ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ЗНАНИЯ ПО ЧАСТИ СВОЙСТВ ГРУНТОВ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Свойства грунтов являют собой весьма большой комплекс переменных особенностей грунтов, при чём различных по своей природе и качествам, порождаемый исходя из состава грунтов, их строения (текстуры и структуры), генезиса(происхождения) и постгенетических преобразований и т.д. Тем не менее, благодаря упорному и усердному труду мужей учёных, которые в 20 и 21 веке исследовали и уточняли данный признак, мы имеем в достаточной мере обширное и осмысливаемое представление касаемо свойств.

Что в принципе являют собой свойства? Свойства, это качества, проявляющиеся в тот момент, когда рассматриваемый объект контактирует и тем самым взаимодействует с внешними, окружающими его предметами. Таким образом становится ясно, что свойства проявляются в ответ, то есть, как отклик на что-то, в данном случае на действие со стороны других объектов, из этого можем заключить, что в вакууме, как таковые свойства будут отсутствовать у объекта.

Свойства грунтов аналогичным образом будут проявляться во взаимодействии с другими грунтами, техническими и инженерными сооружениями и энергетическими или вещественными полями. При этом будут выделяться сходства и(или) отличия грунтов друг от друга, что тоже будет собой являть их способ типизации и классификации.

Разберемся с деталями. Всё имеет происхождение, генезис свойств грунтов и механизм их формирования, может быть не единым, различные свойства грунтов могут формироваться одновременно с образованием грунта (сингенетические свойства) или же могут возникать, видоизменяться и приобретаться после образования грунта (эпигенетические свойства). Неспроста при полноценном и доскональном анализе грунтов, и их толщ, фундаментальной необходимостью является изучение их состояния, строения, состава и собственно свойств, постольку поскольку эти конфигурации взаимосвязаны, либо вытекают друг из друга и прямо, либо же косвенно влияют друг на друга. Что, собственно, можно и наблюдать при рассмотрении основного закона грунтоведения (он же закон ПСЛ), который гласит, что «Свойства грунтов, ровно, как и их состав, строение, состояние определяются их генезисом, характером постгенетических процессов и современным пространственным положением».

Если же конкретизировать и уточнять, то следует обратиться к факторам, влияющим на формирование инженерно-геологических свойств горных пород и определяющие их черты и характеристики. Важнейшими из них являются: возраст и генетический тип горных пород (магматические, метаморфические, осадочно-вулканогенных), форма геологических тел, их условия залегания (т.е. структурно-тектонические признаки), количественный минеральный состав и структурно-текстурные особенности горных пород, (трещиноватость, пористость, размер минеральных частиц) гранулометрический состав, степень и тип цементации горных пород, физические свойства породообразующих минералов, структура минерального скелета, природа структурных межминеральных и межатомных связей, параметры кристаллической решетки, выветривание, наличие примесей, газов, воды, биоты и тд.

Ныне существует удобная типизация и систематика свойств грунтов по классам, где далее, соответственно исходя из природы взаимодействий можно будет соотносить те или иные свойства. Однако, прежде чем перечислить здесь классы, следовало бы отступить и уделить внимание важной составляющей свойств грунтов, от них зависит обусловленность и соотнесённость свойств у грунтов. Они же-качественные свойства грунтов, и их 3 вида:

• Емкостные свойства-проявляют способность грунтов-поглощать, накапливать, впитывать какие-либо вещества, компоненты, элементы и вещества. По сути, позволяют содержать грунту что-либо в своём объеме.
• Транспортные свойства-выражают способность грунта пропускать, просеивать те или иные вещества. Фактически, они характеризуют проводимость, проницаемость или сопротивляемость грунтов.

Далее заключительный вид качественных свойств, при этом он является категорически важным в рамках инженерной геологии, они важны по причине необходимости при решение теоретических и практических задач строительства и расчетов фундаментов.

• Критические свойства-они отражают пороговые значения каких-либо показателей, при которых происходит сколько-нибудь коренное изменение состояние грунта. Эти свойства обуславливают пороговые значения физико-механических свойств, что по сути дела является одной из целевой задачи инженерной геологии, по крайней мере во многих отраслях строительства на этапах проектирования и возведения оснований сооружений.

Ознакомившись с понимание о качественном представлении свойств грунтов, можно преступить к рассмотрению принятых в грунтоведении классов свойств. В инженерной геологии, по природе взаимодействия и сущности свойств, различают физические, химические, физико-химические, физико-механические и биотические свойства. Свойства грунтов в свою очередь характеризуются широким набором различных, специальных, общенаучных (химических, термодинамических, геологических) показателей, однако которые здесь рассматриваться не будут. Ниже же рассмотрим каждый класс по отдельности и подробнее.

• Физические свойства грунтов-представляют собой совокупность свойств грунтов, обусловленных действием физических полей различной природы. К данному классу относятся плотностные, электрические магнитные свойства, радиационные. Опять-таки, данный класс свойств обширен, и он более целостно и скрупулёзно изучается в такой геологической дисциплине, как геофизика, по сути дела, физические свойства, это всё то многообразие всевозможных проявлений веществ, материалов, которые воспринимают влияние на себя физических полей (электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое ядерное), т.е., по сути, вся материя, в том числе и грунты.
• Химические-класс свойств, обусловленный происходящими в них химическими процессами и изменениями, проявляемые в ходе реакции(й) и характеризующие их способность участвовать в химических взаимодействиях с различными веществами. Химические реакции в грунтах, изучаются для оценки химического выветривания, выщелачивания, растворимости и пр. Например-растворимость грунтов, это крайне важный аспект и критерий при инженерных изысканиях, также изучение химических свойств очень важно для понимания агрессивности грунтов (негативное влияние грунтов на компоненты инженерных систем).
• Физико-химические свойства-класс свойств грунтов, проявляющихся в ходе различных физико-химических процессов и явлений, происходящих на границах раздела фаз (контактирующие фазы грунта-твёрдых, жидких и газовых, обладающих избыточной поверхностной энергией). Как правило обуславливают различные поверхностные явление (адсорбция, осмос, адгезия).
• Физико-механические свойства-свойства и процессы грунта, проявляющиеся в поле механических напряжении, при механических воздействиях и внешних нагрузках, однако формально, данный класс свойств относится к физическому, но ввиду его значимости в геотехнике, рассматривается отдельно. Также стоит уточнить, что в зависимости от условий взаимодействия грунтов с нагрузками, выделяется несколько типов физико-механических свойств: деформационные (проявляющиеся при нагрузках ниже критических, т. е. не приводящих к разрушению грунта), прочностные (напротив, проявляющиеся при нагрузках выше критических, т. е. при разрушении грунта). При этом наиболее детально данный класс свойств изучаются в механике грунтов и геотехнике (строительной механике).
• Биотические свойства-в инженерной геологии, особенности грунтов обусловленные присутствием биоты (живых компонентов) и их жизнедеятельностью, при этом биота может быть, как микроуровня, так и макро. Данный класс свойств определяет и характеризует биологическую активность грунтов (биоагрессивность и биопоглотительность), что в свою очередь уже не так важно с точки зрения инженерной геологии, как с позиции экологической геологии.

Заключение

Таким образом, подводя итоговую черту, выявляется, что свойства грунтов, горных пород, будут обуславливать проявления и возникновения в грунтовых массивах и толщах пород геологических процессов и явлений, а также отражать их склонность к тем или иным процессам, отражать особенности масштаба и распространения этих процессов и явлений, кроме того, что особенно актуально в инженерной практике, являться маркером потенциального развития тех или иных процессов и явлений, что крайне важно, при составлении инженерно-геологических прогнозов, ведении инженерно-геологического мониторинга, а также в связи строительства и расчётов фундаментов. В нашем мире, изучение свойств грунтов и их параметров, является необходимой, фундаментальной и одной из приоритетных прикладных задач инженерной геологии (инженерной-геодинамики в том числе), при проведении инженерно-геологических изысканий в строительстве (при расчётах и построениях графиков), и прочих связанных инженерно-технических работах. Следовательно знания в отношении свойств грунтов, помогают грамотно и рационально осваивать, и использовать геологические территории, обеспечивать устойчивое и безопасное проектирование и конструирование инженерных объектов и жилья, снабжать человечество минеральными и энергетическими ресурсами, а также пополнять научные знания и уточнять геологическую картину мира.