Особенность песчаных грунтов состоит в том, что в нем преобладают частицы, состоящие из одного минерала, их размер варьируется от 0,05 до 2 миллиметров. Содержание частиц глины в песчаном грунте составляет не более пяти процентов. При отсутствии влаги они, по сути, характеризуются как обычные сыпучие тело, а если становятся влажными, то образуют низкий уровень связности. Некоторые виды песков, если в них попадет вода, будут обладать гидрофильными свойствами, т.е. слабо отдавать воду. Они называются плывунами.
Основные отличия песков с инженерно-геологической точки зрения (сопротивление сдвигам и способность к пропусканию воды) могут широко варьироваться в зависимости от отсутствия или наличия в них частиц пыли и гравийно-галечниковых крупиц, а помимо этого, он величины самих частиц песка. Так что характеристики, отличающие одни виды песчаных грунтов от других, используются для того, чтобы разделить их на виды, благодаря чему разделены чистые, пылевые и гравелистые пески. Помимо этого, к песчаным грунтам можно отнести легкие супеси, которые отличаются преобладанием крупиц песка, а количество глинистой фракции равняется трем-пяти процентам.
Песок распространен практически везде. Пользуясь данными исследователей, участки, в которых наличествуют супесчаные грунты и пески, в Российской федерации образуют площадь практически в два миллиона квадратных километров, из которых около полумиллиона находятся в центральной части России. Песочные массивы в Казахстане составляют площадь в миллион квадратных километров.
Структура песков
Структура гранул песка в высшей степени многообразна. Его отличия зависят от положения тектонических плит, строения веществ, входящих в состав песка, природно-климатическими условиями, от минералогического состава. Пески крупной формы, среднекрупные, гравелистые, имеют широкое распространение в районах складок гор, где они находятся в разрезах отложений разного генезиса. Такие пески в большом количестве представлены в районах движения устойчивых блоков континентальной земной коры и в метаморфических частях фундамента платформ. Среди старых плит, но в большей степени среды молодых блоков земной коры, наибольшее распространение получили более рассеянные виды песков – мелкодисперсные, пылеватые, а также имеющие средний размер песчинок. В данной местности пески по составу обладают большей грубостью, и располагаются в моренных и флювиогляциальных отложениях, и образованных благодаря ним аллювиальным размывам, и озерным и морским образованиям. В толще отложений, формирующихся постоянными водными потоками (аллювиальных отложениях) такие виды песков часто находятся в самом низу разреза (т.н. фации перлювия), а верхние слои составляют более однородные мелкие, пылевые и средние пески (т.н. русловая фация, а также пойменная фация.)
То, из чего состоят гранулы песков, зависит от их генезиса, что наглядно показывается в аккумуляции и пределах единой области сноса. Например, во многих областях, которые подверглись в четвертичный геологический период оледенению, самыми грубыми по свойствам будут водно-ледниковые пески. Пески, имеющие более молодой возраст (аллювиальные), образованные в результате переотложений и размываний реками более старых флювиоглянцевых песков, представляют собой ярко выраженную дисперсную гомогенную структуру. Пески, сформировавшиеся в месте дельт рек (прибрежно-морские), состоят из еще более мелких частиц.
Процент однородности относительного содержания частиц в песке может широко варьироваться, причем даже внутри одной толщи песка (а также в разрезе). Большее единообразие приходится на морские пески, и те, которые содержатся в эоловых отложениях, так что они являются в равной мере монодисперсными. Песок с таким составом также может встречаться в отложениях, сформировавшихся постоянными водными потоками рек, находящихся в равнинах.
Полидисперсные виды песков присутствуют в слоях разных отложений, которые сформированы в горных районах.
Для нескольких видов песчаных грунтов, которые образовались благодаря водным потокам, свойственно повышение уровня дисперсности в зависимости от того, насколько они далеко находятся от источника снова. Характерный пример – аллювиальные пески.
Минеральный состав песков
Минеральный состав песков тоже разнороден, в нем присутствуют многие минералы, но стоит выделить несколько, количество которых значимо в процентном соотношении: хлориты – 1%, доломит – 3%, кальцит – 7%, полевые шпаты 8%, кварц (который, кстати, является самым распространенным минералом на Земле) – 70%, на долю других минералов приходится 11%. Эта статистика показывает, что песок состоит в основном из кварца и полевых шпатов, из этого следует, что такие пески наиболее широко распространены.
В Российской федерации в подавляющей части мест в песчаных грунтах содержится относительно мало солей (легкорастворимых и среднерастворимых), их содержание не превышает одной сотой процента. Хотя в районах, находящихся на юге страны, пески с высоким содержанием соли (более 0,3% легкорастворимых солей) встречаются довольно часто, и представлены в основном морскими и континентальными образованиями. В слоях пролювиальных, аллювиальных, и прочих видах песков большое количество соли получилось благодаря континентальным засолениям, вызванным увеличением уровня подземных вод (ввиду антропогенных или естественных причин).
Стоит отметить, что во многих случаях в песках в различном процентном отношении содержится железо (до нескольких процентов). Железо в составе песков будет либо первичным (появившимся в результате разрушения метаморфических и магматических пород), либо вторичным (образованным в результате почвообразования и выветривания), оно присутствует в закисной и окисной форме.
Также в песках центрального и северных регионов страны могут быть остатки растительного происхождения (в основном не более 3%, но может доходить до 10% и даже больше, в таком случае к названию песка добавляется «с примесью растительных остатков»).
Содержание воды в песках
Уровень влаги в песках разнится от одного-двух процентов до тридцати. Верхние слои песка содержат мало влаги, в районе 1-5%. При капиллярном увлажнении содержание влаги сильно увеличивается, плоть до 30% на уровне подземных вод. Обычно влага в песках не содержит солей, однако в аридных районах воды часто насыщены минералами. Кроме того, высокое содержание минералов характерно для подземных вод, находящихся среди песков, что характерно, например, для морских берегов. По физическому состоянию вода, присутствующая в песках, а также легких супесях, может быть отнесена к гравитационной и капиллярной.
