Коли говорять про скелі, нам завжди вдається щось дуже міцне і масивне. Сказати, що ця людина «як скеля», - значить охарактеризувати його як твердого та непохитного.
Чи справді скельні грунти такі?
На це питання відразу й не відповіси. З одного боку, нам звичні монолітність і висока міцність граніту або базальту. Для того щоб їх розчавити, необхідно застосувати дуже великий тиск в 400-500 МПа.
А з іншого боку, існують вапняки, мергелі і пісковики, міцність яких може опускатися до 1 МПа і навіть менше.
Від чого ж залежить міцність скелі?
Перш за все вона пов'язана з особливим мінеральним складом порід. Наприклад, той же базальт складається в основному з дуже міцних мінералів силікатів: польового шпату, олівіну, піроксену. Всі вони відрізняються високою механічною міцністю. Тому і базальт виявляється вельми міцним.
На якість скельних порід впливає також їх будова. Базальти, наприклад, в яких всі мінеральні зерна виявляються дуже дрібними (діаметр частинок менше 1 мм), будуть і найміцнішими (400-500 МПа). Але зустрічаються і сільнопорістие базальти з міцністю менше 20 МПа і навіть 15 МПа. Ось і виходить, що ми маємо один і той же скельний грунт, а його міцність відрізняється в 20 разів.
Було б дуже просто, якби породи були масивними. Але пов «, на жаль, не так. Всі вони розбиті тріщинами різного походження, розміру і напрямки. Порода в невеликому шматку може бути дуже гтрочная, але в масиві численні тріщини будуть її значно послаблювати. Так, в базальтовому масиві зустрічаються тріщини, ширина яких досягає 120 мм.
Візьмемо ще один приклад - граніт. Фразеологізми «твердий як граніт», «він як гранітна скеля» змушують уявляти собі цю породу як щось дуже міцне. Дійсно, граніт складається з міцних мінералів: польового шпату, кварцу і невеликої кількості слюди або рогової обманки. При роздавлюванні кубиків цієї породи на пресах доводиться докладати тиск 150-250 МПа. Однак і в цьому випадку міцність граніту залежить від його структури: чим він більше дрібнозернистий, тим більший тиск необхідно для його роздавлювання.
Багато, напевно, чули про граніті «ріпакової». Цим гранітом облицьовані будівлі, складені набережні Неви в Ленінграді. У перекладі з фінської мови це слово означає «гнилий камінь». Чи не правда, дивно? Однак така назва не випадково і пов'язано з тим, що ця порода складається з великих кристалів становлять її мінералів. Коли вдень поверхню ріпакової нагрівається сонцем, то кристали нерівномірно розширюються в різні боки. Тому в породі і виникають сильні напруги. Потім вночі, коли повітря охолоджується, відбувається зворотний процес зменшення розмірів зерен. І такі рухи йдуть багато років, десятиліть і століть. В результаті цих коливань між кристалами мінералів поступово з'являються тонкі тріщини. У них потрапляє вода. Замерзаючи в зимовий час, вона ще більш розширює утворилися тріщини. Поступово граніт перетворюється в тріщинувату породу, в якій зв'язки між мінералами або зовсім зникають, або стають дуже малими.
Якщо вдарити молотком по такому граніту, то він розсипається на окремі шматки. Ось звідси і пішла назва «гнилої камінь».
Мінерали, що складають скельні породи, поступово руйнуються водою, температурними коливаннями, корінням рослин, "мікроорганізмами. Ми вже раніше говорили про діяльність даних чинників вивітрювання. Це загальний процес, що охоплює всю земну поверхню.
Проходять десятки, сотні тисяч років. Граніти, базальти та інші, міцні скельні породи під дією вивітрювання перетворюються в нові осадові породи. Буває і так, що перетворився в глинистий масу граніт в якійсь мірі зберігає початкові риси.
Якось один геолог розповів, що коли він став відбивати від гранітного масиву зразок, то виявилося, що схожа за зовнішнім таких масивів склади. Їх перевага полягає перш все-- го в постійній температурі, що зберігається протягом цілого року. Крім того, такі склади добре ізольовані від різних зовнішніх впливів.
В м Авесті (Швеція) побудована котельня для спалювання побутових відходів, яка нагріває воду для опалення та інших потреб. Але відходи потрібно спалювати круглий рік, а гаряча вода влітку необхідна в невеликій кількості. Для вирішення цієї проблеми в скельному масиві була споруджена велика підземна ємність об'ємом 100 млн. Л. Влітку туди нагнітають гарячу воду, а взимку забирають її для опалення. Ємність, створена на глибині декількох десятків метрів в скельних породах, виявилася хорошим термосом.
Зараз вчені думають про створення подібних, але ще більших водозбірників в таких масивах. Тоді можна буде влітку, використовуючи сонячне тепло, отримувати гарячу воду і зберігати її в такому стані в цих кам'яних ємностях до зими.
У скельних масивах можуть влаштовуватися холодильники, нафтосховища, склади продуктів і інші підземні споруди. Це дозволить економити вкрай цінну поверхню землі, створити високоекономічні складські приміщення і вирішити ряд проблем, в яких одне з важливих місць займає акумуляція сонячної енергії.
Ми знаємо, що до скельних порід відносяться деякі з осадових порід. Серед них велику роль відіграють вапняки, гіп- еи, ізвестковістие породи, мергелі і ін.
Об'єднує ці породи то, що вони складаються з водорозчинних мінералів.
Міцність їх залежить від процесу розчинення і виносу кальциту, гіпсу та інших мінералів талими, дощовими і підземними водами. У міру розвитку цього процесу механічні властивості осадових порід погіршуються.
Однак і ці масиви представляють можливості для промислового використання. Так, в товщах кам'яної солі в різних країнах будуються сховища, в яких зберігаються нафтопродукти і деякі хімічні речовини, що не реагують з Галіт (NaCl).
Ось так воно є з міцністю скелі.
Скельні ґрунти поділяються на різновиди залежно від межі міцності на одновісний в водонасиченому стані, по мірі розм'якшення у воді.
Скельні ґрунти з межею міцності на стиск в насиченому стані менше 50 кгс (см2 (наприклад, мергелі, окремненние глини і т. П.