтов объединяются в три класса (табл. 9.11): 1) безшлировые, или мас­сивные, которые образованы контактным, пленочным и поровым льдом-це­ментом (рис. 9.30); 2) шлировые наложенные, связанные с процессом сегрегации льда в процессе промерзания (рис.9.31); 3) шлировые унас­ледованные, связанные с развитием унаследованных шлиров.



В классе массивных криотекстур выделяется четыре типа по морфологи­ческим особенностям льда-цемента, который может быть контактным, пле­ночным, поровым или базальным (см. табл. 9.11).

В классе шлировых наложенных криотекстур выделяется большое число типов по морфологическим признакам формирующихся шлиров (см. табл. 9.11). Всего выделяется семь типов криотекстур, в пределах которых обособляются и виды криогенных текстур по частоте зарождения шлиров, мощности шли­ров параллельно и перпендикулярно слоистости.

В классе шлировых унаследованных криотекстур выделяется три типа по морфологии и особенностям формирования шлиров, связанных с неоднородностями грунта, приводящими к образованию собственно унаследован­ных и искаженных наложенных криотекстур. Виды криотекстур в пределах этих трех типов также выделяются по частоте зарождения шлиров, мощности шлиров параллельно и перпендикулярно слоистости (см. табл.9.11).