Трещины и их влияние на свойства грунтов

Трещины частой сетью разбивают скальные, а также плотные глинистые и изредка песчаные грунты, оказывая влияние на устойчивость откосов, фильтрацию и другие процессы в грунтах. По степени расчлененности трещинами удобно различать два крайних типа скальных грунтов (рис. 12)

Рис. 12. Строение скальных (а - в) и нескальных (г) грунтов (по Л. Мюллеру)

монолитный грунт, в котором трещины если и есть, то не пересекаются (рис. 12, а);

разборный грунт, в котором трещины образуют густую сеть, пересекаются и полностью разделяют обломки породы (рис. 12, в).

Между этими двумя крайними типами помещается переходный тип - трещиноватый скальный грунт (рис. 12, б), в котором трещины частично пересекаются, но не полностью отчленяют блоки породы, а между монолитными блоками сохраняются мостики (целики) прочного скального грунта.

Скальный грунт, даже трещиноватый и разборный, обладает очень высокой прочностью и практически несжимаем в сравнении с нескальным грунтом. Различия в свойствах вытекают из принципиальной разницы в их строении. В нескальном грунте частицы соприкасаются в отдельных точках, между частицами имеются поры, размеры которых соизмеримы с размерами частиц (рис. 12, г). Это допускает некоторую свободу перемещения частиц I в массе грунта, обусловливает высокое напряжение в контактах между частицами и в конечном счете облегчает деформирование и разрушение материала в контактах. В скальном массиве зерна сцементированы и образуют плотные породы. Относительное их перемещение в породе исключается по крайней мере при напряжениях, обычных для промышленного и гражданского строительства. Перемещения в массиве возможны только по трещинам, но и тут они сильно затруднены. Ширина трещин составляет сотые или тысячные доли от объема массива, поэтому даже значительное относительное сужение трещин при сжатии не ведет к заметной объемной деформации массива. Сдвиг по трещинам возможен, но ему в определенной мере препятствует то, что вдоль трещины выступы одного блока, как правило, входят во впадины другого. Это определяет относительно высокую механическую прочность даже разборного массива.

Трещины в скальных грунтах могут быть частично или полностью заняты нескальным грунтом. Присутствие глинистого грунта в трещинах сильно снижает прочность скального грунта, особенно при его обводнении. Деформируемость при этом практически не увеличивается.

На свойства скального грунта значительное влияние оказывает частота трещин. При расстоянии между трещинами 10 см и менее сеть трещин следует называть частой. Если трещины следуют через 10...100 см, это сеть средней частоты. При расположении трещин через 100 см и более сеть трещин считается редкой.

Положение каждой отдельной трещины в массиве скального грунта можно характеризовать следующими параметрами: углом падения β, равным углу между плоскостью трещины и горизонтальной плоскостью (измеряется на вертикальной плоскости); азимутом направления падения α - азимутом вертикальной плоскости, в которой измерен угол в; шириной раскрытия трещины β;длиной трещин l.

В настоящее время установлено, что характеристика трещиноватости важна не только для скальных, но и для глинистых грунтов. Древние плотные глинистые грунты всегда имеют сеть трещин, по которым идет замачивание массива, отрыв и соскальзывание при оползнях. В связи с этим при изучении прочных глинистых грунтов типа морены и дочетвертичных морских глин нельзя пренебрегать их трещиностостью.