Выветривание (физическое и химическое)

Выветривание - это процесс изменения горных пород под дейст­вием агентов: атмосферы, солнечной радиации, воды, а также растительных и живых организмов.

Различают три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое.

Процессы физического выветривания:

а) высушивание. При обнажении влажных аргиллитов, алевро­литов, мергелей, глин и других глинистых пород подсыхающая на их поверхности корочка сильно уменьшается в объеме, растрескивается, шелушится и распадается на мелкие частицы;

б) размокание. Водопроницаемые песчано-глинистые и пылева­тые породы при замачивании способны существенно снижать свою связность. При обнажении неводостойких пород, например при от­копке в них котлована, они способны разуплотняться, терять связ­ность в поверхностных слоях в течение одного дождливого сезона;

в) растрескивание. При нагревании-охлаждении происходит ра­стрескивание пород за счет внутренних напряжений, возникающих при изменении температурных полей и неравномерном расширении- сжатии. В полиминеральных кристаллических породах внутренние напряжения возникают при равномерном нагревании-охлаждении за счет различного коэффициента линейного расширения зерен различ­ных минералов;

г) морозное выветривание. Происходит оно при замерзании в тре­щинах воды, сопровождающемся увеличением в объеме на 11%. Раз­нимающиеся при этом силы активно разрушают породу. В районах с суровыми зимами это наиболее активный фактор выветривания.

Процессы химического выветривания:

а) растворение. Подземными и поверхностными водами легко растворяются соли натрия и калия, довольно

сильно растворим гипс, заметно растворим кальцит. При выносе растворимых компонентов структура и связность грунтов изменяется, возможно возникновение полостей (карстовые явления);

б) гидратация. Некоторые минералы способны поглощать воду и включать ее в состав собственных кристаллических решеток. Наиболее часто встречаемый из таких минералов ангидрид, поглощая воду переходит в гипс. При этом объем увеличивается до 60 %, что оказывает давление на окружающие породы и может быть причиной повреждения сооружений.

в) окисление. Это наиболее характерный процесс химического выветривания. Значительную роль в окислительных процессах играет углекис­лота. Кислород и углекислота, растворенные в грунтовых водах, мо­гут достигать значительных глубин;

Биологическое выветривание. Это есть по существу комбинация физических и химических процессов. Корни растений расширяют тре­щины; отмирая, корни оставляют пустоты в грунтах. Кроты и черви роют ходы, изменяющие структуру грунтов. Наконец, разлагающиеся орга­низмы выделяют массу химически активных веществ: углекислоту, гу­мусовые кислоты. Проникая в глубь пород по тектоническим трещинам с атмосферными водами, они вызывают во влажных тропических райо­нах проникновение процессов выветривания на глубину до 300 м.

Устойчивыми конечными продуктами выветривания являются глины, боксит (окись алюминия), лимонит (гидроокись железа).

При выветривании гранита, наиболее распространенной магма­тической породы, характерна последовательность переходов: моно­лит -» глыбы -->дресва —> песок. Более устойчивые кварцевые час­тицы при этом сохраняются в виде песка, а слюда и полевой шпат переходят в глину.

Слой выветрелых пород, лежащих на месте своего образования, называется элювий. Устойчивыми против выветривания (в строительных масштабах времени) являются глубинные магматические породы, известняки, песчаники на кремнистом и карбонатном цементе; неустойчивы глинистые породы, сланцеватые метаморфические породы, полевошпатовые излившиеся породы.

В качестве мер борьбы с выветриванием применяются отвод поверхностных вод, покрытие пород непроницаемыми для агентов выветривания покрытиями (глина, набрызг-бетон).