Группа осадочных нескальных грунтов включает две подгруппы: глинистые и пылеватые грунты и обломочные несцементированные породы.

Подгруппа глинистых и пылеватых пород. Глинистые и пылеватые грунты имеют большое практическое значение, так как они широко распространены в природе и часто служат объектом инженерно-геологического изучения для строительства различных сооружений. Они характеризуются большим разнообразием свойств. Основной особенностью этой подгруппы грунтов является резкое изменение их свойств в зависимости от степени увлажнения. Так, в сухом состоянии глинистые и пылеватые грунты представляют собой твердые тела, обладающие довольно большой механической прочностью. При увлажнении их механическая прочность резко снижается, они становятся мягкими, пластичными, а при высокой степени увлажнения могут переходить в текучее состояние, т.е. приобретают свойства жидкого тела.

К глинистым грунтам обычно относят породы, в гранулометрическом составе которых существенную роль играют глинистые частицы с диаметром меньше 0,005 мм, состоящие из характерных вторичных глинистых минералов, образующихся в результате выветривания магматических, метаморфических и сцементированных осадочных пород.

Глинистые грунты практически водонепроницаемы или слабоводопроницаемы, в воде набухают и размокают, характеризуются специфическими водно-коллоидными связями, вследствие чего получили название связных пород.

Поведение глинистых и пылеватых грунтов под воздействием различных сооружений зависит от целого ряда факторов: степени выветрелости, степени влажности, текстурных особенностей, гранулометрического и минералогического состава, характера структуры, отношения к воде (способность к набуханию, размоканию, просадочности), степени уплотненности.

По степени уплотненности выделяют три типа рассматриваемых грунтов: сильно уплотненные, уплотненные и неуплотненные. Они объединяют различные виды пород: глины, суглинки и супеси с содержанием глинистых частиц соответственно более 30, 10-30 и 3-10%. Кроме вышеперечисленных пород к данной группе относятся лесы. Для них характерна специфическая структура, обусловленная наличием макропор – вертикальных канальцев. Основная особенность лесовых пород – способность к самоуплотнению под влиянием увлажнения.

Глинистые сильно уплотненные породы это глины, суглинки и супеси сильно уплотненные в процессе диагенеза (гравитационное уплотнение) или под влиянием тектонических процессов. Сжатие таких пород происходит только при давлениях, превышающих 5 кг/см². При медленном сдвиге они деформируются как пластическое тело, а при быстром – как твердые тела (скалываются).

Глинистые уплотненные породы в зависимости от степени влажности могут находиться в твердом, пластичном и скрыто-пластичном состоянии, сжимаются даже под сравнительно небольшими давлениями – 0,5 – 1,0 кг/см². При взаимодействии с водой одни из них набухают, увеличиваясь в объеме (непросадочные), другие – уменьшаются, вызывая характерные деформации – просадки (лесовые породы). При медленном сдвиге деформации носят пластический характер (ползучесть).

Глинистые неуплотненые породы в зависимости от степени влажности и состояния структурных связей могут находиться в скрытотекучем и текучем состояниях или характеризоваться как просадочные. Породы этого типа сильно сжимаются и могут обладать тиксотропными свойствами. Водонасыщенные супеси могут переходить в плывунное состояние, образуя истинные плывуны.

Подгруппа несцементированных осадочных грунтов объединяет крупнообломочные породы – каменистые, валунные, гравийные, галечные, щебнистые и др., а также различные пески. Всю подгруппу делят на два подтипа – крупнообломочные и песчаные, которые в свою очередь делятся на подтипы, виды и разновидности по наличию заполнителя пор, величине и форме зерен и их генезису. Породы этой подгруппы характеризуются хорошей водопроницаемостью, которая возрастает по мере увеличения размеров обломков и степени их отсортированности. Они состоят главным образом из первичных минералов или из обломков различных горных пород с жесткими связями между зернами. Под нагрузками они сжимаются очень слабо, при этом сопротивление внешним усилиям не меняется от степени влажности. Внутреннее трение у них более значительное, чем у глинистых пород.

Крупнообломочные несцементированные грунты состоят из окатанных или неокатанных обломков пород, диаметром, превышающим 2 мм. По наличию и составу материала, заполняющего промежутки между зернами, их подразделяют на два подтипа. Заполнитель существенным образом влияет на свойство крупнообломочных пород: резко снижает водопроницаемость, уменьшает сопротивление сдвигу, повышает сжимаемость. Каждый из подтипов (с заполнителем или без заполнителя) делят на виды по размеру и форме обломков (см.таблицу 2.1). Разновидности выделяются по петрографическому составу обломочного материала и заполнителя, например – галечник крупный, гранитного состава с супесчаным заполнителем.

Песчаные несцементированные грунты объединяют пески разнообразного состава с размерами частиц от 0,05 до 2,00 мм (см. разд. 2.2.2). Породы эти лишены связей, и лишь в тонкозернистых разностях при увлажнении появляется слабая связь между зернами, которая исчезает при высыхании песка.

Свойства песков зависят от минералогического и гранулометрического состава, формы зерен, наличия примеси глинистого материала и степени плотности естественного сложения.

Генетические типы грунтов осадочного происхождения определяют условия в которых они образовались (морские, континентальные и лагунные).

Почвы

Почвы выделяют в самостоятельную группу грунтов, они отличаются от любых других горных пород тем, что кроме минеральных частиц содержат сложное органическое вещество (до 20%) и различные живые организмы, являющиеся важнейшим фактором почвообразования.

Почвы служат полотном грунтовых дорог, нередко основанием для аэродромов и дорог с различными покрытиями, основанием фундаментов зданий и легких сооружений.

Почвы имеют различный гранулометрический состав. Как правило, они обладают более рыхлым сложением, чем породы, на которых они развиваются (материнские породы). Мощность почв обычно не превышает 2 метра и редко достигает 5 и более метров. Физико-технические свойства почв определяются их составом, макроструктурой, строением и степенью увлажнения. В ходе почвообразовательного процесса на однородной в генетическом отношении материнской породе образуется почва, расчленяющаяся на ряд генетических горизонтов, различных по составу и строению, а следовательно и по физико-техническим свойствам. Так, в верхнем горизонте происходят основные процессы накопления и разрушения органического вещества. Окрашен он в более темный цвет, чем нижележащие горизонты. В нем, как правило, отсутствуют легкорастворимые соли, которые из него вымываются. Нижняя часть этого горизонта называется горизонтом вымывания или элювиальным горизонтом /15/.

Ниже залегает горизонт, называемый горизонтом вмывания или иллювиальным горизонтом. По окраске он напоминает материнскую породу. В этом горизонте накапливаются вещества, приносимые водой из перекрывающего верхнего горизонта. Он обычно более плотный, чем вышележащий горизонт. Здесь происходит накопление различных солей, а также минеральных и органических коллоидов.

Самый нижний почвенный горизонт представляет собой слабо затронутую почвообразовательным процессом материнскую породу.

Характер почвообразовательного процесса зависит от физико-географических, геологических и биологических факторов (характера пород, климата, геоморфологии, растительного покрова, глубины залегания грунтовых вод и др.), поэтому основные типы почв обнаруживают зональный характер распределения на земном шаре. Наряду с этим наблюдаются почвы, распределение которых на поверхности Земли не подчиняется закону зональности, поэтому все почвы в инженерно-геологической классификации подразделяют на две группы: зональные и интразональные.

Зональные почвы приурочены к различным физико-географическим зонам с характерной растительностью и особенностям климата. Выделяются следующие типы почв, сменяющие друг друга в направлении с севера на юг: тундровые, подзолистые и дерново-подзолистые, болотные, лесостепные черноземные, каштановые, бурые, сероземные и латеритные (красноземные), которые образуются в тропических условиях.

Интразональные почвы формируются под влиянием местных условий почвообразования. Они залегают обычно небольшими площадями среди зональных почв. К интразональным почвам относятся черноземовидные и засоленные почвы. Черноземовидные почвы содержат повышенное количество гумуса по сравнению с зональными почвами, среди которых они развиты. Засоленные почвы содержат большое количество легкорастворимых солей натрия. Они широко распространены в пустынях и полупустынях. В сухом состоянии засоленные почвы обладают значительной твердостью, во влажном «раскисают».

Искусственные грунты

К искусственным или антропогенным относятся грунты, образующиеся в результате многообразной хозяйственной деятельности человека: строительства различных сооружений, проведения мелиоративных мероприятий, работы промышленных предприятий, разработки месторождений полезных ископаемых и пр.

Искусственные грунты отличаются исключительной неоднородностью состава, различными условиями залегания, часто содержат много органических веществ и в большинстве случаев имеют рыхлое сложение. Дать какую-либо количественную характеристику их свойств не представляется возможным. В то же время в этой своеобразной группе грунтов можно выделить несколько подгрупп, отличающихся друг от друга условиями накопления.

Культурный слой, как уже отмечалось, образуется в результате разнообразной деятельности человека – мусор, строительные материалы, засыпанные мостовые, остатки разнообразных зданий, намывные грунты и т.д.

Искусственно улучшенные грунты включают горные породы, подвергшиеся искусственному воздействию в целях повышения их прочности, уменьшения водопроницаемости и др.

Искусственно ухудшенные грунты возникают в результате разрыхления, обводнения, нарушения структуры в результате хозяйственной деятельности человека (распахивания, подтопления водами водохранилищ и пр.).