Учебно-методический комплекс по дисциплине Инженерная геология
Скачать 1.17 Mb.
|
| Раздел 4. Подземные воды (классификация и законы движения) 4.1. Общие сведения о подземных водах. Вода – один из самых сложных и до конца не изученных минералов. Классификация (по условиям залегания, питания, напорам. видам движения, химическому составу), закон движения подземных вод, коэффициент фильтрации(скорость прохождения воды через породу при гидравлическом уклоне равном единице) , требования к питьевой и промышленной воде, агрессивность к бетону(сульфатная агрессия) и металлу. Поскольку решения механики грунтов неточные, приходится прибегать к качественной оценке, исходя из того, что нам известно об истории происхождения и формирования грунтовых оснований. Геологи работают сдельно (от глубины и прочности грунтов). Для характеристики инженерно-геологических условий строительства важно чётко определить геологическое задание. Должны быть освещены: 1) Строение верхней части грунтовой толщи, участвующей, так или иначе, в работе сооружения. Грунтовая толща имеет два слоя: прорезаемый фундаментом и подстилающий фундамент (активная толща). Прорезаемая толща определяет собой условия производства работ, устойчивость против размыва и устойчивость против выпирания, т.к. является пригрузкой основания. Подстилающий слой (активная толща) или собственно основание, определяет собой осадку сооружения и своей прочностью лимитирует предельную нагрузку на основание или несущую способность. Существует правило – сжимаемая толща примерно равна двойной ширине фундамента. Глубина бурения назначается из максимально возможного и из предыдущего опыта, примерно 2,5 – 3 ширины фундамента. 2) Типы и строительные свойства грунтов, входящих в активную толщу. 3) Грунтовые воды активной толщи (сульфатная агрессия). 4) Тектоническая характеристика (бальность землетрясения) и современные геологические процессы в районе строительства (оползни, болота, карстовые явления и др.). Кроме того, обычно попутно освещаются при изысканиях такие вопросы, как: климат, рельеф местности, характер поверхностного стока, т.к. от этого существенно зависит организация работ (управление строительством). Анализ результатов инженерно-геологических исследований даёт возможность рекомендовать тип фундамента и возможную глубину его заложения. 4.2. Фильтрационные свойства грунтов. Раздел 5. Процессы динамики Земли. 5.1. Внутренняя динамика Земли 5.2 Внешняя динамика земли 5.3. Сейсмические явления. 5.4. Геологическая работа текучих вод. 5.5. Геологическая работа рек. 5.6. Геологическая работа моря 5.7. Геологическая работа озёр и болот. 5.8. Процессы, обусловленные действием отрицательных температур. 5.9. Геологическая работа ледников. 5.10. Движение пород на склонах. 5.11Плывуны. 5.12. Карст. 5. 1. Внутренняя динамика Земли. Внутренняя динамика: дислокации (землетрясения). Платформы, геосинклинали. Формирование технически важных свойств грунтов происходит в результате и на фоне борьбы двух мощных стихий: внешней и внутренний динами Земли. Под внутренней динамикой понимают процессы и силы, которые проявляются в виде движения и деформаций земной коры. Их называют тектоническими. Они приводят к изменению условий залегания пород, сминают их в складки, разрывают, образуют горы и крупные местные понижения поверхности. Деформации и перемещения, вызванные тектоническими силами, называют дислокацией. Проявление дислокаций в настоящее время – это землетрясения. Вначале проводились сейсмические наблюдения, потом появилась геофизика. Скорость прохождения волн различна в различных средах. Исследования позволили выделить на поверхности Земли отдельные относительно устойчивые и малоподвижные участки, которые назвали платформами, и другие участки, в которых интенсивно проявлялись в недавнем прошлом (и сейчас) тектонические процессы – геосинклинали. Примеры: Скандинавия поднимается приблизительно на 2-2,5 мм в год, Голландия и Франция опускаются, южнее Волгограда идёт линия непрерывного опускания Русской платформы, Кавказские горы, наоборот, поднимаются (4-5 км за четвертичный период). 5.2. Внешняя динамика: денудационные процессы. В основе процессов внешней динамики Земли лежит энергия Солнца. Они появляются в виде действия осадков, ветра, рек, морей, ледников и т.п. Все эти агенты ведут к выветриванию, разрушению горных пород и к переносу их на низкие места, к сглаживанию земной поверхности. Соответствующее явление изменения земной коры называется денудационным процессом. Происхождение пород. 3 типа: изверженные, осадочные и метаморфические. Изверженные породы относятся к категории скальных. Их отличает высокая прочность (100 и 1000 кгс/см2). Они практически несжимаемы. Однако из-за температурных процессов (оболочка растрескивалась), тектонических процессов все изверженные породы получают трещины, т.е. представляют собой кладку из сухих блоков. Ещё хорошо, если постель горизонтальна. В трещинах может быть вода, они могут быть заполнены рыхлыми породами, продуктами выветривания. В местах имеющихся трещин при насыщении водой могут возникать огромные гидростатические напоры. В результате сопротивление сдвигу по трещинам резко падают и могут происходить огромные скальные оползни. Осадочные породы образуются из продуктов разрушения других пород, жизнедеятельности организмов и растений, в результате химических реакций, а также строительной деятельности (техногенные породы). Всегда их образование происходит при температуре и давлении, имеющих место вблизи поверхности Земли. Они представляют собой материалы любого происхождения, выпадающие из водной или воздушной среды, имеют свою структуру и текстуру, и цемент, скрепляющий вместе отдельные крупные зёрна. Большое практическое значение имеет пористость. Различают обломочные, органогенные, химические и техногенные породы. Обломочные – крупные (валуны, галька, гравий, щебень и дресва), средние (пески и песчаники), мелкие (лёсс и лессовидные суглинки), тонкие (глины с размерами частиц меньше 0,005 мм). Органогенные и химические породы – карбонатные (известняк, мергель, доломит), кремнистые (диатомит, трепел, опока), сернокислые и галоидные (гипс, ангидрит, каменная соль). Метаморфические породы образуются в глубоких зонах земной коры, перекристаллизацией магматических и осадочных пород. Влияют высокая температура, давление и раскалённые газы. Типы метаморфизма зависят от того, какая причина играет главную роль. При региональном метаморфизме наблюдается высокая температура и гидростатическое давление, захватывающее крупные массы пород. Контактовый метаморфизм имеет местное значение, развивается вдоль контакта каналов раскалённой магмы и не меняет химический состав пород. Динамометаморфизм имеет причиной тектоническое давление, повышающее температуру. Возникающая при этом трещиноватость облегчает проникновение в породу воды, происходит перекристаллизация и рост кристаллов в определённом направлении, образуется сланцевая текстура. Гидротермальный метаморфизм характеризуется внедрением в породу нового вещества водными растворами и газовыми эманациями. Региональная геология, формации и фации. Формациями называют естественный комплекс пород, формирование которого управлялось общим для них ходом тектонических процессов. Каждая формация характеризуется определёнными специфическими связями между составом и структурой пород, с одной стороны, и, с другой стороны, тектоническим режимом и климатическими условиями местности. Регионом называется территория, характеризующаяся определённым типом формации. Изучением геологических условий отдельных регионов занимается региональная геология. Комплекс самих пород, образовавшихся в близких физико-географических условиях, называют генетическим комплексом, а совокупность условий, которые характеризуют природную обстановку образования пород, называют фацией. Например: старичная фация, русловая фация. Понятие фации обычно применяют в пределах одного и того же возрастного горизонта, в то время как генетический комплекс не связан с возрастом породы. Неотектоника – зона тектонических воздействий в настоящее время – движение материков (дрифт): Индия вдавливается в Азию после отделения от Австралии. В инженерно-геологических регионах выделяют инженерно-геологические районы. Например, районы морских, речных, ледниковых отложений и т.п., а в пределах районов выделяют инженерно- геологические участки, т.е. территории с совершенно одинаковыми геологическими условиями. Диагенез – стадия формирования свойств пород (грунтов), сводится физически к двум процессам: уплотнению и цементации. Отчего происходит уплотнение? От вышележащей толщи пород и от обжатия, если грунт вышел на поверхность и потом оказался под ледником. Отчего происходит цементация? От действия гравитационных сил (Ньютон) и от электрических сил. В масштабе частиц силы Ньютона ничтожно малы, поэтому электрические силы лежат в основе процесса цементации (действуют на чрезвычайно малом расстоянии). На поверхности частиц, благодаря растворам солей, проявляются электростатические силы (ионы, катионы и анионы). Цементация – процесс электростатического взаимодействия частиц, который сопровождается участием ионов растворённых в воде частиц. Происходит различно: коллоидно-химический тип (как магнит), два вещества перестраивают свои кристаллические решётки и создают единую непрерывную цепь атомов, называемую кристаллизационно-цементационными связями. Морская вода – промежуточный тип связи, когда есть стремление к упорядочению, т.е. к положению с минимумом потенциальной энергии. Основные типы грунтов и особенности строения грунтовых толщ. Строители делят грунты на скальные и нескальные. Деление условное – как взбалтывать. Есть породы, которые в сухом состоянии подобны камню, например глинистый сланец. В СНиПе есть формльное определение полускальной породы: это такая порода, которая в отсутствии воды представляет собой типичную скальную породу, а при воздействии воды либо распадается, либо растворяется (гипс). Все нескальные грунты всегда осадочного происхождения. Все магматические и метаморфические – скальные. Все нескальные породы образовались из скальных в результате выветривания. Элювием в генетическом отношении называют всякий нескальный и неперемещённый грунт (иногда неплохой). Какой грунт элювий? Надо исследовать на сжимаемость и прочность. Грунты, которые откладываются на новом месте, называются перемещёнными . Они рыхлые и слабые на большие глубины. Они наиболее плохие. И среди перемещённых грунтов самые неприятные – органические грунты. Чисто органические грунты образуются из остатков гниющих растений и животных (торф). Органические примеси, если их много, ухудшают свойства грунтов. Если грунтовая толща однородна и изотропна, то уверенно применяют расчётные методы и гораздо больше доверия геологической разведке и лабораторным испытаниям. К сожалению, грунты редко бывают однородными. Самые однородные по составу – лёссы и окаменелые глины, но они боятся воды. На расстоянии 30 см свойства грунтов меняются в 1,5 – 2 раза. К неоднородности свойств добавляется геологическая неоднородность, положение границ, типы грунтов. Различают правильные параллельные и однородные грунты в пределах границ и беспорядочные отложения. В этом случае расчёты мало чего стоят и чрезвычайно неточные данные геологии, разведка и испытания не вносят ясность. В этом случае успехи механики грунтов и геологии остановились как перед барьером. Такие профили образуются когда река меандрирует. Метод оценки таких профилей предложил К.Терцаги: это пенетрация: когда сопротивление грунта забивке определяется отказом. Основные строительные категории грунтов. Крупнообломочные – трудно разрабатывать, цементация невозможна, сваи не идут. Песчаные. Песок (крупный и мелкий): как объект производства работ и с точки зрения основания. Песок в откосе котлована – главным образом песок водонасыщенный. Вода стремится вытечь и оказывает на песок гидродинамическое действие. Если песок рыхлый и мелкий, то он течёт вместе с водой, следовательно инженеру надо знать крупность и плотность песка. С точки зрения забивки свай: если песок рыхлый, то идёт уплотнение окружающего грунта; если песок плотный, то свая ломается, т.к. встречает песок, идущий снизу. Сваи можно забивать только в рыхлые пески. Пылеватые и глинистые грунты (глины, суглинки и супеси). Пылеватые и глинистые грунты, прошедшие стадию раннего метаморфизма (алевролит – пылеватый, аргиллит – плотная, сцементированная кремнезёмом твёрдая глинистая порода, нет пластичности). Ил – нет термина для грунтового основания. В СНиПе илом называют свежевыпавший глинистый осадок с влажностью выше предела текучести. Торф – чрезвычайно сжимается, приблизительно в 2 раза. При низких напряжениях обладает большой упругостью. Способ выторфовывания – на торф отсыпают насыпь, потом бурят скважины и взрывают – торф выжимается. Лёссы и лессовидные суглинки. Крупнопористый грунт из мелких пылеватых частиц. Типы цемента: глинистый и карбонатный. Просадка – отличается от осадки тем, что идёт катастрофически быстро. Деградированный лёсс – т.е. лёсс, потерявший свою макропористую структуру (пылеватый суглинок). Окаменелые глины – известковистые глины (мергели), сверхплотные глины (аргиллит). Ленточные глины – характерны для северных районов (С.-Петербург, Новгород, Вологда). Имеют характерную структуру. Основы гидрогеологии. Вода – минерал. Классификация, закон движения подземных вод, коэффициент фильтрации, требования к питьевой и промышленной воде, агрессивность к бетону и металлу. В связи с тем, что решения механики грунтов неточные, приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из того, что нам известно об истории происхождения и формирования грунтовых оснований. Геологи работают сдельно (от глубины и прочности). Нужны тщательность и бдительность, т.к. нужно учитывать возможную недобросовестность. Для характеристики инженерно-геологических условий строительства важно чётко определить геологическое задание. Должны быть освещены: 1) Строение верхней части грунтовой толщи, участвующей, так или иначе, в работе сооружения. Назовём эту часть толщи активной. Активная толща имеет два слоя: прорезаемый фундаментом и подстилающий фундамент. Прорезаемая толща определяет собой условия производства работ, устойчивость против размыва и устойчивость против выпирания, т.к. является пригрузкой основания. Подстилающий слой, или собственно основание, определяет собой осадки сооружения и своей прочностью лимитирует предельную нагрузку на основание или несущую способность. Существует правило – сжимаемая толща примерно равна двойной ширине фундамента. Глубина бурения назначается из максимально возможного и из предыдущего опыта, примерно 2,5 – 3 ширины фундамента. 2) Типы и свойства грунтов, входящих в активную толщу. 3) Грунтовые воды активной толщи. 4) Тектоническая характеристика и современные геологические процессы в районе строительства. Кроме того, обычно попутно освещаются при изысканиях такие вопросы, как: климат, рельеф местности, характер поверхностного стока, т.к. от этого существенно зависит организация работ (управление строительством). Анализ результатов инженерно-геологических исследований даёт возможность рекомендовать тип фундамента и возможную глубину его заложения. Неотектоника – зона тектонических воздействий в настоящее время – движение материков (дрифт): Индия вдавливается в Азию после отделения от Австралии. В инженерно-геологических регионах выделяют инженерно-геологические районы. Например, районы морских, речных, ледниковых отложений и т.п., а в пределах районов выделяют инженерно- геологические участки, т.е. территории с совершенно одинаковыми геологическими условиями. 2. Диагенез – стадия формирования свойств пород (грунтов), сводится физически к двум процессам: уплотнению и цементации. Отчего происходит уплотнение? (1) От вышележащей толщи пород и, (2) от обжатия, если грунт вышел на поверхность и потом оказался под ледником. Отчего происходит цементация? От действия гравитационных сил (Ньютон) и от электрических сил. В масштабе частиц силы Ньютона ничтожно малы, поэтому электрические силы лежат в основе процесса цементации (действуют на чрезвычайно малом расстоянии). На поверхности частиц, благодаря растворам солей, проявляются электростатические силы (ионы, катионы и анионы). Цементация – процесс электростатического взаимодействия частиц, который сопровождается участием ионов растворённых в воде частиц. Происходит различно: - коллоидно-химический тип (как магнит), - два вещества перестраивают свои кристаллические решётки и создают единую непрерывную цепь атомов, называемую кристаллизационно-цементационными связями. Морская вода – промежуточный тип связи, когда есть стремление к упорядочению, т.е. к положению с минимумом потенциальной энергии. Основные типы грунтов и особенности строения грунтовых толщ. Строители делят грунты на скальные и нескальные. Деление условное – как взбалтывать. Есть породы, которые в сухом состоянии подобны камню, например глинистый сланец. В СНиПе есть формльное определение полускальной породы: это такая порода, которая в отсутствии воды представляет собой типичную скальную породу, а при воздействии воды либо распадается, либо растворяется (гипс). Все нескальные грунты всегда осадочного происхождения. Все магматические и метаморфические – скальные. Все нескальные породы образовались из скальных в результате выветривания. Элювием в генетическом отношении называют всякий нескальный и неперемещённый грунт (иногда неплохой). Какой грунт элювий? Надо исследовать на сжимаемость и прочность. Грунты, которые откладываются на новом месте, называются перемещёнными . Они рыхлые и слабые на большие глубины. Они наиболее плохие. И среди перемещённых грунтов самые неприятные – органические грунты. Чисто органические грунты образуются из остатков гниющих растений и животных (торф). Органические примеси, если их много, ухудшают свойства грунтов. Если грунтовая толща однородна и изотропна, то уверенно применяют расчётные методы и гораздо больше доверия геологической разведке и лабораторным испытаниям. К сожалению, грунты редко бывают однородными. Самые однородные по составу – лёссы и окаменелые глины, но они боятся воды. На расстоянии 30 см свойства грунтов меняются в 1,5 – 2 раза. К неоднородности свойств добавляется геологическая неоднородность, положение границ, типы грунтов. Различают правильные параллельные и однородные грунты в пределах границ и беспорядочные отложения. В этом случае расчёты мало чего стоят и чрезвычайно неточные данные геологии, разведка и испытания не вносят ясность. В этом случае успехи механики грунтов и геологии остановились как перед барьером. Такие профили образуются когда река меандрирует. Метод оценки таких профилей предложил К.Терцаги: это пенетрация: когда сопротивление грунта забивке определяется отказом. Основные строительные категории грунтов. 1. Крупнообломочные трудно разрабатывать, цементация невозможна, сваи не идут. 2. Песчаные. Песок (крупный и мелкий): как объект производства работ и с точки зрения основания. Песок в откосе котлована – главным образом песок водонасыщенный. Вода стремится вытечь и оказывает на песок гидродинамическое действие. Если песок рыхлый и мелкий, то он течёт вместе с водой, следовательно инженеру надо знать крупность и плотность песка. С точки зрения забивки свай: если песок рыхлый, то идёт уплотнение окружающего грунта; если песок плотный, то свая ломается, т.к. встречает песок, идущий снизу. Сваи можно забивать только в рыхлые пески. 3. Пылеватые и глинистые грунты (глины, суглинки и супеси). 4. Пылеватые и глинистые грунты, прошедшие стадию раннего метаморфизма (алевролит – пылеватый, аргиллит – плотная, сцементированная кремнезёмом твёрдая глинистая порода, нет пластичности). 5. Ил – нет термина для грунтового основания. В СНиПе илом называют свежевыпавший глинистый осадок с влажностью выше предела текучести. 6. Торф – чрезвычайно сжимается, приблизительно в 2 раза. При низких напряжениях обладает большой упругостью. Способ выторфовывания – на торф отсыпают насыпь, потом бурят скважины и взрывают – торф выжимается. 7. Лёссы и лессовидные суглинки. Крупнопористый грунт из мелких пылеватых частиц. Типы цемента: глинистый и карбонатный. Просадка – отличается от осадки тем, что идёт катастрофически быстро. 8. Деградированный лёсс – т.е. лёсс, потерявший свою макропористую структуру (пылеватый суглинок). 9. Окаменелые глины – известковистые глины (мергели), сверхплотные глины (аргиллит). 10. Ленточные глины – характерны для северных районов (С.-Петербург, Новгород, Вологда). Имеют характерную структуру. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Геология месторождений нефти и газа» Дополнение к учебно-методическому комплексу «Геология месторождений нефти и газа». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа... | | Программа учебной дисциплины «Гидрогеология и инженерная геология» Учебная дисциплина гидрогеология и инженерная геология обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов... |
| Самостоятельная работа с литературой реферат Курсовая работа (5-8... Л. В. Передельский, О. Е. Приходченко. Инженерная геология. Ростов-на-Дону: изд-во Феникс, 2006 |  | Рабочая программа для студентов специальности 020306. 65 Экологическая... Е. Ю. Ликутов. Историческая геология с основами палеонтологии: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа по дисциплине «Историческая... |
| Е. С. Утробина, Т. Е. Елшина инженерная графика и топографическое... ... | | Учебной дисциплины техническая мелиорация грунтов Рекомендуется для направления подготовки Дисциплина «Техническая мелиорация грунтов» относится к дисциплинам профилизации инженерная геология – вариативная часть профессионального... |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов одо... Б. 3 В. 3 Ермолаева В. А. История социально экономического развития Тюменского региона. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Начертательная геометрия.... «Агроинженерия» специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» на основании примерной программы дисциплины... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины инженерная психология Рабочая программа составлена на основании требований государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования... | | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Т. В. Рыбалова. История мировых цивилизаций: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 020306.... |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности... Добрякова В. А. Геоинформационные системы в геологии. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов для студентов... | | Методическое указание по курсовому проектированию по дисциплине «Общая... Реферат |
| Учебно-методический комплекс дисциплины информатика Специальность... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Учебно-методический комплекс дисциплины иностранный язык Специальность... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| В. Л. Гусельников инженерная экология В. Л. Гусельников. Инженерная экология: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 021300. 62 «Картография... | | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Войтик Н. В. Иностранный язык для экологов (английский, немецкий). Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... |
