Инженерная геология и функции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет

Контрольная работа

Кафедра кадастра и геоинженерии

Инженерная геология и функции

Выполнил Мацола Михаил

Краснодар 2014



Введение

геология горст элювиальный горный

Инженерная геология -- наука о строении, свойствах и динамике геологической среды, её рациональном использовании и охране в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью; один из разделов геологических наук.

Основные задачи инженерной геологии:

· исследование современной морфологии и закономерностей формирования инженерно-геологических условий, прогнозирование их изменения в процессе инженерно-хозяйственной деятельности;

· инженерно-геологическое обоснование защитных мероприятий, обеспечивающих рациональное освоение территории, недр и охрану окружающей среды.

Для решения задач инженерной геологии используют натурные наблюдения, полевые и лабораторные эксперименты, моделирование, аналитические расчёты, режимные стационарные наблюдения и другие общегеологические и специальные методы.

Инженерная геология разрабатывает широкий круг научных и практических проблем, решает многие задачи, возникающие при проектировании, строительстве сооружений (тоннелей, плотин, мостов, дорог и различных промышленных и гражданских зданий) и при проведении инженерных работ по улучшению территорий (осушение, борьба с оползнями, карстом и другими геологическими явлениями).

Наука включает следующие основные разделы: инженерную петрологию, инженерную геодинамику и специальную инженерную геологию.

Данная контрольная работа является показателем усвоенного теоретического материала и представляется отчетом по его усвоению.



Задание 1.

Таб. 1

Минерал	МУСКОВИТ	СФАЛЕРИТ
Класс	Алюмосиликаты	Сульфиды
Химический состав (формула)	KAl2[AlSi3O10](OH,F)2	ZnS
Происхождение	Мусковит выделяется из кислых и средних магм в результате охлаждения и кристаллизации последних, а также в пегматитовых жилах, связанных по происхождению с гранитами. Кроме того, возникает в контакте осадочных пород с кислыми интрузиями. Мусковит, образовавшийся в результате регионального метаморфизма под влиянием высокого давления, входит в состав гнейсов, слюдяных и серицитовых сланцев. Никогда не встречается в излившихся магматических породах.	В основном минерал сфалерит имеет гидротермальное происхождении, известен в скарнах, а также в различных осадочных и вулканогенно-осадочных месторождениях.
Цвет	Белый, серый, светло-коричневый, зеленоватый	Серовато-бурый, коричневый, реже желтый, красный, зеленый
Цвет черты	Белый	От белой до бурой
Блеск	Стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый, плотные чешуйчатые массы отливают шелковистым блеском.	Алмазный до жирного, на сколе смоляной или жирный
Твердость	2-2.5	3,5 - 4
Спайность	Весьма совершенная	Совершенная
Излом	Слюдоподобный	Ступенчатый
Реакция с НСI	Не реагирует	Разлагается в НСL с выделением H2S(сероводорода) и в концентрированной HNO3 с выделением серы
Формы ахождения в природе	Пластинчатые и таблитчатые, короткостолбчатые псевдогексагональные кристаллы, от крупно- до тонкочешуйчатых агрегаты, плотные сплошные чешуйчатые массы, сферолиты	Агрегаты кристаллов от крупнозернистых до тонкозернистых или плотных скрытокристаллических форм (в рудах полиметаллов). Кристаллы обычно тетраэдрической формы, реже ромбододекаэдры. Типичны двойниковые формы. Срастаясь, тетраэдры образуют октаэдры.
Устойчивость выветриванию	Весьма устойчив против выветривания	В зоне выветривания минерал сфалерит находится в виде корок и скорлупок, устойчив.
Применение строительстве	Применяется как высококачественный электроизоляционный материал; мелкочешуйчатый мусковит используют при изготовлении огнеупорных строительных материалов, в качестве теплоизоляции в паровых котлах; мусковит находит применение при изготовлении обоев, бумаги.	Сфалерит используют в лакокрасочном производстве для изготовления цинковых белил, а также в стекольной промышленности.

Задание 2.

Таб. 2.

Порода	ГАББРО	ПЕСЧАНИК	ГЛИНА
Тип и группа по происхождению	магматическая интрузивная, основного состава	обломочная осадочная горная порода	осадочная горная порода
Минералогический состав	Плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит.	Породообразующими минералами являются кварц, полевые шпаты, слюда, глауконит.	Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47% оксида кремния (IV) (SiO2), 39% оксида алюминия (Al2О3) и 14% воды (Н2O)
Структура	Полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, крупно- и среднезернистая.	обломочная сцементированная	чешуйчатая, пелитовая
Текстура	Массивная, иногда пятнистая, полосчатая.	слоистая, иногда массивная	массивная
Окраска	Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода.	Серая, бурая, желтоватая порода	Большинство глин -- серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов
Устойчивость к выветриванию	Стоек к выветриванию	Стоек к выветриванию в зависимости от состава цемента	Не устойчива
Форма залегания	Крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки.	слои, линзы	плащеобразная карманообразиая или гнездо-образная форма залегания
Применение в промышленности и строительстве	Часто применяются в качестве строительного и облицовочного камня высокой прочности, для наружной и внутренней облицовки, преимущественно в виде полированных плит и для приготовления щебня и дорожного камня. Также габбро очень часто используют в качестве надгробных сооружений (памятники, облицовка мест захоронения)	Песчаник широко применяется в строительстве в качестве стенового и облицовочного материала, бутового камня, щебня различного назначения	Кирпичное производство, производство цемента, техническая керамика

Задание 3.

Элювиальные отложения (элювий) -- продукты выветривания массивно-кристаллических пород, оставшиеся на месте их образования. Более или менее переходит в подстилающие коренные породы, из которых элювий произошел. Отличается отсутствием слоистости и сортировки. Расположен элювий на вершинах водоразделов, где смыв выражен слабо или отсутствует. Свойства почв, сформировавшихся на элювии, очень разнообразны (от кислых до щелочных, от малоплодородных до высокоплодородных) и зависят от состава и свойств элювиальных отложений и условий формирования.

Выделяются три генетических типа элювиальных отложений:

1) обломочный или кластогенный элювий - щебнистые и глыбовые скопления преимущественно механического разрушения пород;

2) собственно кора выветривания (хемогенный элювий);

3) почвы биогенный элювий.

Оценка возможности использования элювиальных грунтов в качестве оснований промышленных и гражданских сооружений.

Крупнообломочные грунты являются хорошим основанием для зданий и сооружений, при плотном сложении под нагрузкой не уплотняются, но при большом содержании глинистого материала появляется тенденция к сжимаемости. При сильных землетрясениях водонасыщенные крупнообломочные грунты могут разжижаться и терять устойчивость, что сказывается на устойчивости объектов.

Пески являются надежным основанием, служат хорошим материалом для изготовления различных строительных изделий, цементных растворов и т. д. Однако проходка строительных котлованов в песках сопряжена с известными трудностями. В рыхлых сухих песках приходится делать очень пологие откосы, что ведет к большим объемам земляных работ.

Лессы после увлажнения под давлением собственного веса или веса сооружений часто уплотняется, происходят просадки грунта, что может вызывать аварии сооружений.

Глинистые грунты, особенно в условиях влажного состояния, под нагрузками способны сжиматься, т. е. уплотняться. Если структура грунта не была разрушена, то после снятия нагрузки объем грунта может несколько увеличиться. При соприкосновении с водой глинистые грунты проявляют способность увеличивать свой объем в результате увлажнения. Если грунты признаны набухающими, то при проектировании объектов необходимо предусматривать определенные мероприятия: в надземной части зданий (увеличивать жесткость и прочность зданий) и в грунтовом основании.

Почвы необходимы сельскому хозяйству и поэтому их следует сохранять. Перед производством строительных работ слой почвы необходимо срезать, складировать и использовать по своему назначению в местах, где почвенный слой отсутствует.

Основания, сложенные элювиальными грунтами должны проектироваться с учетом:

их значительной неоднородности по глубине и в плане из-за наличия грунтов с большим различием их прочностных и деформационных характеристик - скальных разной степени выветрелости и различных типов нескальных грунтов;

склонности к снижению прочности элювиальных грунтов (особенно крупнообломочных и сильно выветрелых скальных) во время их преобразования в открытых котлованах;

возможности перехода в плывунное состояние элювиальных супесей и пылеватых песков в случае их водонасыщения в период устройства котлованов и фундаментов;

возможным наличием просадочных свойств у элювиальных пылеватых песков с коэффициентом пористости > 0,6 и степенью влажности < 0,7.

Возможность и степень снижения прочности элювиальных грунтов основания во время пребывания их открытыми в котловане должны устанавливаться опытным путем в полевых условиях. Допускается проводить определения в лабораторных условиях на специально отобранных образцах (монолитах) грунта.

При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия:

устройство уплотненных грунтовых распределительных подушек из песка, гравия, щебня или крупнообломочных грунтов с обломками исходных горных пород, в частности при неровной поверхности скальных грунтов;

удаление из верхней зоны основания включений скальных грунтов, полную или частичную замену рыхлого заполнения «карманов» и «гнезд» выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнением.

В проекте оснований и фундаментов должна предусматриваться защита элювиальных грунтов от разрушения атмосферными воздействиями и водой в период устройства котлованов. Для этой цели следует применять водозащитные мероприятия, не допускать перерывы в устройстве оснований и последующем возведении фундаментов; предусматривать недобор грунта в котловане; применять взрывной способ разработки скальных грунтов лишь при условии мелкошпуровой отпалки.

Задание 4.

Рис. 1. Горст

Горст - участок земной коры, занимающий приподнятое положение по отношению к окружающим областям и ораниченный сбросами или взбросами.

Горсты имеют в плане вытянутые, реже изометричные очертания, достигая в поперечнике многих десятков километров. Амплитуда перемещения может составить несколько тысяч метров. Горсты обычно образуются в результате активных поднятий.

По ряду признаков выделяется несколько разновидностей горстов:

· продольный горст -- простирание горста близко к простиранию слагающих его горных пород, оси складчатой структуры;

· поперечный горст -- простирание горста приблизительно перпендикулярно простиранию пород, осям складок;

· наклонный горст (косой, моноклинальный горст) -- поверхность горста на всей своей площади обнаруживает наклон в одну сторону;

· односторонний горст -- наклонный горст, ограниченный взбросами или сбросами с одной стороны; клинообразный горст -- суживающийся книзу;

· простой горст -- ограниченный с каждой стороны одним взбросом или сбросом;

· сложный горст (ступенчатый горст) -- ограниченный с одной или обеих сторон серией сбросов (взбросов) и ступенчато понижающийся к смежным опущенным участкам;

· столовый горст -- слагающие горст породы не смяты в складки;

· складчатый горст -- пласты горста смяты в складки.

С инженерно-геологической точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород где присутствует большая их мощность однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость.

Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства - нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений образуются зоны дробления (разрывы) снижается прочность пород по трещинам разрывов происходят смещения нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей.

Задание 5.

Таб. 3.

Номер варианта	Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний сейсмической волны А, мм	Сейсмическое ускорение , мм/с2	Сила землетрясения, Балл	Коэффициент сейсмичности Кs	Инерционная сила S, кН
3	0,45	35	6816,51	12	0,695	3822,5

1. Сейсмическое ускорение:

б=А·4р²/Т²;



б=35·4·3,14² / 0,45²; б=6816,51 мм/с²

Коэффициент сейсмичности:

K_S=б/g;

K_S=6816,51·10-³/9,81; K_S=0,695

2. Сейсмическая инерционная сила

S = K_S*P;

S = 0,695 · 5500; S = 3822,5 кН

3. 12 Балл

4. а) Расчетная балльность строительной площадки, сложенной рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых вод до 5 м от поверхности земли равна 10 баллам

б) Расчетная балльность строительной площадки, сложенной скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия - 9 баллов

Участок с рыхлыми осадочными пародам и неблагоприятен для строительства, так как при сейсмическом сотрясении рыхлые породы будут разрушать выстроенные на них здания и сооружения.

Задание 6.

Таб. 4.

Номер варианта	Мощность водоносного горизонта Н, м	Дебит скважины Q, м3/сут	Понижение уровня воды в скважине S, м	Радиус влияния скважины R, м	Радиус скважины r, м
3	30	6800	8	580	0,3



Коэффициент фильтрации массива водоносных песков по результатам откачки из одиночной совершенной скважины:

К = Q·ln(R/r)/р (2H-S)S;

К = 6800·ln(580/0,3)/ р(2·30-8)·8; K=39,4м/сут

Задание 7.

Оползни -- это скользящее смещение масс горных пород вниз но склону под действием гравитации или при участии поверхностных или подземных вод.

Образуются они в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственными являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80 % современных оползней связано с деятельностью человека. Значительное количество оползней происходит в горах высоте от 1000 до 1700 м (90%).

Оползни могут происходит ь на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Однако на глинистых грунтах они случаются и при крутизне склона 5-7°. Для этого достаточно избыточною увлажнения пород. Сходят они в любое время года, но большей частью в весенне-летний период.

Оползневый цикл включает две стадии развития: основного смещения и подготовки.

В стадии основного смещения выделяют три фазы: разрушения коренных пород, нарастания скорости смещения и затухания скорости смещения.

Рис. 2. Схема оползня: 1 - первоначальное положение склона; 2 - ненарушенный склон; 3 - оползень; 4 -поверхность скольжения

По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные.

Крупные вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.

Средние и мелкомасштабные имеют меньшие размеры и характерны для антропогенных процессов.

Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площадью. В этом случае они подразделяются на грандиозные -- 400 га и более, очень крупные -- 200-400 га, крупные -- 100-200 га, средние -- 50- 100 га, мелкие -- 5-50 га и очень мелкие -- до 5 га.

По активности оползни подразделяются на активные и неактивные. Главными факторами здесь являются породы склонов и наличие влаги. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. Например, очень влажные содержат такое количество воды, которая создает условия для жидкого течения.

По механизму процесса подразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, гидродинамическою выноса, внезапною разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма.

По мощности процесса оползни делятся на малые -- до 10 тыс. м³, средние -- от 11 до 100 тыс. м³, крупные -- от 101 до 1000 тыс. м³, очень крупные -- свыше 1000 тыс. м- вовлекаемой в процесс массы горных пород.

По месту образования они подразделяются на горные, подводные, смежные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).

Оползни наносят существенный ущерб народному хозяйству. Они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домами другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяйственного оборота.

Борьба с оползнями во многих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорогостоящей и, зачастую, неэффективной. Для успешного выполнения противооползневых мероприятий необходимо высококачественное выполнение инженерно-геологических изысканий для оценки фактической степени устойчивости склона. Эти изыскания выполняют согласно СНиП 11.02-96 и СП11.105-97.

Противооползневые мероприятия подразделяются на активные и пассивные. Обеспечение устойчивости возводимых сооружений в зоне действия оползня включает мероприятия:

· удаление неустойчивого массива на всю его мощность (до коренных неоползневых пород);

· закладку глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые породы;

· устройство фундаментов из буронабивных свай;

· использование каркасных конструкций;

· армирование крутых откосов геосинтетическими сетками и каркасами;

· применение железобетонных поясов;

· устройство деформационных швов.

Задание 8.

Инженерно-геологическая съемка - инженерно-геологические исследования, проводимые с целью установления и отображения на картах, разрезах и в других отчётных документах морфологии и других закономерностей пространств, изменения факторов геологической среды, определяющие условия возведения и эксплуатации инженерных сооружений, прогнозирования их изменения под влиянием инженерной деятельности.

Основные задачи инженерно-геологической съемки:

· изучение геологического строения, геоморфологических и мерзлотно-гидрогеологических особенностей, инженерно-геологических свойств пород, современных геологических процессов и явлений

· выявление закономерностей пространств, изменения инженерно-геологических условий;

· установление взаимосвязей между отдельными компонентами инженерно-геологических условий;

· изучение взаимодействия геологической среды с существующими инженерными сооружениями (изучение опыта строительства и эксплуатации инженерных сооружений);

· установление истории формирования и современной тенденции развития инженерно-геологических условий; составление прогноза изменения инженерно-геологических условий в процессе хозяйственного освоения территории.

Инженерно-геологическая съемка включает следующие виды исследований:

· дешифрирование аэрофотоматериалов и аэровизуальные наблюдения;

· маршрутные наблюдения;

· проходка горных выработок (скважин, шурфов и т.п.);

· геофизические исследования;

· полевые изучения свойств грунтов, включая статическое и динамическое зондирование;

· лабораторные исследования состава и свойств грунтов и химического состава подземных вод;

· опытно-фильтрационные работы;

· стационарные наблюдения;

· специальные виды инженерно-геологических исследований, предусмотренные программой;

· камеральная обработка и составление отчётных материалов.

Состав работ, входящих в инженерно-геологическую съемку, может несколько изменяться в зависимости от природных, в том числе и геологических, условий и масштаба съемки. Так, например, зондирование или пенетрационно-каротажные методы неприменимы в районах распространения скальных и полускальных пород, а метод ключевых участков не используется при крупномасштабной инженерно-геологической съемке. В ходе инженерно-геологической съемки должна соблюдаться определенная последовательность отдельных видов работ. Это позволяет опираться на результаты ранее проведенных работ при планировании (корректировке методики проведения) последующих. Методики средне- и крупномасштабной инженерно-геологических съемок существенно различаются, поэтому они будут рассмотрены отдельно. Инженерно-геологическая карта - основной отчётный документ инженерно-геологической съемки (рис. 3).



Рис. 3. Инженерно-геологическая карта



Литература

1. Ананьев В.П.. Коробкин В.И. Инженерная геология. М.: Высшая школа, I973.

2. Васильев Ю.П., Денисенко В.В., Ляшенко П.А., Осенняя Е.Д. Инженерная геология. Учебное пособие для студентов строительных специальностей.- Краснодар: КубГТУ, 2002.

3. Маслов Н.Н.. Основы механики грунтов и инженерной геологии. М., 1968

4. Короновский Н.В. Геология - М.: Академия, 2007.

5. Криштофович А.Н. Геологический словарь. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1955

Размещено на Allbest.ru

...