В целом древние морские отложения обычно характеризуются значительной плотностью, цементацией и соответственно высокой прочностью и малой сжимаемостью. Однако при вскрытии они быстро выветриваются. Четвертичные морские отложения могут быть и слабыми, сильносжимаемыми. В качестве примера можно сопоставить характерные для района СПб верхнепротерозойские котлинские глины твердой консистенции (влажность 0,14; плотность 2,2 т/м3; коэффициент пористости 0,45; показатель текучести -0,18; модуль деформации 39 МПа) и четвертичные литориновые , для которых перечисленные характеристики равны соответственно 0,46; 1,75; 1,81; 1,39 и 3,5. В особенности слабыми являются современные отложения типа морских илов.
Озера не имеют непосредственной связи с морем. По происхождению различают озера тектонические, эрозионные, карстовые и плотинные, или запрудные. К последним относятся также искусственные водохранилища.
Геологическая работа озер подобна работе морей, но совершается в меньших масштабах. В береговой зоне проявляется абразия и возникают абразионные террасы. Изменения положения уровня воды приводят к изменению очертания берегов. При подъеме уровня воды происходит переработка берегов. Например, после строительства Иркутской ГЭС уровень воды в озере Байкал поднялся на один метр, что вызвало переработку берегов на 10…80 м и создало угрозу отдельным участкам Восточно-Сибирской ж.д. Прогноз переработки берегов особенно важен при создании крупных водохранилищ.
Вид и свойства озерных отложений разнообразны и зависят от размеров и глубины озера, климата, рельефа прилегающих территорий и других факторов. В больших озерах условия осадконакопления подобны морским: ближе к берегу накапливается обломочный материал, в средней части – глинистые осадки.
Озерные отложения четвертичного возраста представлены обычно илами и глинистыми породами от мягкопластичной до текучей консистенции. В районах с влажным климатом озерные отложения обогащены органикой, могут содержать прослои торфа, озерного ила – сапропеля. В составе дочетвертичных, коренных озерных отложений могут быть глины, аргиллиты, алевролиты, т.е. более прочные породы. В засушливых районах глинистые отложения перемежаются с химическими – сульфатами и галоидами.
По площади распространения озерные отложения всегда меньше морских, менее выдержаны по простиранию, имеют меньшую мощность. В них часто наблюдается тонкая слоистость, связанная с сезонными изменениями условий осадконакопления: в теплый период года сносится и отлагается более крупный материал, в зимний – мелкий. Соответственно возникающие породы анизотропны, так как имеют ленточную текстуру с чередованием тонких песчаных и глинистых слойков.
Болотом называется избыточно увлажненный участок с развитой на нем влаголюбивой растительностью и значительным (более 0,3м) слоем торфа. Болота широко развиты на Севере Европейской части РФ, в Сибири. Возникает болото как результат процесса заболачивания, развивающегося при избыточном увлажнении, затрудненном поверхностном и подземном стоке, малом испарении. По происхождению и условиям питания выделяют болота низинные, верховые и переходного типа.
Низинные болота образуются в процессе зарастания озера или пруда. Развитие растительности и накопление ее после отмирания приводит к заторфовыванию водоема. Низинные болота в поймах рек называются пойменными. Если у верховых болот питание только за счет атмосферных осадков, то у низинных еще за счет подземных и поверхностных вод. Поэтому растительность последних более разнообразна, а торф больше минерализован и зольность его выше.
При строительной оценке обязательно учитывается тип и генезис болота. Верховые болота обычно имеют небольшую глубину ( до 2…3 м), однородный ботанический состав и малую степень разложения торфа, низкую зольность. Минеральное дно близко к горизонтальному и сложено прочными грунтами. Под нагрузкой торф уплотняется, так что прочность его возрастает. Болото легко осушается дренажными устройствами.
Низинные болота даже при небольшой площади могут иметь значительную глубину (более 5 м), переменные с глубиной ботанический состав и степень разложенности торфа. В торфянике встречаются прослои и линзы минеральных грунтов. Минеральное дно часто сложено слабыми грунтами. Под нагрузкой торф не уплотняется, а выжимается. Болото с трудом поддается осушению.
При строительной оценке болота учитывается весь комплекс факторов: глубина, физико-механические свойства торфа, рельеф минерального дна и свойства слагающих его пород, химический состав и степень агрессивности болотных вод и др. В дорожном строительстве принято выделять три типа болот. Первый тип – мощность торфа до 3 метров, торф не выдавливается под нагрузкой, дно ровное. Под насыпью может быть оставлен слой торфа, при условии обеспечения ее устойчивости. Болота второго типа при мощности торфа до 6 метров и торфе неустойчивой консистенции, выдавливающемся под нагрузкой; минеральное дно ровное. В болотах третьего типа большая мощность торфа, в том числе текучей консистенции, наклонное минеральное дно, участки открытой воды.
Болотные отложения представлены обычно торфом, иногда подстилаемым озерным илом – сапропелем. Торф представляет собой, в зависимости от степени разложения растительных остатков, волокнистую, землистую или пластичную массу от светло-бурого до черного цвета. Твердая фаза торфа состоит из растительных остатков, гумуса и минеральных веществ, остающихся в виде золы после сгорания торфа. В природном состоянии торф имеет свойства, резко отличающие его от минеральных грунтов, что видно из следующих средних значений характеристик: влажность больше единицы и до 7…14, плотность 1,05…1,1 т/м3; плотность частиц 1,4…1,8 т/м3; пористость 0,85…0,95; коэффициент пористости 6…19; модуль деформации 0,1…0,2 Мпа. По водопроницаемости плохоразложившийся торф приближается к пескам, а хорошоразложившийся - к глинистым грунтам. Болотные воды имеют обычно низкие значения водородного показателя ph и агрессивны по отношению к строительным конструкциям.
Ледниками называют большие скопления льда, то есть замерзшей воды. В обычных условиях лед хрупок и легко разрушается. В то же время в больших массах проявляются также такие свойства льда, как пластичность и текучесть. Именно с ними связано движение ледников. Установлено, что при высоте ледника 60 метров под действием своего веса он перемещается (течет) по подстилающей плоскости при наклоне ее всего один градус.
Работа ледников наглядно проявляется в горах. В движущийся отдельными языками ледник попадают глыбы, куски скал, оторванные с ложа и боков углубленного русла. Этот материал (морена) переносится ледником в большом количестве. При таянии льда морена откладывается и перерабатывается потоками талых вод. Горные ледники подразделяются на альпийские (высокогорные) и скандинавские (ледники плоскогорий).
В отличие от горных, материковые ледники имеют огромные площадь распространения и мощность: в Антарктиде до 4200м, в Гренландии до 2400. Поэтому их работа еще более масштабна, вплоть до смятия верхних слоев ЗК в складки (гляциодислокации) и влияния на характер ТД. В общем в настоящее время ледники занимают 11% земной поверхности, их общий объем 30 млн. куб. км.
На указанных территориях протекает современная эпоха оледенения. Установлено, что в истории Земли оледенения происходили неоднократно. Наиболее крупные, охватившие почти все северное полушарие, происходили в четвертичный период. Для Европейской части России установлено четыре оледенения: Окское (Лихвинское)- раннечетвертичное, Днепровское, Московское (оба среднечетвертичные) и последнее – Валдайское (Осташковское) - позднечетвертичное; эпохи между ними называются межледниковыми, а современная – послеледниковой. Для территории СПб она насчитывает около 20 тыс. лет.
Разрушительная работа льда (экзарация или ледниковая эрозия) проявилась в образовании эрозионных форм ледникового рельефа: вытянутых в направлении движения ледника корытообразных долин – трогов; замкнутых котловин – ванн выпахивания; сглаженных скал с бороздами и царапинами на них. Такие ассимметричные скалы получили название «бараньи лбы», а их группы называют курчавыми скалами.
При таянии ледника переработка талыми водами обломочного материала и его отложение образовали такие аккумулятивные формы рельефа, как валы конечных морен, озы, камы, друмлины, зандровые поля. Конечные морены представляют собой возвышения до десятков метров высотой, сложенные переносимым льдом обломочным материалом, обрамляющие язык ледника; они обозначают границу распространения ледника. Озы – вытянутые по направлению движения ледника гряды с пологими склонами и плоской вершиной (напоминающие сглаженные насыпи), сложенные песками и гравийно-галечниками, переносимыми внутриледниковыми потоками. Камы – холмы, сложенные отложениями внутриледниковых озер. Друмлины – овальные в плане холмы, ядро которых сложено коренными породами, а с поверхности перекрыто отложениями ледника. Зандровые поля сложены песками, это дельты ледниковых потоков, разливающихся за краем ледника на равнине.
Ледниковые отложения делятся на моренные (g) и водно-ледниковые, подразделяющиеся в свою очередь на флювиогляциальные (f) и озерно-ледниковые (lg).
Мощность моренных отложений обычно 2…5 м, в понижениях может быть больше. По составу это супеси и суглинки с включением обломков различной крупности (до глыб и валунов, отсюда название таких отложений – валунная глина). Плотность высокая, до 2,2 т/м3, очень неоднородны, консистенция от тугопластичной до полутвердой. Водопроницаемость мала и породы часто являются водоупором. Прочность моренных отложений значительна, сжимаемость мала, так что они могут служить надежным основанием. В толще морены слоистость отсутствует, цементация также, содержание пылеватой фракции высокое, вследствие чего в воде грунт легко размокает. Вообще, при повышении влажности моренных супесей на 4-6%, а суглинков на 10-20% прочность их резко падает; на склонах это может привести к развитию оползней. В толще морены могут встретиться валуны (иногда ошибочно принимаемые за кровлю скальных пород), а могут быть карманы и линзы водоносных песков с напорными водами.
Флювиогляциальные отложения представлены разнозернистыми песками, гравием, галькой. Слагают отмеченные выше аккумулятивные формы рельефа – озы, камы; зандры чаще представляют собой отложения песков. Часто используются как месторождения местного строительного материала. Образуют напорные межморенные водоносные горизонты. Например, на территории СПб выделено два таких горизонта – верхний межморенный (Полюстровский) и нижний, менее распространенный, развитый в древних эрозионных размывах. Флювиогляциальные отложения могут иметь различную плотность сложения, вплоть до рыхлого состояния. Поэтому при динамических воздействиях сильно уплотняются. Мелкозернистые пески могут переходить в плывунное состояние.
Озерно-ледниковые отложения по составу обычно суглинки, реже супеси и глины. Характерной их чертой является ленточная текстура с чередованием тонких слойков песчаного и глинистого материала из-за отмеченного ранее влияния сезонности осадконакопления. Поэтому отложения такого типа названы ленточными глинами, хотя отмеченная слоистость не всегда четко выражена.
Ленточные глины часто оказываются слабыми грунтами с высокой влажностью, значительной сжимаемостью (Е = 5…7 Мпа) и чувствительностью к нарушению природного сложения. Из-за ленточной текстуры они анизотропны, особенно по водопроницаемости: коэффициент фильтрации вдоль напластования гораздо больше, чем перпендикулярно к нему.