Условия залегания и трещиноватость скальных пород грунтов.

Скальные и полускальные горные породы характеризуются жесткими связями между составляющими их частицами. По своим механическим свойствам они резко отличаются от мягких - сыпучих и связных грунтов и приближаются к твердым телам, изучаемым в сопротивлении материалов, почему иногда и называются твердыми горными породами.

Грунт (горные породы) подразделяются на скальные и рыхлые (по классификации, принятой в строительных нормах и правилах, — нескальные).

К скальным относятся изверженные, метаморфические и осадочные породы с жёсткой связью между зёрнами, залегающие в виде монолитного или трещиноватого массива. Массив горных пород – участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инженерно-геологическими свойствами слагающих его горных пород. Массивы отличаются особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих горные породы, минералогическим составом, текстурой и пористостью горных пород, наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений, их связью c твёрдыми составляющими, a также показателями геомеханического (действующие силы, напряжения и деформации гравитационного, тектонического и техногенного происхождения) и физического (эрозионные процессы и др.) состояния.

Особенностью массива горных пород как среды действия прикладываемых сил, напряжений, развития деформаций, сдвижений и разрушений является его неоднородность: деформации сосредотачиваются преим. в ослабленных элементах структуры массива (в трещинах и др.), в меньшей мере деформируются блоки монолитной породы, ограниченные трещинами. Разрушение пород происходит, как правило, c образованием в направлениях максимальных значений касательных напряжений сдвиговых поверхностей скольжения, формирующихся в виде зон образования и согласного поворота примыкающих друг к другу призмообразных элементарных породных блоков. Сопротивление этому сдвигу обусловлено сопротивлением разрушению горных пород при оформлении блоков, a также сопротивлением разрыхлению при их повороте. B случаях близкой взаимной ориентировки максимальных касательных напряжений и протяжённых поверхностей ослабления массива развитие деформаций и разрушения происходит приемлемо в плоскости этого ослабления. B зависимости от горно-геологических условий и характера проектируемых горных работ поведение и свойства горной породы массива приближённо отображают механическими закономерностями различных идеализируемых классических сред. B условиях высоких трёхосно-сжимающих нагрузок (на больших глубинах разработки в удалении от свободных обнажений) механическое состояние массива c достаточной мерой приближения оценивается положениями механики сплошной среды. Условием корректного приложения к массиву этих положений является применение их к участкам массива, достаточно большим по сравнению c размерами структурных элементов. При масштабном соотношении этих размеров не менее чем 15-20-кратном неоднородность массива приближённо рассматривают как квазиоднородность. Механические свойства массива в расчётах его сопротивления и деформаций характеризуют соответствующими показателями монолитной породы, скорректированными коэффициентами структурного ослабления, зависящими от меры нарушенности массива (частоты и связности трещин) и от вида и уровня напряжённого состояния. B условиях высоких трёхосно-сжимающих напряжений и при значительном превышении размеров нагруженных зон массива по сравнению c размерами структурных элементов значения коэффициента структурного ослабления массива близки к единице. B условиях, близких к одноосному или двухосному напряжённому состоянию (в нешироких целиках и вблизи выработок), значимость структурных ослаблений (трещин, контактов) преобладает и значения коэффициента структурной ослабленности значительно меньше единицы. Mассив горной породы в этом случае является дискретноблочной средой, устойчивость которой оценивается расчётом сцепления и трения контактов взаимно смещающихся монолитных блоков породы. Для количественной оценки влияния структурных ослаблений массива горных пород на его устойчивость, деформации, перемещения и взаимодействие c инженерными сооружениями в различных условиях используют ряд методов. Среди них - механические испытания породных образцов c естественными ослаблениями или системой искусственно созданных поверхностей нарушения сплошности породы на прессах и специальных установках (стабилометрах) c определением при различных видах и уровне напряжённого состояния либо показателей сцепления и трения по поверхностям, либо паспорта прочности породы. Применяются и натурные испытания породы без извлечения её из массива путём искусственного нагружения оконтуренного в массиве блока c помощью нагрузочных устройств (домкратов, гидроподушек, прессиометров и др.).

Для выяснения характера расположения пластов, их мощности, положения уровня грунтовых вод, оказывающих большое влияние на состояние и свойства грунта (горных пород), на месте строительства производят исследование его путём бурения, шурфования, зондирования и геофизических методов. Улучшение свойств грунта (горных пород) достигается введением цементирующих и вяжущих веществ, механическим уплотнением, осушением, обжигом, замораживанием и др.

Скальные и полускальные горные породы в большинстве случаев являются вполне надежным основанием для сооружений, и только некоторые из них - сильно трещиноватые, выветрелые, с ослабленными структурными связями - требуют специального изучения перед использованием их в качестве оснований сооружений.