Физико-геологические явления

4.1 Овраги — форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками. Процесс образования оврагов связан с эрозией, возникающей в результате движения временных водных потоков. Овраги возникают на возвышенных равнинах или холмах, сложенных рыхлыми, легко размываемыми породами, а также на склонах балок. Длина оврагов от нескольких метров до нескольких километров. Выделяют молодые (интенсивно развивающиеся) и зрелые овраги.

На территории полигона располагаются только остановившиеся в росте овраги. Развивающиеся овраги можно найти вдоль полотна железой дороги, по пути на полигон. Овраги активно развиваются в лёссовых суглинках. Со временем рост оврага затухает, и он превращается в балку, ширина которой превосходит глубину, а склоны задерновываются и покрываются кустарником.

Один из остановившихся в росте оврагов мы видели на границе второй надпойменной террасы и высокой поймы реки Ини(точка наблюдения 15) .

4.2 Оползень - перемещение грунтовых или земляных масс по склону под действием силы тяжести, связанное в большинстве случаев с деятельностью подземных вод. Оползшую массу называют оползневым телом, а поверхность, по которой происходит передвижение его вниз - поверхностью скольжения или поверхностью смещения. Самой распространенной формой оползня является грязевой оползень, или обвал. Иногда его следы можно заметить на подмытом рекой обрывистом берегу, где пласт грунта отделился от основы. Крупный оползень способен привести к значительным изменениям рельефа.

При оползнях гравитация заставляет твердые породы сползать вниз по склону, изменяя рельеф местности. Основную массу оползня составляют обломки горных пород, образовавшиеся в результате выветривания. Вода действует как смазка, уменьшая трение между частицами.

В горной местности оползшая вниз масса образует пологий склон у подножия горы. Многие горные склоны покрыты длинными языками щебнистых осыпей.

Один из оползней мы видели на правом берегу реки Ини, остановившийся в росте (точка наблюдения 15). Ярко выражен один из признаков оползней – накренившиеся деревья на краю обрыва.

4.3 Осыпи — скопление на склонах гор и скал камней, а также скопление обломков горных пород различного размера на склонах или у подножий гор и холмов.

Состоят из слабо отсортированных обломков. Как правило, у подножий они самые крупные, в верхних частях осыпей мельче. Обломки горных пород по мере накопления постепенно перемещаются вниз по склону под влиянием силы тяжести. Осыпи образуются на склонах гор и у их подножий в результате физического выветривания. Такое явление мы видели на левом берегу реки Ини ( точки наблюдения 7,8).

4.4 Морозным пучением называется процесс увеличения объема грунта вследствие кристаллизации воды, находившейся в грунте до промерзания (миграции) из подстилающей талой толщи к фронту промерзания.

В зимний период грунты с поверхности промерзают на некоторую глубину, а весной оттаивают. Этот сезонно промерзающий слой называется деятельным слоем. Глубина сезонного промерзают грунтов (деятельного слоя) зависит от многих факторов, таких, как продолжительность зимнего периода, среднегодовая температура воздуха, вид и влажность грунтов, высота снежного покрова.

Наблюдается в областях распространения сезонно- и многолетнемёрзлых пород. Морозное пучение вызывает неравномерное поднятие промерзающих толщ; неодинаковая величина поднятия объясняется различиями в условиях промерзания, составе пород, их влажности, плотности и т. д. Наиболее подвержены глинистые породы, поскольку их морозное пучение зависит не только от собственной влажности, но и от миграционной влаги, поступающей в промерзающий грунт из смежных немёрзлых зон. Напряжения, возникающие в грунтах, способны вызвать разрыв корневой системы растений, деформации и смещения сооружений и т.п. Для предупреждения неблагоприятных последствий проводят мелиоративные работы, обрабатывают грунт веществами, изменяющими его физико-химические свойства; применяют специальные строительные конструкции. Данное явление характерно для второй надпойменной террасы по левому берегу реки Ини.

4.5 Выветривание - процесс разрушения и химического изменения горных пород вследствие перепадов температуры, химического и механического воздействия атмосферы, воды и живых организмов. Это совокупность физических, химических и биохимических процессов преобразования горных пород и слагающих их минералов в приповерхностной части земной коры. Происходит за счет действия различных факторов - влияния колебаний температуры, воздействия атмосферы, воды и живых организмов на горные породы. Если горные породы длительное время находятся вблизи от поверхности или непосредственно на поверхности Земли, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. В процессе выветривания различные промежуточные и конечные продукты разложения могут растворяться и выноситься приповерхностными водами. Их миграция осуществляется в виде взвесей, коллоидных и истинных растворов.

-Физическое (морозное) выветривание протекает под влиянием колебаний температуры, вследствие чего минералы, слагающие породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Это приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород. Особенно активно физическое выветривание в районах с континентальным климатом, где отмечается существенная разница суточных и сезонных температур.

- Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, растения).

Результат действия выветривания мы наблюдали по левому берегу реки Ини (точка наблюдения 8) – разрушены выступающие участки глинистых сланцев.

- Химическое выветривание представляет собой процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот, а также вследствие биогеохимических процессов.- известковый туф

4.6 Просадка - основное свойство глинистых (лессовых) грунтов, заключающееся в их вертикальной деформации при замачивании водой под действием внешней нагрузки и (или) собственного веса.

Просадка пород в местах их дополнительного увлажнения (например, при нарушении герметичности водопроводных и канализационных труб) приводит к оседанию над ними земной поверхности и скоплению в этом месте воды. При расчётах величин оседаний поверхности и деформаций сооружений в строительстве используют показатель относительной просадочности пород, а также величину абсолютной просадочности для всей мощности исследуемой толщи пород.

Просадочность свойственна лёссовым грунтам, а вторая надпойменная терраса полностью сложена лёссовыми суглинками. Следовательно, просадочности подвержены все грунты в области второй надпойменной террасы по оба берега реки Ини.

4.7 Заболачивание почвы - почвообразовательный процесс, приводящий к избыточному увлажнению почвы. Начинается с изменения водно-воздушного режима, накопления влаги и возникновения анаэробных условий в почве. Выражается в накоплении полуразложившихся растительных остатков торфа. Заболачивание почвы может быть вызвано грунтовыми, склоновыми водами или атмосферными осадками. Значительное влияние на Заболачивание почвы оказывают результаты производственной деятельности человека. Например, уничтожение древесной растительности в таёжной зоне ведёт к нарушению водного баланса почв, повышению уровня грунтовых вод и заболачиванию территории. Заболачивание почвы наблюдается в результате подъёма грунтовых вод при гидротехническом строительстве (на побережьях искусств. морей, каналов), а также при не отрегулированном орошении земель и т. д. Наиболее рациональный и перспективный способ борьбы с постоянным заболачивание почвы — мелиорация почв закрытым дренажем; временное заболачивание почвы предотвращают глубокой вспашкой, устройством временных канав, борозд.

Строительные материалы

5.1. Каменные материалы

Строительные каменные материалы - обширная группа строительных материалов и изделий камневидного строения. Различают каменные материалы природные, получаемые механической обработкой (иногда и без специальной обработки) горных пород и искусственные, производимые технологической переработкой исходного минерального сырья. Благодаря высоким строительным качествам (долговечности, прочности, морозостойкости и др.), распространённости и неограниченным запасам природного сырья, каменные материалы широко применяются в современном строительстве. Они являются основными строительными материалами для возведения жилых, общественных, промышленных зданий и различных инженерных сооружений.

На территории полигона встречаются следующие виды каменных материалов:

• глинистый сланец – на левом берегу реки Иня (точки наблюдения 1, 3, 6, 7);

Глинистый сланец относится к скальным метаморфическим грунтам. Образуется из глин под действием высокой температуры и давления. Порода разбита на тонкие плитки (рассланцована). Цвет тёмно-серый, чёрный (за счёт углистого вещества). В воде не размокает. Под действием механического транспорта и при выветривании превращается в дресву и глину. Плотность 2,3 – 2,6 т/м3. Предел прочности на одноосное сжатие изменяется от 3 до 50 МПа. Коэффициент крепости от 2 до 5.

В качестве балласта в дорожном строительстве не применяется. Глинистые сланцы используются в качестве облицовочного, кровельного и шиферного материала.

• мрамор - мраморизованные известняки (точка наблюдения 15);

Мрамор также относится к скальным метаморфическим грунтам. Состоит из зёрен кальцита с примесью доломита. Структура кристаллическая различной крупности – мелко-, средне- и реже крупнозернистая. Окраска белая, серая, желтоватая, красная, бурая и даже чёрная – в зависимости от присутствия красящего вещества (окислов железа, органики). Залегают в форме пластов, линз. Вскипает от действия соляной кислоты. Мраморы образуются в результате перекристаллизации известняков под действием высокой температуры в условиях высокого давления. Мраморы растворяются в воде с образованием карстовых пустот. В условиях атмосферы подвержены физическому и химическому выветриванию. Плотность – 2,7 т/м3, предел прочности 20 – 100 МПа, коэффициент крепости 2 – 10. Твёрдость 3.

Мрамор широко применяется в качестве облицовочного материала как стеновой строительный камень, может использоваться как сырьё для производства цемента.

• известковый туф - у источника по левому берегу реки Иня (точка наблюдения 5);

Известковый туф относится скальным осадочным грунтам. Это разновидность известняка, образуется путём выпадения в осадок углекислой извести из источников подземных вод. Порода пористая, ноздреватая, встречается по склонам речных долин в местах выхода подземных вод (мы в этом удостоверились). Неустойчив к воде, характеризуется малой прочностью, предел прочности менее 5 МПа.

Применяется при производстве цемента и как декоративный камень.

• песчаник (точка наблюдения 1)

Песчаник является представителем класса скальных осадочных грунтов. Состоит из песчаных обломков минералов и цементирующего вещества. Песчаник характеризуется наличием кристаллизационных связей. В зависимости от состава цемента различают песчаники кремнистые, известковые, глинистые, гипсовые, по размеру зёрен – крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые. На изломе отчётливо видны песчаные частицы диаметром 2 – 5 мм. Залегают песчаники в форме слоёв, линз. Прочность изменяется в широких пределах и зависит от состава цемента, состава и величины зёрен, пористости. Наиболее прочные – кремнистые песчаники; глинистые и гипсовые легко выветриваются, относятся к полускальным грунтам. Плотность 2 – 2,7 т/м3, предел прочности от 1 до 150 МПа, коэффициент крепости 1 – 15, пористость 6,9 – 28,3 %.

Песчаники с кремнистым и известковым цементом используются в дорожном строительстве в качестве щебня.

5.2. Рыхлые материалы

К рыхлым каменным материалам относят: валуны, гравий, песок, дресву и др. Рыхлые обломочные породы получаются в результате физического (замерзание воды в трещинах), биологического (действие корней растений), химического (агрессивные воды) выветриваний.

Природой отложения сортируются на гравий, песок, глину, но часто встречаются отложения и в смешанном виде гравия, песка и глины.

Во время прохождения практики на территории полигона мы обнаружили следующие рыхлые материалы:

1. галечник, гравий (гравийно-галечниковые отложения являются работой рек Ини, Шебанихи, Крутихи, образуют конус выноса, который мы видели у Крутихи и Шебанихи, и на правом берегу реки Ини(точка наблюдения 13) );

Галечник и гравий – рыхлые грунты, состоящие из окатанных обломков пород и минералов (относятся к классу природных, дисперсных грунтов). В составе галечника присутствуют обломки диаметром от 10 до 200 мм в количестве более 50 %, а гравий состоит из обломков от 2 до 10 мм. По составу обломки обычно представлены прочными к истиранию породами (кварцит, гранит, базальт) и минералами (кварц, халцедон и др.). Поры в галечнике и гравии могут быть свободными или заполнены песчаным, пылеватым или глинистым материалом. Наличие или отсутствие заполнителя пор существенно сказывается на инженерно-геологических особенностях этих грунтов. В случае отсутствия заполнителя они обладают высокой водонепроницаемостью и являются надёжными водоносными горизонтами. По происхождению различают морские, речные, реже озёрные галечники (гравий). Залегают грунты в виде слоёв, линз. Плотность их составляет 1,7 – 1,9 т/м3, грунты надёжны в основании инженерных сооружений.

Галечник, гравий широко применяются в дорожном строительстве при отсыпке насыпей, при устройстве дренажей и в качестве инертного заполнителя для бетонов.

2. песок (обнаружили его в качестве аллювиальных отложений у уреза воды по берегу реки Иня (точка наблюдения 9));

Песок – рыхлый грунт (класс природных дисперсных грунтов), состоит из обломков минералов, устойчивых к выветриванию (главным образом, кварца, полевых шпатов, слюды и др.). Размер песчаных зёрен изменяется от 0,05 до 2 мм, частиц мельче 0,05 мм может присутствовать менее 3 %. В зависимости от размера зёрен различают пески: гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. По происхождению различают пески: аллювиальные (речные), морские, эоловые (образованные деятельностью ветра) и элювиальные (образуются в процессе физического выветривания пород). Залегают пески в форме слоёв, линз, барханов, дюн, имеют слоистую структуру. Пористость изменяется от 30 до 50 %. Средняя плотность песков около 1,5 т/м3, коэффициент крепости 0,5 – 0,6.

Широко применяются при отсыпке насыпей дорог, при строительстве дренажей и в качестве инертных добавок при приготовлении бетона.

3. лёссовые, аллювиальные супеси и суглинки (лёссовые суглинки и супеси слагают геоморфологические элементы в строении долины реки Ини –1 и 2 надпойменные террасы; аллювиальные суглинки тоже встречались в строении низкой и высокой поймы).

Лёссовые грунты – пылевато-глинистые, состоят из пылеватых частиц (размером 0,05 – 0,005 мм) в количестве более 50 %, мелкопесчаных и незначительного количества (до 16 %) глинистых частиц (мельче 0,005 мм). Минеральная часть грунтов представлена кварцем полевыми шпатами, слюдами, каолинитом, монтмориллонитом и др. минералами. Минеральные частицы связаны между собой легкорастворимыми солями (гипсом, карбонатом кальция и др.) и глинистым веществом. Лёссовые грунты характеризуются повышенной пористостью (до 60 %), в них хорошо видны макропоры диаметром 1 – 2 мм, светлые карбонатные журавчики, бурно вскипающие под воздействием соляной кислоты. Текстура однородная или слоистая, плотность – 1,5 – 1,8 т/м3. Цвет грунтов палевый, светло-бурый за счёт окислов железа. Залегают с поверхности Земли в виде покровов мощностью от 1 – 2 до 60 м.

Наиболее важным свойством лёссовых грунтов является просадочность (уменьшение объёма грунта при замачивании водой). Просадка происходит как в природной обстановке, так и в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека – при подтоплении городской территории, утечке воды из водонесущих коммуникаций. Неравномерное увлажнение пород под сооружениями приводит к их деформациям, вплоть до полного разрушения. При строительстве на лёссовых грунтах необходимо их предпостроечное упрочнение или применение специальных конструкций фундаментов. Используются лёссовые грунты при отсыпке насыпей железных и автомобильных дорог, изготовлении строительного кирпича.