Геологическая деятельность человека.

Техногенные отложения. Инженерно-геологические процессы.

Уже в последние десятилетия прошлого века стало очевидно, что инженерно-строительная и хозяйственная деятельность человека представляет собой одновременно огромную геологическую работу.

Постоянно растущее воздействие человека на природную среду вообще и на геологическую в частности особенно проявляется в крупных городах. В их пределах происходит существенное изменение инженерно-геологических условий: нивелируется природный рельеф, заменяясь антропогенным; меняется гидрографическая сеть и режим рек. Подземное пространство насыщено инженерными сетями, тоннелями, различными сооружениями и конструкциями; существенно меняется его температурно-влажностный режим. Застройка и покрытия улиц резко меняют условия и соотношения стока, инфильтрации, испарения. Меняются гидрогеологические условия; в пределах мегаполисов образуются огромные депрессионные воронки глубоких водоносных горизонтов. С другой стороны, часто происходит подъем уровня грунтовых вод (подтопление) или образование неглубоко от поверхности новых водоносных горизонтов. Одно из следствий хозяйственно-строительной деятельности – образование техногенных отложений (культурного слоя). Их можно разделить на следующие группы.

- Природные образования, перемещенные с мест их естественного залегания различными транспортными средствами, взрывом (насыпные грунты) или средствами гидромеханизации (намывные грунты).

- Антропогенные образования, представляющие собой отходы хозяйственно-бытовой и производственной деятельности человека с коренным изменением состава и свойств исходного сырья. Хозяйственно-бытовые отходы представлены свалками бытовых отбросов, строительного мусора и т.п. Промышленные отходы представлены золами и шлаками различного происхождения – топливными, металлургическими; отвалами пустой породы при угледобыче (терриконы), а также шламами – отходами горнообогатительного, электрохимического и других производств (хвостохранилища).

- Природные образования, существенно измененные по составу и свойствам в условиях их естественного залегания - например, при цементации, силикатизации, электрохимическом закреплении грунтов и т.п.

Таким образом, техногенные отложения очень разнообразны – от разновидностей, близких к природным, до грунтов, не имеющих природных аналогов. Соответственно разнообразны их свойства, даже в пределах одной группы. За исключением пород третьей группы, то есть для всех насыпных и намывных грунтов, отвалов и свалок характерной общей чертой является повышение их плотности со временем под действием собственного веса – самоуплотнение; это важно, поскольку их основные строительные свойства зависят от плотности. Цементация в таких грунтах отсутствует или незначительна. Длительность процесса самоуплотнения зависит от состава породы (исходного материала) и способа отсыпки, а намывных грунтов – и от характера основания.

Наиболее неблагоприятные по своим свойствам отложения создаются в районах свалок с хозяйственно-бытовыми отходами. В них много химически активных веществ, гниющей органики, при разложении которой могут образоваться токсичные и взрывоопасные продукты. При фильтрации атмосферных осадков через толщу таких отложений возможно загрязнение подземных вод.

Геологическая деятельность человека проявляется также в целенаправленном регулировании рассмотренных в п.8 природных процессов. Осуществляются мероприятия по борьбе с оврагообразованием, селями, подмывом берегов рек, абразией, подвижными песками, защите от проявлений карста, суффозии, опасных склоновых процессов. При этом необходимо учитывать, что хозяйственно-строительная деятельность может приводить к существенным изменениям в течение времени и проявлениях природных процессов и вызывать явления, обычно нехарактерные для данных условий. Геологические процессы, тесно связанные с инженерной строительной деятельностью человека, называются инженерно-геологическими. Многие из перечисленных выше процессов, регулируемых разнообразными защитными инженерными сооружениями (противообвальными, противоселевыми, противооползневыми и др.), следует рассматривать как инженерно-геологические.

Из других инженерно-геологических процессов следует назвать уплотнение и разуплотнение грунтов в основаниях сооружений; техногенное выветривание в откосах выемок, карьеров и других выработок; плывуны; проявления горного давления и сдвижения горных пород; просадки лессов в основаниях и бортах каналов; морозное пучение; просадки оснований сооружений на мерзлых грунтах при оттаивании последних; термокарст.

 

3.10. Инженерно-геологические изыскания, их содержание и структура.

ИГИз проводятся специализированными изыскательскими и проектно-изыскательскими организациями и организуются обычно в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный. Задачей подготовительного этапа является сбор материалов о природных и инженерно-геологических условиях района. Используются имеющиеся литературные, фондовые, архивные данные, результаты аэро- и космосъемки и др.; при необходимости собранные данные дополняются рекогносцировкой района. Материалы этого этапа используются для предпроектных стадий, а также для планирования работ полевого этапа.

Объем изысканий на этом главном полевом этапе изысканий зависит от стадии проектирования и вида строительства, от сложности инженерно-геологических условий района и степени их изученности. В общем могут выполняться следующие работы и исследования:

- инженерно-геологическая съемка;

- разведочные работы (бурение, шурфование, геофизические исследования, аэрофото- и космосъемка и др.);

- гидрогеологические опытные исследования;

- поиск и разведка месторождений местных строительных материалов;

- полевые исследования свойств горных пород (испытания штампом, различные виды зондирования, прессиометрия и др.)

- лабораторные работы с определением показателей физико-механических свойств горных пород.

В более простых или хорошо изученных геологических условиях те или иные из перечисленных работ могут отсутствовать.

Окончательная обработка полевых материалов, результатов лабораторных работ и других исследований выполняется в камеральный период, завершающийся составлением инженерно-геологического отчета или заключения с рекомендациями для проектирования и строительства.

 

Вопросы к зачету

1. Инженерная геология, этапы развития, задачи. Инженерная геология как наука о рациональном использовании и охране геологической среды.

2. Общие сведения о Земле. Форма, строение. Геосферы, химический состав земной коры. Геотермические ступень и градиент.

3. Минералы и горные породы. Эндогенный и экзогенный процессы их образования. Породообразующие минералы, классификация, состав и физические свойства.

4. Магматизм и магматические горные породы, их свойства.

5. Выветривание. Осадочные горные породы, их свойства.

6. Метаморфизм и метаморфические горные породы.

7. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы. Абсолютный и относительный возраст горных пород, его значение при изысканиях и оценке свойств горных пород.

8. Тектонические движения земной коры. Складчатые и разрывные дислокации, их виды и значение для строительства.

9. Сейсмические явления. Оценка интенсивности землетрясений. Влияние инженерно-геологических условий на сейсмичность.

10. Основы грунтоведения. Дисперсные грунты как многокомпонентные системы. Структура и структурные связи. Показатели состава и состояния, водных и механических свойств грунтов.

11. Подземные воды, их виды. Режим подземных вод, влияние природных и техногенных факторов.

12. Закономерности движения подземных вод. Определение расхода потока и притока к водозаборам.

13. Геологические процессы. Выветривание, его виды. Элювий, особенности и строительная оценка.

14. Геологическая деятельность атмосферных вод. Плоскостная эрозия и делювиальные отложения, их особенности. Глубинная эрозия (размыв). Овраги. Сели и пролювий.

15. Геологическая работа рек. Строение речных долин. Аллювиальные отложения, их свойства и строительная оценка.

16. Геологическая деятельность морей и океанов. Морские отложения, классификация, свойства и строительная оценка.

17. Геологическая работа озер. Озерные отложения, их свойства. Заболачивание, болота и болотные отложения.

18. Геологическая работа ледников. Виды и строительная характеристика ледниковых отложений.

19. Геологическая деятельность ветра. Эоловые отложения. Основные свойства, их учет при строительстве и эксплуатации зданий.

20. Геологическая деятельность человека. Изменения геологической среды на территориях городов и промышленных комплексов, их значение. Техногенные отложения, классификация, свойства.

21. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести: обвалы, вывалы, осыпи, лавины, оползни. Влияние на условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Меры защиты.

22. Геологические процессы, обусловленные действием подземных вод: плывуны, суффозия, карст, просадки лессов. Меры предупреждения и защиты.

23. Геологические процессы, обусловленные отрицательной температурой. Сезонная и вечная мерзлота, пучение, наледи, термокарст, солифлюкция, заболачивание.

24. Инженерно-геологические изыскания, их содержание и структура. Геологические карты и разрезы. Построение и анализ инженерно-геологических разрезов.

 

Контрольная работа

 

Контрольная работа заключается в составлении письменных ответов на ряд вопросов по различным темам курса. Ответы должны быть четкими, конкретными и при необходимости сопровождаться схемами.

Выбор вариантов в предлагаемых заданиях № 1 – 8 производится в соответствии с шифром – двузначным числом, указываемым преподавателем.

 

1. Опишите минералы, указав класс, химический состав, цвет и цвет черты, блеск, спайность, излом, твердость, стойкость к выветриванию и другие свойства. Указать, в какие горные породы входит минерал, охарактеризовать его значение для строительных свойств пород (табл. 1).

Табл. 1

Первая цифра шифра	Минерал	Вторая цифра шифра	Минерал
	Кварц		Галит
	Авгит		Пирит
	Биотит		Лимонит
	Гипс		Тальк
	Кальцит		Монтмориллонит
	Ортоклаз		Сильвин
	Каолинит		Оливин
	Мусковит		Опал
	Плагиоклаз		Ангидрит
	Серпентин		Доломит

 

2. Опишите горные породы, указав происхождение, минералогический состав, структуру, текстуру, физико-механические свойства, распространение, значение и практические применения (табл. 2).

Табл. 2

Первая цифра шифра	Горные породы	Вторая цифра шифра	Горные породы
	Гранит, мергель		Аргиллит
	Габбро, песок		Вулканический туф
	Диорит, филлит		Лабрадорит
	Андезит, глина		Гнейс
	Базальт, торф		Кварцит
	Диабаз, лесс		Конгломерат
	Липарит, опока		Мел
	Известняк, песчаник		Трепел
	Трахит, ил		мрамор
	Сиенит, брекчия		Диатомит

 

3. Для одного из приведенных в табл.3 геологических разрезов назовите относительный возраст горных пород. Между какими геологическими периодами произошла тектоническая деформация? Как называется и чем характеризуется изображенная на рисунке дислокация? Имеет ли место стратиграфический перерыв?

 

 

Табл.3.

 

Пример ответа. Геологический разрез приведен на рис.1

 

Рис. 1.

 

Рассматриваемая территория сложена породами каменноугольного (С), пермского (Р), триасового (Т), неогенового (N), палеогенового (Р) и четвертичного (Q) возрастов. Интенсивные тектонические движения происходили в период от триаса до палеогена. Об этом свидетельствуют смятые в антиклинальную складку породы триаса, перми и карбона, согласно залегающие между собойАнтиклиналь – складка, обращенная выпуклостью вверх. Внутренняя часть складки (ядро) сложена более древними породами - здесь карбоном. Породы в ядре складки часто раздроблены.

Стратиграфический перерыв наблюдается между триасом и палеогеном. В это время происходили денудационные процессы, выразившиеся в разрушении и сносе верхней части антиклинали. В кайнозойскую эру произошло накопление палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, согласно залегающих между собой. По отношению к породам более древним толща кайнозойских пород залегает несогласно.

4. Охарактеризовать условия образования, распространенность и свойства следующих генетических типов отложений (табл.4).

Табл. 4

Первая цифра шифра	Тип отложений	Вторая цифра шифра	Тип отложений
	Элювиальные		Аллювиальные русловые
	Делювиальные		Эоловые лессы
	Морские обломочные		Аллювиальные пойменные
	Озерные		Озерно-ледниковые
	Техногенные		Аллювиальные старичные
	Морские глинистые		Флювиогляциальные
	Пролювиальные		Эоловые пески
	Болотные		Морские биохимические
	Коллювиальные		Аллювиальные дельтовые
	Морские химические		Моренные

 

5. Перечислите процессы внутренней и внешней динамики Земли (эндогенные и экзогенные), кратко охарактеризуйте их сущность. Подробно опишите механизм развития указанных в табл.5 экзогенных процессов, их значение и последствия, возможные защитные мероприятия.

Табл.5.

Первая цифра шифра	Процессы	Вторая цифра шифра	Процессы
	Выветривание		Сели
	Глубинная эрозия		Наледи
	Осыпи, курумы		Плывуны
	Плоскостной смыв		Абразия
	Дефляция, корразия		Овраги
	Заболачивание		Термокарст
	Карст		Суффозия
	Оползни		Обвалы
	Просадки лессов		Снежные лавины
	Морозное пучение		Солифлюкция

6. Охарактеризуйте разные фазовые состояния воды в породах, условия залегания и движения подземных вод (табл.6).

Табл. 6.

Первая цифра шифра	Вопрос	Вторая цифра шифра	Вопрос
	Классификация видов воды в горных породах		Подземные воды в области вечной мерзлоты
	Связанная вода, ее разновидности и значение		Классификация подземных вод по условиям залегания
	Свободная вода		Напорные и безнапорные воды
	Прочносвязанная (гигроскопическая) вода		Связь подземных и поверхностных вод. Примеры, схемы
	Рыхлосвязанная (пленочная) вода		Грунтовые воды
	Химически связанная вода		Верховодка
	Парообразная вода		Артезианские воды
	Капиллярная вода, виды, значение		Трещинные и карстовые воды
	Гравитационная вода, закон движения		Определение расхода потока грунтовых вод: схема, вывод, пример
	Условия перехода воды из одного вида в другой. Примеры		Определение притока к вертикальному водозабору (схема, пример расчета)

7. Построить инженерно-геологический разрез участка по пяти скважинам, расположенным в створе на расстоянии 30 метров одна от другой. Анализируя построенный разрез, охарактеризовать инженерно-геологические условия участка: рельеф, геологическое строение и гидрогеологические условия, возможные геологические процессы. Номера скважин для построения разреза принять по табл.7.

Табл.7

 

Первая цифра шифра	№№ скважин	Первая цифра шифра	№№ скважин
при нечетной второй цифре	при четной второй цифре	при нечетной второй цифре	при четной второй цифре
	1 – 5	51 – 55		26 – 30	76 -80
	6 – 10	56 – 60		31 – 35	81 – 85
	11 – 15	61 – 65		36 – 40	86 – 90
	16 – 20	66 – 70		41 – 45	91 – 95
	21 - 25	71 - 75		46 - 50	96 - 100

Исходные данные для построения колонок буровых скважин приведены в Приложении (табл. П.1). Для компактности во втором столбце этой таблицы указаны только номера слоев, а их описание приведено отдельно в дополнении к таблице.

Условные обозначения пород при построении ИГР принять в соответствии с приведенным ниже примером, а для некоторых коренных пород – по своему выбору. Анализируя построенный разрез, охарактеризовать инженерно-геологические условия участка: рельеф, геологическое строение, гидрогеологические условия, возможные инженерно-геологические процессы.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: