Каталог Минералов
 

Нерастворимый "растворимый" грунт


Грунтоведение / Нерастворимый \"растворимый\" грунт
обсудить на форуме

Еще в XVIII в. жителям района р. Рейн был хорошо знаком особый светло-палевый грунт, выходящий на поверхности террасовых уступов речной долины.

Местное население знало, что эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, чтобы держаться в вертикальных откосах. Но если на них попадала вода, то картина мгновенно изменялась! В течение 20—40 с возникало катастрофическое разрушение. Казалось, что грунт растворяется. По этой причине они были названы лёссами от немецкого слова «lossen» — растворяться.

В XIX в. обнаружилось, что подобного вида грунты встречаются не только в Германии, но и во многих других странах. В Советском Союзе лёссы слагали толщи мощностью от нескольких до 100 м. Их можно было встретить в самых различных уголках нашей Родины. Они есть в Белоруссии, Молдавии, на Украине, в Западной Сибири, Алтае и многих других районах страны. Особо значительные слои этих грунтов встречаются в Узбекистане, Таджикистане, на Северном Кавказе. Более 14 %  территории Советского Союза было покрыто лёссовым «одеялом».

Большие толщи этих грунтов найдены в КНР. Там они образуют массивы мощностью 100—200 м.

Этот интересный грунт имеет для человечества особую ценность. Именно на нем образовались самые плодородные почвы мира — черноземы.

Когда в нашей стране развернулись работы по строительству городов, промышленных предприятий, оросительных систем, в полной мере проявилось коварство лёссовых грунтов.

В конце 20-х годов был построен первенец оросительных систем Северного Кавказа — Мало-Кабардинский магистральный канал. Он должен был нести живительную влагу к полям Кабарды.

Когда торжественно разрезали ленточку и пустили в канал первую воду, все ликовали. Но прошло только несколько дней и произошли странные явления. По бокам канала стали появляться многочисленные трещины. По ним возникли крупные опускания поверхности. Они достигали 1,5 м и более. Трещины нарастали, а между ними появились небольшие террасообразные уступы. Такие же явления были зарегистрированы на каналах других оросительных систем, особенно в Средней Азии. Они получили название просадок.

Как правило, эти явления проявлялись на 3—4 день после пуска воды. Процесс захватывал участки протяженностью 500—600 м, а в некоторых случаях даже до 1,5 км. Оседание поверхности на отдельных участках достигало 2 м. Образовавшиеся трещины имели глубину от нескольких до 18 м.

Затем просадочные деформации при увлажнении лёссовых грунтов стали обнаруживаться при строительстве заводов, жилых зданий и других сооружений. Они также возникали в результате увлажнения либо дождевыми, либо водопроводными, либо техническими водами.

Вот сколько неприятных сюрпризов преподнесли строителям эти странные лёссовые грунты.

Загадочность лёссов началась уже с вопроса о пути и способах их образования. Ученые уже более 160 лет спорят. Написаны сотни трактатов, в которых доказывается, что лёссовые породы произошли или так, или эдак. Сейчас насчитывается 24 гипотезы их происхождения. Высказывались самые разные догадки. Одни считали их образованиями, возникшими в результате привноса пыли ветром (эоловое происхождение), другие относили их к речным образованиям, третьи — к озерным и т. д. Были даже выдвинуты гипотезы о вулканическом и «космическом» генезисе лёсса.

В настоящее время больше всего сторонников представления о эоловом происхождении этих пород. Эолисты считают, что их основой послужила пыль, перенесенная ветром. Откуда ее столько взялось? На этот вопрос отвечают, что она явилась остатком материала, вынесенного древними материковыми ледниками. Нужно сказать, что эоловым путем и сейчас, буквально на наших глазах, происходит накопление пылеватых пород в районах «черных земель» (Северный Кавказ, Ставропольский край и т.д.).

Большую группу составляют также ученые, считающие, что лёссовые породы образовались путем привноса пылеватого материала водными потоками, возникшими при таянии ледников.

В настоящее время появляется все больше сторонников гипотезы, что эти породы сформировались в результате мерзлотных процессов. Во всяком случае, мерзлотные процессы сыграли главную роль в возникновении особых свойств лёссов.

Конечно, среди лёссовых пород имеются и такие, которые образовались за счет сноса мелких частиц вниз по склонам. Они перемещались и под действием силы тяжести, и потоками дождевых и талых вод.

Как же в действительности Образовались лёссы? Пожалуй, в условиях континентов, имеющих разнообразный рельеф, климатические условия и геологическое строение, лёссовый покров может формироваться различными путями.

Давайте присмотримся к этому грунту   поближе.    Первое, что бросается в глаза, — это цвет. Лёссовые породы имеют окраску от темно-бурых до нежных, светло-палевых тонов. Второе, что привлекает внимание, — это видимые глазом крупные поры. Их назвали за необычную величину макропорами. Диаметр макропор достигает 2 мм. На 1 см2 поверхности лёсса можно насчитать от 2 до 30 макропор. Если их пристально рассмотреть, то можно увидеть, что это ветвящиеся каналы, часто   покрытые изнутри известью или гумусовым веществом.

Форма этого типа пор свидетельствует, что они образовались в результате деятельности корневых систем травянистых растений. В них нередко сохраняются остатки корневых волосков. Было установлено, что макропоры являются самыми устойчивыми элементами структуры лёссов.

Крупные поры в лёссах образуют также черви и иногда термиты.

Лёссовые породы облюбовали для себя землерои, поэтому в них нередко встречаются проделанные ими ходы — кротовины. Некоторые «прыткие» кроты прогрызают такие ходы до глубины 10—15 м, но большинство «нормальных» животных предпочитает квартировать в диапазоне 3—4 м. Иногда на 1 м2 стенки шурфа (колодца) встречается до 40 кротовин.

Читателю, наверно, неясно, почему все же лёссовые породы «растворяются» водой. Ученые внимательно изучили этот процесс. Удалось обнаружить с помощью скоростной микрокиносъемки, что в этих грунтах главную роль в движении воды играют не макропоры, а более мелкие поры диаметром крупнее 0,01 мм (активные поры). Кроме того, было установлено, что лёссовые породы состоят на 50—96 % из пыли (вспомним, что это частицы размером от 0,05 до 0,002 мм).

Когда вода попадает в лабиринт активных пор, вокруг частиц образуются (а если они были ранее, то утолщаются) пленки влаги. Эти пленки, раздвигая частицы, уменьшают молекулярные силы, связывающие их. В результате образующиеся при разрушении структуры микроагрегаты и частицы перемещаются в крупные поры. Усиливает этот процесс выделение тепла (происходящее при разрушении структуры), которое вызывает расширение воздуха в порах грунта. В ходе этого процесса стенки их повреждаются. Одновременно протекают и некоторые другие процессы. Результат — стихийное разрушение первоначальной структуры и неизбежное при этом уплотнение грунта под собственным весом и давлением сооружений. Внешне это и воспринимается как просадка.

Конечно, этот процесс более сложен, чем мы его описали, но общие его черты, надо полагать, стали понятны.

Отметим, что не всегда лёссовые породы обязательно просадочны. Это свойство проявляется только при высокой активной пористости (больше 20 %), сравнительно малой влажности и специфической структуре грунта.

Просадки жилых зданий и промышленных сооружений были долгое время бичом строителей. Сейчас картина изменилась, мы научились безопасно строить на лёссах.

На степных равнинах встречаются часто впадинки, имеющие форму блюдец. За это совпадение их и назвали — «степные блюдца». Весной в таких образованиях долгое время держится вода, которая служит для водопоя скота. Глубина их достигает 1—2 м. Такие степные блюдца образовались в результате естественных просадок лёссов. В этом случае просадочные явления развиваются в течение многих десятков лет под действием просачивающейся из блюдца воды и собственного веса грунта.



  • Моя коллекция
  • Добавить образец
  • Добавить месторождение
  • Предложить новость
  • Управление рассылкой
  • Профайл