К органоминеральным грунтам относятся илы, сапропели и заторфованные.

Органоминеральные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают большие, но локальные площади. Своим происхождением они обязаны водной среде и располагаются в речных долинах, на низких берегах морей, озер, водохранилищ, в пониженных частях рельефа, на территориях с высоким положением грунтовых вод, например, в тундре. Органоминеральные грунты наиболее типичны для территорий, где развиты болота.

Все органоминеральные грунты высокопористы и водонасыщены. В их составе:

1. песчано - пылевато - глинистые частицы;

2. органический минерал;

3. воды, которые присутствуют обязательно и в большом количестве.

Во многих этих грунтах воды бывает больше, чем минеральной и органической части. Органический минерал содержится в следующих количествах:

илы - в основном гумус и в количестве не менее 10%;

сапропели - до 30% гумуса с примесью растительных остатков;

заторфованные грунты - до 50% растительных остатков с примесью гумуса.

Оценка органоминеральных грунтов производится по следующим характеристикам:

- природная влажность W;

- плотность грунта и частиц; - содержание органических веществ;

- полная влагоемкость Wn;

- коэффициент Кф;

- модуль деформации Е.

Ил - водонасыщеннный современный (или древний) осадок дна водоемов в виде песчано - пылевато - глинистых масс с органическим перегноем (гумусом). Окраска черная, масса рыхлая, количество воды превышает содержание минеральной части (за исключением древнего ила).

Ил следует считать начальной стадией формирования глинистой осадочной породы. Мощность слоев илов колеблется от сантиметров до нескольких метров. Модуль деформации Е колеблется от 0,1 до 2 МПа. Коэффициент пористости для илов супесчаного состава составляет 0,8-1,2; суглинистого 0,9-1,6 и глинистого 1,2-2. Илы практически не держат нагрузки, под нагрузкой легко выдавливаются, при динамическом воздействии переходят в разжиженное состояние. Наибольшую нагрузку выдерживают лишь древние илы, особенно если они перекрыты какой-либо толщей глинистых отложений.

Сапропели - это рыхлые водонасыщенные песчано - пылевато - глинистые отложения, содержащие органический материал. Мощность слоев сапропелей от 1 до 20 м. Более или менее уплотненный сапропель называют сапроколом.

Заторфованные грунты - это песчано-пылевато-глинистые водонасыщенные грунты, но с большим содержанием органических веществ (до 50%) в виде остатков корней растений с примесью гумуса. При оценке свойств этих грунтов большое значение имеет степень разложения растительных осадков Rp. По этому признаку их разделяют на четыре разновидности Rp:

1. от 0 до 15%;

2. 16 - 30%;

3.31-50%;

4. более 50 %.

Почвы. К органоминеральным грунтам следует отнести почвы, которые практически повсеместно (кроме пустынь и отчасти полупустынь) залегают непосредственно на дневной поверхности земли и генетически являются элювиальным образованием.

Различают почвы песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые. Все они, как и грунты, имеют свои структуры и содержат органический материал в виде перегноя (гумуса) в количестве от 3 до 12 % и корни травяной, кустарниковой и древесной растительности. Мощность слоев почв колеблется от 0,3 - 0,5 до 1,5, редко до 3 м. Почвы необходимы сельскому хозяйству и поэтому их следует сохранять. Перед производством строительных работ слой почвы необходимо срезать, складировать и использовать по своему назначению в местах, где почвенный слой отсутствует. Уничтожать почву запрещено законом.

В толщах лессовых отложений присутствуют слои «погребенных» почв. Эти древние почвы, имеющие небольшую мощность и по физико- механическим свойствам мало чем отличающиеся от вмещающих их грунтов.

Органические грунты. Все эти грунты состоят в основном из органического материала. Типичным представителем этих грунтов является торф, сложенный из неполно разложившихся болотных растений. Окраска чаще всего темно - коричневая. В торфах всегда имеется примесь песка, пылеватых и глинистых частиц. Растения создают волокнистый каркас, что является его структурой. Большинство торфов сформировалось в древние времена и на сегодня между собой различаются по степени разложения растительных остатков и геологическому строению. Слой торфа может плавать на воде, либо лежать на сапропеле или непосредственно на минеральном дне, т. е. на слое глины. В зависимости от этого мощность слоев торфа бывает различной - от нескольких сантиметров до десятков метров.

Все органоминеральные и органические грунты содержат воду, которая обладает агрессивными свойствами по отношению к строительным материалам. В связи с непрерывным гниением растительных остатков их

свойства очень изменчивы. Модуль деформации Е обычно меньше 5 МПа. Лучше всего нагрузки держат древние, более плотные торфы.

Строительство зданий и сооружений на органоминеральных и органических грунтах представляет собой сложную задачу, поэтому осуществляется по специальным нормативам.

В каждом случае используются разные мероприятия по предотвращению возможных деформаций оснований и повышению их несущей способности:

1. для илов и сапропелей;

2. для торфов и заторфованных грунтов.

Илы и сапропели. При строительстве следует помнить, что слой ила на дне водоемов всегда обладает худшими свойствами, чем слой -огребенного ила. При использовании илов в качестве оснований необходимо различать условия их залегания: ил залегает на дне водоема и подстилается глиной и песком, или слой ила залегает между слоями глин и песков. Для улучшения свойств оснований, сложенных илами, возможно:

• заменять ил на другой грунт;

• прорезать слой ила сваями и опираться на прочные грунты;

• на ил накладывать наброску камня, т. е. фактически заменять ил Каменным массивом;

• на ил намывать слой песка, который хорошо воспринимает нагрузки от объектов и в последствии обеспечивает свободный выход воды из ила, заключенный между пылевато-глинистыми грунтами, предварительно должен уплотняться за счет оттока воды через дренажные скважины; это одновременно сокращает сроки уплотнения грунтов.

Торфы и заторфованные грунты. Торфы являются полезными ископаемыми (энергоносители) и поэтому рассматривать этот грунт только как основание объектов нецелесообразно. Строительство на заторфованных грунтах в зависимости от их свойств, мощности слоев осуществляется в двух направлениях:

1. без специальных мероприятий с применением только конструктивных строительных решений в зданиях и сооружениях;

2. с использованием специальных строительных работ. Специальные строительные работы очень разнообразны и

разадаются на ряд видов в зависимости от вариантов геологического строения заторфованных толщ. Для каждого варианта рекомендуются свои специальные работы, которые могут быть в виде:

• прорезки (полной или частичной) слоя заторфованного грунта фундаментами, в том числе свайными;

• частичной или полной срезки (выторфовка) заторфованного грунта с последующей засыпкой, планировкой площади песчаными (гравийным, щебеночным) материалами;

• предварительного уплотнения заторфованных грунтов, в том числе с помощью дренажных скважин.

При выборе вида специальных строительных работ необходимо учитывать свойства и мощность слоев песчано-пылевато-глинистых грунтов, которые подстилают или перекрывают заторфованные грунты.

Инженерно-геологические особенности биогенных (фитогенных) пород.

Торф - своеобразная, геологически относительно молодая, не е иная стадии диагенеза, фитогенная горная порода, образующаяся в результате отмирания и разложения болотной растительности в условиях очного увлажнения и недостаточного доступа кислорода. Сухое вещество торфа состоит из неразложившихся растительных остатков – растительного волокна, продуктов их разложения - гумуса и минеральных веществ - золы. Содержание минеральной составляющей - золы не превышает, как правило, 40%.

Отличительной чертой торфов является их чрезвычайно высокая влажность в естественном залегании. В массиве она может достигать 500 – 1000 даже 2000% и более (по отношению к весу сухого вещества).

Плотность скелета торфов - величина более чем малая, в основном 0,07-0,2

г/ куб.см, очень редко отмечены значения 0,5 г/куб.см. Соответственно пористость чрезвычайно высока. В условиях естественного залегания влажность торфов в соответствии с их огромной влагоемкостью практически всегда выше влажности верхнего предела пластичности, т. е. торф практически находится в скрыто-текучей консистенции. В естественных условиях торф обладает весьма низкой способностью к набуханию, при высыхании же его наблюдается значительная усадка. Торф – порода водопроницаемая, оказывает достаточно сильное влияние на водопроницаемость, в первую очередь, степень разложения органических остатков, а также обладает такой особенностью, как анизотропия свойств, обусловлена слоистостью, образовавшейся в процессе формирования торфяных залежей.

Отличительной чертой торфов является их исключительно сильная сжимаемость под нагрузкой, значение которой в десятки и сотни раз выше, чем у обычных (минеральных) грунтов. При этом в торфах, как и в других грунтах, наблюдаются как остаточные, так и упругие деформации, причемостаточные имеют значительные величины. При снятии нагрузки происходит некоторое увеличение пористости уплотненного торфа, что обусловлено упругими свойствами структуры торфа и небольшим всасыванием воды. При нарушении первоначальной структуры торфа уплотняемость его увеличивается на 10-30%.

Результаты исследований прочностных характеристик торфов, приведенные Е.М. Сергеевым, свидетельствуют о значительных величинах сцепления и угла внутреннего трения при сравнительно высоких значениях влажности (200-1000%). При дальнейшем росте влажности сцепление и угол внутреннего трения постепенно снижаются и падают до нуля при влажности около 1500%. Например, при влажности 300% угол внутреннего трения равняется 24-30 градуса, а сцепление 0,03-0,05 МПа, а при влажности 1500% всего 0-5 градусов и 0,004-0,01 МПа. В целом торфяные грунты достаточно неоднородны по своему генезису, составу, строению и состоянию, что естественно влечет за собой очень широкий диапазон изменения их инженерно-геологических характеристик. Торфы обладают огромной влажностью. Значительной пористостью и, как следствие этого, очень сильной сжимаемостью. Неоднородность строения и состава торфяной залежи и сильная сжимаемость торфа могут привести к значительным неравномерным осадкам возводимых на них сооружений. Эти осадки обычно протекают в течение длительного периода времени. Кроме того, следует иметь в виду, что торфяным грунтам в отличие от минеральных свойственен еще один вид доуплотнения, происходящего под влиянием микробиологических процессов, протекающих в веществе торфа и сопровождающихся его минерализацией.

С инженерно-геологической точки зрения при оценке площадки строительства сооружения следует в значительной мере опасаться наличия линз и прослоев торфа в толщах минеральных грунтов, что может привести к повышенной неоднородности и сильной сжимаемости всего основания в силу указанных выше причин. Инженерно-геологические изыскания на торфяных грунтах требуют особой тщательности. Торф наряду с вышеописанными характеристиками имеет также значение как энергоноситель (топливо), удобрение и сырье для химической промышленности.