Вопрос №33 Охарактеризуйте мероприятия, необходимые для защиты горных пород от выветривания.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Зачетные материалы

по инженерной геологии

Выполнил: студент 2 курса Строительного факультета, Проверил: Шведовский П.В.

Брест 2009

Оглавление

Форма 1 …………………………………………………………………………...2

Задания …………………………………………………………………………....3

Задание 1…………………………………………………………………………3

Задание 2…………………………………………………………………………3

Задание 3…………………………………………………………………………3

Задание 11………………………………………………………………………..5

Задание 20………………………………………………………………………..6

Тестовые вопросы ………………………………………………………………9

№33………………………………………………………………………………..9

№44………………………………………………………………………………..10

№51………………………………………………………………………………..11

№53………………………………………………………………………………..12

№57………………………………………………………………………………..13

№61………………………………………………………………………………..17

№65………………………………………………………………………………..19

№66………………………………………………………………………………..20

№83………………………………………………………………………………..22

№85………………………………………………………………………………..24

Экзаменационные вопросы. ...............................................................................25

№21………………………………………………………………………………..25

№42………………………………………………………………………………..30

№54………………………………………………………………………………..31

№63………………………………………………………………………………..34

Список литературы ……………………………………………………………..37

ЗАДАНИЯ

Задание 1. Описать один из минералов:

1.Лабрадор -Na[AlSi₃O₈]× Ca[Al₂Si₂O₈]по химическому составу относится к группе полевых шпатов класса силикатов. Преобладают серый, голубой, синий и другие тона. Характеризуется твёрдостью 6, стеклянным, перламутровым блеском, средней спайностью в двух направлениях по ромбоэдру, отсутствием черты. Образуется при кристаллизации магмы. Встречается в виде кристаллов и зернистых масс в основных магматических породах (габбро, базальт, диабаз).

Задание 2. Описать одну из горных пород:

Яшма— сложена скрытокристаллическим и аморфным кремнеземом (кварц, халцедон, опал). Часто содержит остатки микроскопических мелких животных – радиолярий и примеси глинозёма, извести, соединений металлов. Цвет разнообразный (красный, зелёный жёлтый, коричневый, пестрый и др.). Отличительные особенности: высокая прочность, разноцветная полосчатая текстура, раковистый излом.

Задание 3. Составить для определенной породы перечень важнейших технических и строительных свойств, а также выявить область ее применения в строительстве:

Габбро состоит в основном из полевого шпата (до 50%) и темноокрашенных минералов, чаще авгита, а также роговой обманки, оливина. Габбро представляет собой поликристаллическую породу от темно-серого до черного цвета.

Габбро, состоящее из известково-натриевого плагиоклаза — Лабрадора, называется лабрадоритом. Характерной особенностью этой породы является ирризация Лабрадора (синего, голубого, золотистого цветов) на плоскостях спайности или поверхности полированной породы. Габбро применяют в виде штучных изделий для облицовок, дорожных покрытий, щебня для бетонов и других целей. Лабрадорит используют для особо ценных облицовок (например, он применен при строительстве Мавзолея В. И. Ленина). Красивый вид и хорошая полируемость позволяют применять наиболее декоративные разновидности габбровых пород и лабрадориты с синим оттенком для облицовки памятников (памятник неизвестному солдату в Москве) и ряда других выдающихся сооружений.

Габбро-диабаз: это плотная, прочная, однородная порода, равномерно окрашенная в черный цвет, которая хорошо поглощает и отдает тепло, дольше всех известных пород не теряет художественных свойств и качества полировки.

Габбро-диабаз представляет породу основного состава, с массивной текстурой, мелко-среднезернистой структурой, без каверн и неоднородностей равномерно окрашенную в черный цвет. По шкале ВНИИПИстромсырье декоративность породы составляет 23 балла. По радиационно-гигиеническим свойствам порода характеризуется как строительный материал 1 класса, с параметрами ниже фоновых значений.

Габбро-диабаз используется для производства блочного дорожного камня (мостовая брусчатка, мозаичная шашка), в прецизионном машиностроении, а также в строительстве, частью идет на бут и щебень, используется как камень для печей-каменок в банях и саунах. Блоки из габбро-диабаза и изделия из него по всем параметрам отвечают требованиям ГОСТ 9479-98 «Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий». Карельский габбро-диабаз обладает глубоким черным цветом, высокими декоративными свойствами, характеризуется низкой степенью истираемости, морозостойкостью, долговечностью.

Физические свойства габбро:

Истинная плотность, г/см³	3, 05
Водопоглащение, %	0, 18
Пористость, %	0, 67
Истираемость, г/см²	0, 11
Предел прочности при сжатии, МПа
Марка морозостойкости F
Предел прочности при изгибе, МПа	36, 06
Ударная вязкость, кДж/м²	1, 73
Модуль упругости при сжатии, МПа
Температурный коэффициент линейного расширения (а) в диапазоне температур 20-100◦ С	6, 85

Задание 11. Составить описание одного из генетических типов четвертичных отложений:

Аллювиальные (речные отложения) aQ (alQ) — это отложения всех русловых водных потоков, включая и временные потоки. Среди аллювиальных отложений выделяются русловая, пойменная и старичная фации. Русловая фация представлена сортированными гравийно-песчаными косослоистыми отложениями (на равнине) или галечниками (в горах). Пойменная фация представлена маломощным покровом супесей и суглинков с линзами песка. Старичная фация состоит из алеврито-глинистых отложений, часто с прослоями торфа. [Наиболее полно все эти фации развиты в аллювии равнинных рек, нормальная мощность которого соответствует разнице высот между дном русла и уровнем паводковых вод. Для горных рек характерны развитие русловой фации и слабое развитие или отсутсутвие пойменной и старичной фаций.] При тектоническом поднятии территории река врезается и углубляет свою долину, а при опускании — теряет силу и откладывает часть переносимого материала. В результате нескольких циклов поднятия и опускания формируется комплекс аллювиальных отложений сложного строения.] В нем могут присутствовать, высоко поднятые над современным уровнем реки толщи аллювия, именуемые террасами, или наоборот, глубоко погребенные отложения.

Рис. Форма аллювиальных(речных) aQ(alQ) четвертичных отложений:

Задание 20. Описать один из видов работ при инженерно-геологических исследованиях:

Горнопроходческие работы

Выбор способа бурения определяется типом проходимых грунтов, характером геологического разреза и требованиями программы работ.

При изысканиях под сооружения I-II классов должны применяться наиболее информативные способы бурения. Для проходки разведочных и технических инженерно-геологических скважин следует применять способ бурения, дающий образцы грунта в виде столбика (керна). Наиболее информативным способом бурения в крепких и твердых грунтах является колонковый с промывкой и продувкой, в грунтах средней твердости и мягких - вибрационный, колонковый «всухую» и ударно-канатный (забивной и клюющий) кольцевым забоем. Достаточно информационными в соответствующих условиях являются способы бурения: пневмоударный, шнековый - кольцевым забоем и вдавливаемый. Для проходки грунтов, неустойчивых в стенках скважин, допускается применение ударно-канатного способа с одновременной или опережающей обсадкой трубами.

Конечный диаметр бурения разведочных скважин в нескальных талых грунтах должен быть не менее 108 мм, в мерзлых - 127 мм. Минимальный диаметр бурения технических скважин определяется максимальным диаметром грунтоноса для отбора монолитов грунта, выбираемого в соответствии с ГОСТ 12071-84. Конечный диаметр бурения разведочных скважин в выветрелых скальных грунтах должен быть не менее 112 мм, в слабовыветрелых и невыветрелых - 59-76 мм. В крупнообломочных грунтах (талых и мерзлых), - 168 мм.

Характеристики различных условий производства буровых работ и типы буровых установок по транспортабельности

Условия работ	Краткое описание природных, климатических и экономических особенностей района работ	Условия проезда транспортом	Типы рекомендуемых буровых установок по транспортабельности
Легкие	Равнинные, почти безлесные районы, слабо пересеченная местность, городские и сельские районы с густой дорожной сетью, умеренный климат	Возможен подъезд автотранспортом любой проходимости	Самоходные на базе автомобиля и перевозимые установки (станки)
Средние	Местность пересеченная, небольшие лесные массивы и кустарники, большая удаленность от автомобильных и железных дорог и населенных пунктов, суровый резко континентальный климат	Возможен подъезд автотранспортом с высокой проходимостью при устройстве временных подъездных дорог или транспортом на гусеничном ходу	Самоходные на базе трактора, перевозимые стационарные и переносные станки и установки
Тяжелые	Таежные и горные районы Крайнего Севера, отдаленные области при сильно пересеченной местности и суровом климате	Подъезд обычными видами транспорта практически невозможен. Местность доступна вертолетам, аэросаням и т.п., а также вьючному транспорту и пешеходам	Переносные станки, стационарные станки, разбирающиеся на отдельные транспортабельные блоки массой не более 120 кг
Особые	Акватории портов, шельфовые зоны морей и океанов, русла рек, сильно заболоченные районы, подземные горный выработки, места с воздействием высоких и низких температур, давлений и т.п.	Необходимо использовать особые виды транспорта (плавучие средства, подъемники и т.п.). Пешеходам район не доступен	Стационарные, самоходные станки (установки) специальной конструкции, либо станки, имеющие специальную комплектацию

Не допускается бурение колонковым способом с промывкой в грунтах лёссовых (просадочных), засоленных, легко и среднерастворимых, сильно- и средненабухающих, мерзлых (кроме скальных).

Ограничением рейса при бурении является искусственное прекращение процесса бурения, вызванное необходимостью более точного определения разреза, выделения слоев, прослоек и включений, сохранением керна, повышением выхода керна. Ограничение рейса при бурении должно быть оговорено в программе работ (предписании).

Способы бурения - шнековый, поточный и рейсовый и медленно-вращательный допускается применять:

--для проходки разведочных скважин - в разрезах, представленных однородными и незакономерно изменяющимися песками при изысканиях под сооружения III класса;

--для проходки специальных скважин в непосредственной близости от пройденных ранее разведочных скважин;

--для отбора проб грунтов на определение коррозионной активности лабораторными методами;

--для проходки верхнего сезонно-мерзлого слоя грунта при забурке скважин.

Во всех случаях применение указанных способов бурения должно быть обосновано в программе изысканий.

Режимы бурения инженерно-геологических скважин разрабатываются применительно к конкретным геологическим условиям на объекте изысканий в соответствии с требованиями, предъявляемыми программой производства изысканий к качеству инженерно-геологической документации.

В районах развития карста в качестве основного способа бурения следует принимать колонковый - буровыми установками со свободной подачей инструмента. Бурение следует производить с тщательным хронометражем, фиксируя механическую скорость, провалы инструмента с точным указанием интервалов, баланс расхода и характер циркуляции промывочной жидкости или воздуха при бурении с промывкой и продувкой.

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ:

Защита от оползней.

Наиболее действенной защитой от оползней является их предупреждение. Идеальным было бы вообще избегать склоновых участков, однако в наших условиях это не возможно. Поэтому специалистами по инженерной геологии, механике грунтов и строительной технике были разработаны комплексные предупредительные мероприятия. Когда оползание уже началось, вести превентивные работы поздно. Чтобы избежать сползания, нельзя допускать: 1) перегрузку верхней части оползня; 2) подрезание основания (рекой, водохранилищем, инженерными мероприятиями); 3) дополнительное увлажнение всего косогора. Известно, что вода является главной причиной оползания. Поэтому первым этапом охранительных работ должно явиться собирание и отведение поверхностных вод. На оползнеопасном участке рекомендуется вычерпать воду из колодцев. Затем следует осушение с помощью подземного дренажа. Большое значение имеет и искусственное преобразование рельефа. В зоне отрыва уменьшают нагрузку на склон, ослабляя тем самым действие силы тяжести и повышая силы сцепления горных пород. Существует целый комплекс рекомендуемых технических операций, как то: анкерное крепление склонов, разрушение плоскостей скольжения, инъекция укрепляющих растворов, фиксация склонов с помощью свай и строительство опорных стенок. Важны и степень готовности, и быстрота действий: на более поздних этапах борьба с оползневыми процессами потребует значительно больших усилий.

Вопрос №66

ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Обломочные породы (рыхлые) разделяются по размерам обломков на крупнообломочные'—размер кусков более 2 мм (гравий с окатанными зернами и крупные пески), среднеобломочные — размер кусков 2— 0, 1 мм (пески), мелкообломочные — размер зерен 0, 1—0, 01 мм (пыле-ватые частицы) и тонкообломочные — размер зерен менее 0, 01 мм (глины— землистые полиминеральные смеси, тончайший ил — отложения, нанесенные водой, лёсс — отложения, нанесенные ветром, состоящие из мельчайших зернышек кварца, известняка, глины).

Обломочные породы, связанные между собой каким-либо веществом (глиной, кальцитом, кремнеземом и др.), называются цементированными породами. Из них наибольшее значение в строительстве имеют песчаники (8), т. е. цементированные кварцевые пески. В зависимости от цементирующего вещества различают песчаники глинистые, мергелистые, известковые, кремнистые, битумные и др. Окраску песчаникам придают цементирующие вещества. Для строительства наиболее часто используют кремнистые и известковые песчаники; первые сцементированы кремнеземом, вторые — кальцитом. Наиболее стойки и прочны кремнистые песчаники, имеющие предел прочности при сжатии до 2500 кГ/см2. Большой объемный вес (до 2700 кг/м3) и высокий коэффициент теплопроводности песчаников дают возможность применять их только для стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стенок, набережных, для устройства ступеней и тротуаров, а особенно стойкие — для облицовки зданий н сооружений (опор мостов и др.). Песчаники используют также в виде щебня и бута; щебень применяют для приготовления бетона (в качестве крупного заполнителя), для строительства шоссейных дорог, балластировки железнодорожных путей и других целей. Песчаники весьма широко распространены.

ОРГАНОГЕННЫЕ ПОРОДЫ

Органогенные породы образуются в результате жизнедеятельности и отмирания организмов, находящихся в морских и пресных водах.' К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел (в которых основным веществом является кальцит) к диатомиты и трепелы (в которых основным веществом является водный кремнезем).

Известняки состоят главным образом из кальцита СаСО3. Они образовались в морских бассейнах в основном из остатков животного мира (зоогенные породы), а также частью за счет химических осадков (вследствие выпадения из раствора углекислого кальция). Рыхлые скопления раковин и их обломков уплотнялись давлением воды и скреплялись углекислым кальцием в более или менее плотную породу. Известняки имеют твердость около 3 по шкале твердости. При большой примеси кремнезема их твердость и прочность повышается, что затрудняет обработку. Объемный вес известняков 1700—2600 кг/м3, они бывают белого цвета или в зависимости от примесей (глины, кварца, окиси железа и др.) желтоватого, сероватого, красноватого, бурого и ~др. Большое содержание в' известняках глин и пирита оказывает на них вредное влияние. Так, при содержании более 3% глины известняки становятся влагоемкими и недостаточно морозостойкими.

В зависимости от относительного содержания СаСО3 известняки называются чистыми (не менее 98% СаСО3) и мергелистыми (не менее 90% СаСОз).

Мергели представляют собой природную тонкую механическую

смесь известняка и глины в разных соотношениях, строение имеют зем

листое до плотного, прочность небольшую, легко выветриваются. При

содержании СаСО3 не менее 75% мергели называют известковыми, не

менее 40%—просто мергелями и. не менее 10%—глинистыми мерге

лями; мергели определенного состава используются для. изготовления

портландцемента

Предел прочности известняков при сжатии колеблется от 80 до 2000 кГ/см2, в зависимости от плотности и состава. Они залегают обычно пластами, разделенными прослойками глинисто-суглинистых и песчаных пород. Месторождения известняков имеются во многих республиках СССР.

Мраморовидные известняки представляют собой переходные породы от известняков к мраморам. В них под микроскопом среди массы равномерной плотности видны кристаллические зерна известкового шпата (кальцита).

Известняк плотный применяют в виде обработанных плит и фасонных деталей для облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконников, цоколей и карнизов; плиты неправильной формы используют для бутовой кладки. Известняк употребляют также для приготовления щебня для бетона, в производстве портландцемента, из него обжигом получают известь и др.

Пористые известняки и известняк-ракушечник легко поддаются распиловке на штучный камень определенных размеров и используются для кладки стен и перегородок. Известняк-ракушечник (в котором видны обломки раковин) широко распространен в Крыму, Одесской области, Молдавии и на Северном Кавказе. Здесь многие дома построены из этого материала. Объемный вес известняка-ракушечника составляет от 600 до 1500 кг/мъ, предел прочности при сжатии от 4 до 50 кГ/см2.

Мел имеет тот же химический состав, что и известняк СаСО3, состоит он из мелких частиц раковин простейших организмов; прочность его меньше, чем известняка. Используют мел для получения извести, приготовления красок, замазок и др., а также в производстве цемента.

Диатомиты и трепелы представляют собой богатые аморфным кремнеземом, слабо или вовсе нецементированные, рыхлые или землистые массы белого, желтого, серого, розового цвета. Диатомиты образуются из панцирей диатомовых водорослей, живущих в пресной и соленой воде. После отмирания растений панцири опускаются на дно водоемов, уплотняются, между ними осаждаются тончайший ил и глина. Трепел — порода более раннего происхождения, в которой панцири превратились в мельчайшие шарики опала, сцементированные опаловым цементом. В СССР имеются многочисленные месторождения этих пород. В диатомите и трепеле высших сортов содержится от 75 до 96% SiO2. Их химический состав и физические свойства очень близки: объемный вес от 350 до 950 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0, 15— 0, 2 ккал/м • ч град. Диатомит и трепел широко используют как теплоизоляционные материалы и в качестве активных гидравлических добавок к вяжущим.

С течением времени под давлением вышележащих слоев трепел превращается в плотную, прочную, трудно размокающую породу—опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема.

Сущность силикатизации

Сущность силикатизации некоторыми исследователями определяется как выделение геля кремниевой кислоты, который связывает грунтовые частицы.

Этот процесс выражается следующим уравнением: CaCl2+Na20 • nSi02 • mH20- 2NaCl+Ca (ОН) 2+nSi02 (т— 1) Н20. Хорошие результаты были получены С. Д. Воронкевичем (1974) при силикатизации песков, когда в них вводилась углекислота. Возможно также улучшение лёссовых грунтов при введении в них только ОДНОГО раствора силиката (силикатизация по однорастворной системе).

Раствор силиката можно вводить в грунт, не нарушая его структуры, путем нагнетания через шурфы или оюважины с помощью специальных приборов (инъекторов).

Методы упрочнения пород синтетическими полимерами появились сравнительно недавно и поэтому наименее разработаны. Исследованиями М. Т. Кострико, Г. Винтеркорна, Т. Лэмба и других установлены общие закономерности влияния состава глинистых, лёссовых и песчаных грунтов на эффект их упрочнения карбамидной и фурфуроланили-новой смолами и акрилатом кальция и некоторыми другими синтетическими смолами. Можно сказать, что в настоящее время идет широкий научный поиск по максимальному использованию синтетических полимеров для закрепления грунтов.

Вопрос №63

Список литературы

1. Шведовский П.В., Фёдоров В.Г. Инженерная геология. Учебное пособие для строительных вузов. – Брест: БрГТУ, 2007 г.

2. Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология –М.: Высшая школа, 1973 г.

3. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология: Учебное пособие для строительных вузов.—2-е изд., – М.: Высшая школа, 1982 г.

4. Интернет ресурс «Википедия»

5. Интернет ресурс «Вся геология»