Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Виды грунтов по происхождению (генезису)

Грунтом в строительстве называют верхний слой земной коры, на котором человек ведет свою инженерно-хозяйственную деятельность. На грунтах возводят фундаменты зданий, в них прокладывают подземные коммуникации и строят линии метро. Чтобы успешно осуществлять все эти проекты, проектировщикам нужно понимать, с чем именно они имеют дело.

Грунты можно делить на виды по разным основаниям. Например, по характеру структурных связей (скальные, дисперсные и мерзлые) или трудности разработки. Этим классификациям посвящена наша статья Виды строительного грунта.

В этой статье мы поговорим о классификации грунтов по их происхождению. Мы расскажем, как образуются грунты в природе и в результате деятельности человека – и как это влияет на их свойства.

Все грунты можно поделить на две большие группы:

  • Природные (естественные)
  • Техногенные (искусственные)

Рассмотрим каждую из них отдельно.

Природные (естественные) грунты – горные породы

Начнем мы с грунтов, которые образовались в природе естественным путем – без вмешательства человека. По сути, в данном случае под термином «грунт» подразумевают горную породу, которая залегает под верхним плодородным слоем земли.

По условиям образования горные породы бывают:

  • Магматические (изверженные)
  • Осадочные
  • Метаморфические (видоизмененные)

Ниже мы остановимся на каждом из этих видов подробнее.

Магматические (изверженные) породы – магматиты

Они образуются из расплавленной магмы (лавы), поднимающейся из мантии и нижних слоев земной коры. Попадая в зону более низких температур, эта расплавленная масса охлаждается и затвердевает, образуя плотные и прочные массивы горной породы.

По глубине залегания магматические породы делятся на:

  • Глубинные (интрузивные)
    Их формирует магма, поднимающаяся из недр в вышележащие слои земной коры. Температура и давление здесь еще довольно высокие, поэтому расплав остывает медленно и успевает полностью выкристаллизоваться. Характерная особенность интрузивных пород – это крупнозернистая структура, в которой можно невооруженным взглядом разглядеть блестящие кристаллы составляющих ее минералов (кварца, полевых шпатов, плагиоклаза и других). К интрузивным относятся такие распространенные породы как гранит, сиенит, диорит, габбро, пироксенит и перидотит. Больше узнать об их особенностях вы можете в статье Интрузивные породы.
  • Излившиеся (эффузивные)
    Эти породы образуются из лавы, излившейся на поверхность земли. Температура и давление здесь намного ниже, чем в толще земной коры, поэтому лава застывает быстро и не успевает полностью выкристаллизоваться. Эффузивные породы имеют стекловатую или микрозернистую структуру и более-менее однотонный окрас, котором сложно различить отдельные кристаллы породообразующих минералов. Среди эффузивных пород широко известны базальты, андезиты, риолиты, трахиты, а также вулканические стекла: обсидиан, перлит, пемза. Больше узнать об их свойствах и характеристиках вы можете в статье Эффузивные породы.

Магматические породы в природе обнаруживаются в виде сплошных скальных массивов. Они слагают около 95% всего верхнего слоя земной коры, но на поверхность выходят редко. Чаще всего они погребены под толстым (от нескольких метров до нескольких километров) слоем осадочной породы.

Магматические породы имеют такие особенности:

  • Высокая прочность
  • Высокая плотность
  • Стойкость к деформациям
  • Водостойкость
  • Морозостойкость

Из-за этих свойств они востребованы у строителей и инженеров.

Магматические породы используют:

  • При производстве высокопрочного щебня
  • В качестве облицовочного камня
  • При изготовлении скульптур, памятников, декоративных изделий

А в горных регионах, где магматические породы залегают близко к поверхности, они служат крайне прочными и надежными основаниями для возведения сооружений. Правда, для их разработки требуется специальная тяжеловесная техника.

Кроме того, у отдельных разновидностей магматитов могут быть свои специфические сферы применения. Например, пористую пемзу используют в качестве абразивного материала, а перлит – в качестве легкого заполнителя в бетонах и дренажа для растений.

Больше узнать о магматических породах, их классификации, составе и свойствах вы можете в нашей статье Магматические горные породы.

Осадочные породы

Любые горные породы – даже самые прочные – со временем разрушаются под воздействием воды, перепадов температуры, солнечного излучения, ветра, деятельности живых организмов и многих других факторов. Этот процесс по-другому называется выветриванием.

Продукты выветривания переносятся водой и ветром прочь от материнской породы, накапливаются в низинах и водоемах, претерпевают химические преобразования. Так и образуются осадочные породы.

По условиям образования и свойствам их делят на:

  • Обломочные
    Как можно догадаться из названия, они состоят из обломков одной или нескольких исходных пород. В зависимости от размера зерен эти породы делятся на виды (фракции): алеврит, песок, галька, гравий, валуны.
  • Глинистые
    Эти породы состоят из очень тонких частиц меньше 0,01 мм в диаметре и специфических породообразующих минералов (каолинита, монтмориллонита, гидрослюд). Они активно впитывают воду, не пропуская ее через себя, а при намокании становятся пластичными и вязкими. К глинистым породам относятся все виды собственно глин (каолины, бентониты и прочие), а также супеси и суглинки.
  • Сцементированные
    Рыхлые обломки породы в условиях повышенного давления и фильтрации через них водных растворов (например, при залегании на дне водоема) могут спрессовываться и цементироваться, превращаясь в сплошной массив скальной породы. Именно так образуются алевролиты, песчаники, гравелиты, брекчии и конгломераты.
  • Хемогенные
    Воды на поверхности земли не бывают абсолютно чистыми, они всегда содержат в себе различные растворенные вещества. Эти вещества вступают в химические реакции друг с другом, образуя нерастворимые осадки, которые накапливаются в бассейнах водоемов и возле выхода на поверхность различных источников. Именно так образуются гипс, ангидрит, галит (каменная соль), а также некоторые разновидности известняка, опоки, яшмы.
  • Органогенные
    Сырьем для образования этих пород служат останки животных и растений, которые на протяжении многих веков накапливаются в водоемах и низинах на суше. Эта группа отличается разнообразием происхождения и химического состава. Например, в ней отдельно выделяют карбонатные породы, образовавшиеся из раковин и скелетов водных организмов: известняки, мел, доломиты, магнезиты. Существуют также кремнистые диатомиты, образовавшиеся из останков диатомовых водорослей и других одноклеточных организмов. К органогенным осадочным породам относят и горючие ископаемые: торф, уголь, горючие сланцы.

Если говорить о классификации грунтов по структурным связям, то первые две группы относятся к дисперсным грунтам, а остальные – к скальным.

У каждой разновидности осадочных пород есть свои сферы применения.

Так, рыхлые обломочные породы используют в качестве:

  • Материала для обратной засыпки ям, траншей и котлованов
  • Отсыпки дорог, дорожек, площадок
  • Песчаных и песчано-гравийных (песчано-щебеночных) подушек
  • Заполнителя в бетонах и асфальтобетонных смесях
  • Материала для декоративных отсыпок и композиций
  • Компонента почвенных смесей для растений

Некоторые разновидности песка также востребованы в стекольной промышленности и при изготовлении фильтрационных систем.

Глинистые породы находят применение в производстве:

  • Керамических изделий
  • Цемента
  • Керамзита

Также они востребованы при проведении строительных работ, в косметической и химической промышленности.

Скальные осадочные породы служат сырьем для производства:

  • Бутового камня
  • Облицовочного камня и плитки
  • Щебня

Кроме того, как и магматические породы, они могут выступать в качестве прочного и надежного основания для возведения построек.

Осадочные породы – самые распространенные на нашей планете, они покрывают около 75% земной поверхности. Полно описать все их особенности в пределах одного раздела невозможно. Если вам интересна эта тема, рекомендуем ознакомиться со статьей Осадочные горные породы на нашем сайте.

Метаморфические (видоизмененные) породы – метаморфиты

В условиях высокого давления и температур (как правило, в толще земной коры) магматические и осадочные породы претерпевают серьезные изменения. При этом меняются не только их структура и текстура, но и химический состав. Этот процесс называется метаморфизмом, а образующиеся в результате породы – метаморфическими.

Метаморфические породы в природе встречаются относительно редко. Если магматические породы слагают около 95% всей толщи земной коры, то на метаморфические приходится всего 4%. Тем не менее, в эту группу входит множество разных по своим свойствам пород.

Для метаморфических пород существует множество классификаций. Их можно делить на группы по виду метаморфизма, исходным породам, условиям образования (фациям) и другим показателям. Такие классификации применяются в геологии, и неспециалисту разобраться в них трудно.

Для простоты рассмотрим такие группы метаморфитов:

  • Гнейсы
    Это породы с высоким содержанием полевых шпатов, крупнозернистой структурой и характерным слоистым сложением. В толще гнейсов можно легко рассмотреть чередующиеся светлые и темные полосы, сложенные разными минералами. Отдельно выделяют парагнейсы, образованные при метаморфозе осадочных пород, и ортогнейсы, образовавшиеся из магматических пород.
  • Метаморфические (кристаллические) сланцы
    Для этих пород тоже характерна слоистая текстура, но зерна минералов в их составе более мелкие, поэтому внешне они не имеют такой ярко выраженной полосчатой окраски, как гнейсы. Отметим, что сланцы могут иметь как метаморфическое, так и осадочное происхождение. К осадочным, например, относятся глинистые и кремнистые сланцы, а к метаморфическим – филлиты, кварцевые, мусковитые, известковые сланцы и многие другие.
  • Массивные породы
    От рассмотренных выше разновидностей они отличаются отсутствием слоистости и однородной текстурой. К этой группе относятся амфиболиты, серпентиниты, эклогиты и кварциты.
  • Мраморы
    В отдельную группу вынесем породы, образовавшиеся в результате метаморфизма известняков, доломитов и других карбонатных осадочных пород. Их объединяет характерный пестрый окрас, за который мраморы особо ценятся в производстве декоративных изделий. Разнообразие мраморов чрезвычайно велико, их окрас варьирует от месторождения к месторождению.

Больше о видах метаморфизма и метаморфических пород, их свойствах и характеристиках вы можете прочитать в нашей статье Метаморфические породы.

А если вам интересно больше узнать о том, как в природе образуются горные породы и как они связаны друг с другом, рекомендуем ознакомиться со статьей Природные грунты.

В следующем разделе мы поговорим о грунтах, на свойства которых повлияла деятельность человека. В строительстве и инженерной геологии их принято выделять в отдельную группу по происхождению.

Техногенные (искусственные) грунты

Свойства естественных грунтов определяются условиями их образования в природе. Но существует также большая группа грунтов, которые были определенным образом изменены или созданы человеком. Их называют техногенными.

По направленности изменений они могут быть:

  • Улучшенные
    Это грунты, которые демонстрируют более высокие показатели прочности и стойкости к деформациям, чем их природные аналоги
  • Ухудшенные
    К этой группе относятся грунты, которые в результате деятельности человека потеряли свою прочность или были загрязнены вредными веществами
  • Измененные
    Такое определение используют в тех случаях, когда свойства грунтов изменились, но в какую сторону – доподлинно неизвестно
  • Образованные
    В эту группу попадают массивы грунтов, которые были искусственно возведены на определенной местности и не имеют природных аналогов

Зоны распространения техногенных грунтов в наше время неуклонно растут. В некоторых регионах они уже занимают до 90% всей земной поверхности, а то и больше.

По способу создания или изменения они бывают:

  • Измененные в естественном залегании
  • Перемещенные
  • Антропогенные

Давайте остановимся на каждой из этих разновидностей подробнее.

Грунты, измененные в естественном залегании

В эту группу попадают такие грунты, состав которых был не менее чем на 15% был изменен хозяйственной деятельностью человека без перемещения в другое место.

По условиям изменения их делят на:

  • Нецеленаправленно измененные
    Это грунты, изменение которых – побочный результат какой-то хозяйственной деятельности. Например, при добыче полезных ископаемых вскрываются слои более древних пород, на которых активно развиваются процессы выветривания, они теряют свою плотность и прочность. А при обустройстве отвалов для хранения продуктов и отходов производства нижележащие слои естественного грунта сжимаются и уплотняются, загрязняются солями и другими – потенциально вредными – химическими соединениям.
  • Целенаправленно измененные
    Строительство зданий и обустройство дорог часто сопряжено с изменением грунтов, которые будут выполнять роль основания для возводимых сооружений. Водонасыщенные грунты необходимо предварительно осушить. Слабые основания – уплотнить и упрочнить трамбовкой или цементацией. Крутые откосы – закрепить, чтобы предупредить их возможный обвал в будущем. Все это приводит к образованию новых техногенно-измененных грунтов.

Способов изменения природных грунтов существует много, они постоянно совершенствуются. Больше узнать о них вы можете в нашей статье Грунты, измененные в естественном залегании.

Перемещенные грунты

В эту группу попадают грунты, которые были извлечены из места естественного залегания и переотложены в каком-то другом месте. В результате их химический состав, как правило, остается прежним, но зато изменяются показатели плотности и прочности.

Рассмотрим несколько распространенных видов перемещенных грунтов:

  • Горные и строительные отвалы
    При разработке карьеров, шахт и обустройстве котлованов для строительства образуются тонны породы, которую нужно куда-то девать. Иногда ее вывозят и повторно используют, например, для засыпки старых карьеров, котлованов, оврагов, ям и траншей. Иногда – складируют неподалеку от места добычи в виде насыпных отвалов и терриконов.
  • Гидроотвалы
    От обычных отвалов они отличаются тем, что пустые породы в них перемещают не автомобильным транспортом, а перекачивают по трубопроводам. Образовавшиеся массивы грунта называют намывными, и по своим свойствам они отличаются от насыпных.
  • Планомерно отсыпанные и намытые грунты
    В эту группу попадают грунтовые образования, которые были целенаправленно возведены человеком. Это всевозможные насыпи, плотины, дамбы, отсыпки для выравнивания участка и грунтовые подушки. При этом грунт укладывают в соответствии с проектом и требованиями к его составу и свойствам.

Больше об этих видах техногенных грунтов, их особенностях и условиях образования вы можете прочитать в статье Перемещенные грунты.

Антропогенные грунты

В завершение статьи рассмотрим особую группу грунтов, которые своим существованием полностью обязаны человеку. Это антропогенные образования, которые на протяжении долгих лет накапливаются в городах и других местах проживания людей.

Все антропогенные грунты можно поделить на три большие группы:

  • Отходы производств
    При добыче полезных ископаемых и производстве различных материалов образуется множество твердых отходов. К ним относятся, например, хвосты обогащения – пустые породы, оставшиеся после извлечения руд и углей; шлаки и золы, образующиеся при выплавке железа и сжигании топлива на ТЭЦ; а также шламы – пылеобразные осадки различных химических производств. Некоторые из этих отходов относительно безопасны и могут повторно использоваться в качестве строительного материала, тогда как другие (например, красный шлам) чрезвычайно ядовиты.
  • Бытовые отходы
    По статистике один среднестатистический житель России за год производит около 400 кг бытового мусора. В это число входят пищевые продукты, бумага и картон, пластик, стекло, различные виды металлов и многие другие материалы. Все эти отходы складируются и копятся на свалках, со временем образуя слой крайне неоднородного по составу и свойствам грунта, который к тому же часто загрязнен вредными для человека веществами.
  • Грунты культурного слоя
    Под ними понимают наслоения грунта, накопившиеся за десятки, сотни и даже тысячи лет в местах человеческих поселений. Они имеют крайне неоднородный состав. Здесь может встречаться разнообразный строительный мусор, бытовые отходы и отходы жизнедеятельности человека, остатки старых мощеных дорог. В толще культурного слоя порой можно встретить засыпанные колодцы, полуразрушенные фундаменты и даже целые здания.

Изучение состава и свойств антропогенных грунтов имеет большую практическую значимость. Количество пригодных для строительства земель с каждым годов становится все меньше. Это значит, что человеку приходится застраивать территории бывших свалок и отвалов производственных отходов. Больше узнать об этом вы можете в статье Антропогенные грунты.

А в целом о техногенных грунтах, их классификациях, свойствах и особенностях вы можете прочитать в статье Техногенные грунты.

Давайте подведем небольшой итог всему сказанному выше.

Термин «грунт» охватывает огромное разнообразие материалов, из которых сложены верхние слои земной коры. Они отличаются по происхождению и свойствам. Различают природные грунты (горные породы), образовавшиеся в естественных условиях, и техногенные грунты, измененные или созданные человеком. Природные грунты могут быть магматического, осадочного или метаморфического происхождения. Техногенные грунты в научной литературе делят на измененные, перемещенные и антропогенные.

Дата публикации: 28 ноября 2024 года