 |
Процессы их образования, классификации, свойства.
|
|
|
|
Учебное пособие
для студентов заочной формы обучения строительных специальностей
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
Содержание
1. Рекомендации по изучению курса «Инженерная геология». 3
2. Список литературы.. 3
3. Обзор содержания курса инженерной геологии. 3
3.1. Введение. 3
3.2. Общие сведения о Земле. Форма и строение Земли, геосферы и их взаимодействие, химический состав земной коры. Геотермический режим. 4
3.3. Минералы и горные породы, процессы их образования, классификации, свойства. 5
3.4. Возраст горных пород. Абсолютный и относительный. Геохронология. 6
3.5. Тектонические движения земной коры, их классификация, значение для инженерно-геологических условий территории. Сейсмические явления. Влияние инженерно-геологических условий на сейсмическую опасность. 7
3.6. Основы грунтоведения. Твердая, жидкая, газообразная составляющие в грунтах. Структура и структурные связи. Показатели состава и состояния, водных и механических свойств (прочность, сжимаемость) грунтов. 8
3.7. Подземные воды. Виды их режим, влияние природных и техногенных факторов. Закономерности движения. Расчеты притока к водозаборам. 8
3.8. Экзогенные геологические процессы и основные генетические типы грунтов. 9
3.9.Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения. Инженерно-геологические процессы. 14
3.10. Инженерно-геологические изыскания, их содержание и структура. 16
4. Вопросы к зачету. 17
5. Контрольная работа. 19
Рекомендации по изучению курса «Инженерная геология»
При самостоятельном изучении Инженерной геологии необходимо, прежде всего, ознакомиться с приведенном далее кратким обзором ее содержания и основными понятиями, характеризующими общую структуру учебной дисциплины. Понятно, что многие понятия и закономерности и тем более их приложения в таком обзоре не могут быть разъяснены. Поэтому ознакомление с этим материалом - только первоначальный этап изучения предмета.
|
|
|
Второй этап – углубление знаний по темам программы с использованием одного из указанных ниже в списке литературы учебников, а также других источников. Целесообразно увязать это с решением двух задач:
- углубление знаний о понятиях, закономерностях и методах, в обзоре указанных, но не разъясненных детально;
- выполнение контрольной работы.
При дефиците времени на очные (аудиторные) занятия их эффективное проведение возможно только на основе охарактеризованной самостоятельной работы. Тогда, выполнив контрольную работу и прослушав лекции по наиболее сложным вопросам курса, можно обеспечить качественное усвоение предмета.
Список литературы
1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. М., Высшая школа, Изд.1 – 2000; изд. 2 – 2005.
2. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. М., Высшая школа, изд. 2 – 1982.
3. Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология. М., Высшая школа, – 1980.
Обзор содержания курса инженерной геологии
Введение.
ИГ как самостоятельная геологическая наука сформировалась в 20-х годах прошлого века в связи с потребностями различных видов строительства – промышленного, транспортного, гидротехнического и др. Далее она развивалась в направлении изучения строительных свойств горных пород, особенно дисперсных грунтов (грунтоведение), геологических явлений и процессов в земной коре и на ее поверхности, в том числе связанных с деятельностью человека (инженерная геодинамика). Позже были разработаны принципы и методика выделения районов, областей и регионов, характеризуемых общностью важных для строительства геологических условий (региональная ИГ).
|
|
|
С увеличение масштабов строительства и хозяйственной деятельности в целом (возникновение огромных промышленно-транспортных комплексов, городов-мегаполисов, освоение подземного пространства и т.д.) все большее значение получает обоснование путей снижения негативного воздействия инженерно-хозяйственной деятельности на природную среду. По отношению к геологической среде, то есть верхним слоям земной коры, это - важная задача современной ИГ.
В ИГ интегрируются достижения и методы многих геологических наук – минералогии, геоморфологии, геотектоники, геохимии, гидрогеологии, литологии и других. Некоторые сведения по ним приводятся в учебном курсе инженерной геологии. В свою очередь, знание инженерной геологии необходимо для последующего изучения механики грунтов, оснований и фундаментов, земляного полотна железных и автомобильных дорог, искусственных сооружений.
Общие сведения о Земле.
Форма и строение Земли, геосферы и их взаимодействие, химический состав земной коры. Геотермический режим.
Приняв приближенно форму земли в виде шара со средним радиусом 6371,1 км, строение ее можно характеризовать совокупностью геосфер. К внешним геосферам относятся атмосфера, гидросфера и биосфера. К внутренним – земная кора (ЗК), литосфера, мантия и ядро. ЗК толщиной около 70 км состоит из трех слоев, названных по характеру типичных пород: осадочный, гранитный и базальтовый; в океанической ЗК гранитный слой отсутствует. Мантия подразделяется на верхнюю (до 900км) и нижнюю (глубже до 2900). Верхний слой мантии вместе с ЗК образуют литосферу (до 140 км глубины).
В ядре выделяют его внешнюю оболочку (2900 – 5000 км) и само ядро. В них и нижней мантии протекают процессы движения и преобразования вещества, приводящие к выделению внутренней – эндогенной – энергии Земли. Она проявляется в образовании минералов и горных пород, структур литосферы и ЗК, рельефа, т.е. характера поверхности последней. Таким образом, имеет место взаимодействие всех перечисленных геосфер.
Наиболее распространенными в ЗК являются следующие химические элементы: кислород (46,5), кремний (25,7), алюминий (7,6), железо (6,2). В скобках приведены массовые доли элементов в %. Далее следуют Ca, Na, Mg, K, H, Ti, C. Остальные элементы в сумме составляют менее 1%.
|
|
|
Геотермический режим ЗК определяется взаимодействием вышеуказанной эндогенной энергии и внешней (экзогенной), главным образом солнечной. В итоге в ЗК выделяют три зоны: в верхней преимущественное значение имеет влияние солнечного тепла и соответственно проявляются суточные, сезонные и другие колебания температуры; глубже следует нейтральный слой, в котором температура постоянна и близка к среднегодовой. Еще глубже наблюдается устойчивый рост температуры, интенсивность которого характеризуется указанием геотермических ступени и (или) градиента.
Минералы и горные породы.
Процессы их образования, классификации, свойства.
Земная кора состоит из горных пород (ГП), представляющих собой агрегаты нескольких (иногда одного) минералов. Минерал - природное образование, однородное по внутреннему строению, химическому составу и физическим свойствам. Всего их известно несколько тысяч, но основную массу ГП составляют несколько десятков наиболее распространенных – породообразующих – минералов.
По характеру энергии, определяющей процессы минерало-, и породообразования, их делят на эндогенные и экзогенные. К эндогенным относятся магматизм и метаморфизм. Магматизм – внедрение магмы в ЗК или излияние ее на поверхность в виде лавы. Образующиеся при этом ГП называются магматическими (МГП). Это интрузивные (гранит, сиенит, диорит и др.) и эффузивные (порфиры, андезит, базальт, пемза и др.). Метаморфизмом называется преобразование ранее образовавшихся пород при изменении условий их существования, под действием высоких давления, температуры, химически активных жидкостей и газов. Образующиеся при этом породы называются метаморфическими (ММГП); это гнейс, кварцит, мрамор, различные кристаллические сланцы. МГП и ММГП составляют большую часть массы ЗК.
Экзогенные процессы протекают на небольших глубинах ЗК и на ее поверхности. Ведущими процессами при этом являются дезинтеграция и преобразование (выветривание) исходных первичных минералов и пород, перенос продуктов разрушения и их отложение, кристаллизация солей в водных растворах, накопление остатков растительных и животных организмов. Образующиеся в длительном процессе преобразования осадка породы называются осадочными (ОГП). По условиям образования они делятся на обломочные, глинистые, химические и биохимические. Обломочные ОГП могут быть рыхлыми (песок, гравий, галька, щебень и др,) и цементированными (песчаник, конгломерат и др). Глинистые ОГП - это ил, супесь, суглинок, глина, аргиллит. Такие распространенные породы, как известняк, мел, мергель, диатомит, опока, гипс, торф, каменная соль и др., относятся к третьей группе.
|
|
|
Несмотря на различие в составе и свойствах, в общем МГП и ММГП обладают большой прочностью, малосжимаемы, нерастворимы в воде. При использовании их обязательно устанавливается трещиноватость, которая может существенно снизить прочность и повысить деформируемость массива породы. Это справедливо и для некоторых цементированных обломочных, химических и биохимических пород, а также литифицированных глинистых (аргиллит, алевролит). Они относятся к скальным или полускальным, но (по сравнению с МГП) отличаются меньшей прочностью и устойчивостью к природным воздействиям, низкой морозостойкостью; некоторые растворяются в воде - гипс, каменная и калийная соли и др.
В особенности большой изменчивостью строительных свойств обладают дисперсные обломочные и глинистые породы. Закономерности изменения их свойств в зависимости от состава, плотности, влажности, структуры и других факторов рассматриваются в грунтоведении.
Возраст горных пород.
|
|
|
