Зміна фізико-механічних властивостей скельних і напівскельних порід під впливом гідротермальних процесів та вивітрювання.
Це так звані вторинні процеси. Породи, змінені гідротермальними процесами, зазвичай мають локальне поширення – на окремих ділянках або в межах певних зон, де вони піддавалися впливу гідротермальних розчинів. Однак зміни властивостей таких порід можуть поширюватися на більші глибини (сотні метрів) і проявлятися двояко. В одних випадках відбувається підвищення їхньої міцності, зменшення пористості – породи стають монолітними, підвищується їхня міцність. В інших випадках під впливом гідротермальних розчинів відбуваються розкладення порід, винесення нестійких компонентів, привнесення нових; у результаті метасоматозу змінюється їхній мінеральний склад, а це призводить до зменшення щільності, підвищення пористості і зниження міцності. Утворюються ділянки й зони послаблених порід, котрі становлять великий інтерес при інженерно-геологічній оцінці умов будівництва споруд. Виявлення й оконтурення таких послаблених ділянок і зон є найважливішим завданням при інженерно-геологічних вишукуваннях.
У зоні вивітрювання незмінених порід зазвичай утворюється щебенисто-глинистий елювій, тоді як у породах гідротермально змінених елювій суттєво глинистий, причому потужність зони інтенсивного вивітрювання тут значно більша.
Прикладів послаблення гірських порід під впливом гідротермальних процесів відомо порівняно багато. Характерним є район Красноярської ГЕС на Єнісеї. Тут граніти, що є основою споруд, у межах певних зон під впливом гідротермальних процесів зазнали істотних змін. Наприклад, міцність незмінених гранітів на стиснення складає 130 МПа, у гранітів слабко каолінізованих вона дорівнює 103 МПа і у каолінізованих – 60 МПа.
Наведені дані показують, що гідротермальні процеси можуть справляти значний вплив на зміну фізико-механічних властивостей скельних і напівскельних порід.
Фізико-механічні властивості скельних і напівскельних порід змінюються і при вивітрюванні. Тут змінюються зовнішній вигляд порід, їхній фізичний стан і склад. Вивітрювання, на відміну від гідротермальних процесів, призводить до зміни порід і їхніх властивостей на більших площах, тобто має регіональне поширення, але розвивається головним чином у приповерхневих горизонтах Землі. Залежно від ступеня вивітрілості порід можна розрізняти певні стадії їхньої зміни, а в зоні вивітрювання виділяти підзони. Відповідно до цього і властивості порід – щільність, пористість, водопоглинання, водопроникність, міцність, тривкість і деформаційність – змінюються залежно від ступеня вивітрілості порід. На відміну від гідротермальних процесів вивітрювання завжди веде тільки до руйнування і розпушування порід, зниження їхньої щільності й міцності, до утворення ділянок і зон із більш низькими показниками фізико-механічних властивостей. В результаті скельні породи переходять у напівскельні, а при подальшому руйнуванні у сипкі незв’язні або м’які зв’язні.
Загальновідомо, що зі збільшенням вивітрілості порід підвищується їхнє водопоглинання і відповідно знижуються характеристики фізико-механічних властивостей. Тому можна вважати водопоглинання показником вивітрілості порід. Цікавою є спроба знайти об’єктивний показник для оцінки ступеня вивітрілості граніту. Виходячи з положення, що найменш стійким у граніті є біотит і що двовалентне залізо (головним носієм його в граніті є біотит) зовсім нестійке в зоні окислення, запропоновано використати відношення в якості показника ступеня вивітрілості граніту. За даними досліджень керну колонкової свердловини, пройденої в граніті, була встановлена залежність зміни міцності гранітів від ступеня вивітрілості. Характерно, що у не вивітрілих гранітів відношення складає в середньому 0,4. Зі зменшенням ступеня вивітрілості порід зменшується їхня пористість, підвищуються щільність, міцність і пружність.
В цілому вивітрювання веде до зниження будівельних властивостей порід, тому під час вишукувань завжди необхідно виділяти зону вивітрілих порід, досліджувати й оцінювати їхні властивості. Для цього крім якісних показників (зовнішнього вигляду, забарвлення, мінерального складу та ін.) цілком можуть бути використані різні кількісні показники, що характеризують їхні фізико-механічні властивості.
Для вивчення властивостей скельних і напівскельних порід застосовують різноманітні польові й лабораторні методи і методики досліджень, прилади й установки. Таке вивчення лише тоді є повноцінним, коли воно комплексне, тобто супроводжується детальним і повним вивченням їхніх петрографічних особливостей і геологічних умов залягання. Дані про властивості порід без петрографічних і геологічних знань мають незрівнянно менше значення, вони малонадійні, неповноцінні. Для будівельних цілей вивчення гірських порід повинно бути спеціалізованим, петрографічним. Відповідальні висновки і оцінка властивостей гірських порід не можуть базуватися на одиничних визначеннях, для цього вимагається необхідна кількість визначень, що забезпечує отримання обґрунтованих середніх характеристик порід, а також характеристик, які показують ступінь неоднорідності й мінливості їхніх властивостей. Такі характеристики повинні забезпечувати надійність інженерних розрахунків і рішень. Отже, число визначень повинно бути таким, щоб можна було застосувати методи математичної статистики для обробки й аналізу результатів досліджень властивостей гірських порід.
Запитання для самоконтролю..
1. Як позначається дія гідротермальних розчинів на властивостях порід?
2. В чому проявляється вплив вивітрювання на властивості гірських порід?
