Главная
Илами называются современные осадки, образовавшиеся главным образом в результате накопления мелко- и тонкодисперсного материала механическим или химическим путем на дне морей, лагун, озер, болот, водохранилищ и на поймах рек. В соответствии с этим следует различать илы морские, лагунные, озерные, болотные и аллювиальные. Пространственно они связаны только с теми или иными водоемами и являются их современными свежеотложившимися, слабыми, водонасыщенными осадками, обладающими рядом характерных особенностей. Эти особенности и представляют первостепенный интерес при определении методики полевых и лабораторных исследований их физико-механических свойств, при оценке прочности, деформируемости и устойчивости как в условиях естественного залегания, так и под воздействием инженерных сооружений, а также при определении условий производства строительных работ.
По гранулометрическому составу илы могут быть супесчаными, суглинистыми, глинистыми, а также мелко и тонкозернистыми песчаными. Крупно- и грубообломочные современные отложения — песчаные, гравийные, галечные и др —илами не называют. Следовательно, илы — это отложения определенных фациальных условий. Для них характерно повышенное (до 2—3%) или высокое (до 10—12%) содержание органики, уменьшающееся с глубиной. В засушливых климатических зонах они иногда содержат водорастворимые соли в тонкодисперсном виде или в виде крупных кристаллов, друз, прослойков и слоев. Среди глубоководных современных осадков распространены илы из вестковистые и др. В типичных терригенных глинистых и песчаных илах обычно высокое содержание пылеватых частиц. Поэтому илы наиболее часто имеют пелитовую, алевропелнтовую, фитопелитовую, мелко- и тонкозернистую псаммитовую, алевропсаммитовую и фитопсаммитовую структуры. Текстура их различна, но чаще они однородные — «массивные» или неяснослоистые, реже — циклически-слоистые.
В минеральном составе тонкодисперсной части морских илов обычно преобладают глинистые минералы из группы гидрослюд и монтмориллонита, а в составе илов пресноводных бассейнов также из группы гидрослюд и каолинита. В грибодисперсной части преобладают главным образом первичные реликтовые минералы. Нередко в илах наблюдается повышенное содержание карбонатов даже в тонкодисперсной части. В составе поглощающего комплекса как морских, так и пресноводных илов обычно основное место занимают Ca2+ и Mg2+, а Na+ и К+ подчиненное, хотя от этой закономерности бывают и отклонения. Емкость поглощения изменяется в широких пределах в зависимости от их глинистости, гумусированиости и т.д.
Как уже отмечалось ранее, в каждом свежеотложившемся осадке, образующем толщу илов, происходят процессы диагенеза, изменяющие состав, состояние и свойства осадков и превращающие их в горные породы. Эти процессы развиты в толще илов, измеряемой единицами, реже одним-двумя десятками метров
Таким образом, илы как осадки субаквального происхождения являются образованиями начальной стадии формирования мелко- или тонкозернистых песчаных и глинистых пород. Поэтому на суше они существовать не могут так же, как и на больших глубинах под толщей других отложений. Точно так же не может быть по своей природе иловатых суглинков, супесей и глин, описание которых иногда встречается в литературе.
В период накопления осадков в водном бассейне свободная вода в их составе преобладает над водой связанной, а концентрация минеральных частиц в единице объема осадка мала. Влажность плов обычно достигает 70—80 % и более, коэффициент пористости измеряется единицами, а плотность скелета нередко равна 0,8—0,9 г/см3, показатель относительной влажности Wотн илов измеряется обычно единицами. Минеральные частицы, как и осадок в целом, сильно гидратированы. Взаимодействия между минеральными частицами, возникающие при коагуляции (структурные связи), весьма ослаблены (тысячные доли, мегапаскалей, редко 0,01 МПа), хотя часто и обусловливают их скрытотекучее состояние.
Прочность илов предельно мала, поэтому разделение общего сопротивления их сдвигу на трение и сцепление нецелесообразно. Сопротивление сдвигу илов зависит не от нормального давления, а в основном от скорости развития деформаций. Угол естественного откоса стремится к нулю. При приложении к илам даже малых усилий они быстро переходят в текучее состояние, хотя при экспериментах и обнаруживают некоторое начальное сопротивление — прочность структурных связей. При этом пластическая прочность измеряется тысячными долями мегапаскаля.
Под действием вертикальных нагрузок деформации илов характеризуются свободным уплотнением, сопровождающимся выжиманием свободной воды, а при сравнительно быстром приложении таких нагрузок гидродинамическое давление, создающееся в них, вызывает их выпор из-под нагрузки. Коэффициент сжимаемости илов а измеряется 0,2—0,3 МПа, а модуль общей деформации E0 глинистых разностей равен 0,1—0,5 МПа, суглинистых и супесчаных изменяется от 1,0 до 2,0—2,5 МПа.
Илы, как правило, являются отложениями недоуплотненными и чувствительными к изменениям естественного сложения, после механического нарушения которого они способны восстанавливать свое состояние и прочность структурных связей, т. е. обладают способностью к тиксотропным превращениям. Этому способствуют возникновение и развитие явлений синерезиса (сближение частиц под влиянием поверхностных сил с частичным вытеснением воды). Поэтому естественное состояние илов в образцах не сохраняется, даже если они хорошо запарафинированы.
Приведенная характеристика илов указывает на то, что они действительно образования слабые, обладающие характерными, резко выраженными специфическими свойствами. Строительство на них возможно при условии применения специальных мер по искусственному улучшению их свойств (уплотнение, укрепление, дренирование вертикальными песчаными дренами) или обеспечения нечувствительности сооружений к большим и неравномерным осадкам (пояса жесткости, осадочные швы и др.). Проверенным способом строительства на илах является применение свайных оснований и устройство подушек из каменной наброски. Наконец, важнейшее требование — правильное установление предельных нагрузок и сохранение естественного сложения илов в основании фундаментов.
