Закономерности пространственной изменчивости свойств грунтов.

Закономерности распространения геологических тел, геологическое строения тех или иных территорий связаны с геологической историей их развития, с условиями образования и существования пород в земной коре. Соответственно с этим связаны и основные закономерности пространственной неоднородности свойств горных пород. Они в первую очередь проявляются в стратиграфии стратификации отложений и комплексов пород, формах и условиях их залегания и тектонической нарушенности. Это позволяет выделить в геологическом пространстве не только разности и комплексы горных пород не одного рода, но разного рода геологические структуры – массивные, слоистые, складчатые, разрывные и др.

Стратиграфия как известно отражает последовательность образования отложений и комплексов горных пород разного возраста, слагающих территорию и их возрастные соотношения, а стратификация – последовательность напластования разных петрографических типов горных пород в вертикальном разрезе, от поверхности земли на глубину. Все эти данные обычно показывают на геологических колонках, картах, разрезах и других материалах. Эти материалы позволяют наглядно представить какие отложения и кмплексы горных пород разного возраста распространены по площади и на глубину. Из этих данных видна степень неоднородности и слоистости геологического строения рассматриваемой площади.

Многие горизонты, слои, толщи и комплексы горных пород, характерные в инженерно-геологическом отношении из-за своих особых свойств и физического состояния, занимемой определенное место в геологическом разрезе (например, глины малой прочности, легко размокающие и разбухающие; плывуны, горизонты пород повышенной закарстованности, водоносные и др.). Поэтому стратиграфия как бы контролирует (определяет) закономерности распространения и размещения таких геологических тел и соответственно закономерности неоднородностей горных пород.

Стратификация показывает границы раздела между петрографическими типами пород в геологическом разрезе, положение поверхностей, зон дробления, а также распространение водоносных горизонтов, локальных и региональных водоупоров относительно строительных объектов (котлованов, горных выработок и др.) и степень их защищенности от притоков подземных вод и их воздействия.

Неоднородность свойств горных пород может иметь закономерный и незакономерный (или точнее условно незакономерный) характер в пространстве и во времени. Например, на Русской равнине с севера на юг наблюдаются смены ледниковых моренных отложений водоледниковыми. Такое пространственное расположение разного рода отложений обуславливает разный характер геологического разреза в пределах внутриледниковой (интергляциальной) и приледниковой (перигляциальной) областей, что вполне закономерно связано с историей геологического развития.

Критериями неоднородности свойств пород являются:

1. Сложность геологического разреза, обуславливаемая распрстранением различных стратиграфических, генетических и петрографических типов пород, формой и условиями их залегания, невыдержанностью мощности и простирания тектонической нарушенностью.

2. Неоднородность физического состояния пород. Пространственная изменчивость горных пород связана главным образом с изменчивостью их состава, состояния и свойств.

Выяснение и оценка закономерностей распределения степени неоднородности и изменчивости инженерно-геологических условий территорий, свойств горных пород являются ведущими задачами системы инженерных изысканий.

Неоднородность и изменчивость свойств горных пород оказывают влияние на:

а) направление инженерно-геологических изысканий, т.е. исследований выполняемых при изучении геологического строения территории, организации геологического пространства. В состав этих исследований входят: расчленение неоднородности пространства на однородные части – регионы, области, районы, участки и выделение комплексов, толщ, слоев, горизонтов, зон горных пород по стратиграфическим, геологическим, петрографическим признакам и строительным качествам;

б) сложность геологического строения, инженерно-геологических условий территорий, условия рационального использования геологической среды и ее охраны;

в) степень детальности инженерных изысканий, и тем большую, чем значительнее неоднородность и изменчивость горных пород;

г) выбор мест расположения сооружений и необходимость выполнять инженерные изыскания на нескольких или многих конкурирующих участках;

д) размещение (компановку) сооружений на выбранном участке и необходимость выполнять геологические работы для нескольких вариантов компановки;

е) глубины врезки сооружений в горные породы и заложения их фундаментов, глубину заложения и направление подземных выработок и сооружений, устойчивость сооружений, их конструкцию и организацию строительных и горных работ, выбор расчетных схем и расчетных показателей свойств горных пород;

ж) возникновение и развитие геологических процессов и явлений, нарушение устойчивости территорий и сооружений;

з) выбор и осуществление инженерных мероприятий и в том числе конструктивных, для обеспечения устойчивости и сохранности территорий и сооружений;

и) состав, объем и методику инженерных изысканий.