Структура, задачи геологии, её роль в строительной отрасли.

Структура, задачи геологии, её роль в строительной отрасли.

В строительной практике любые горные породы и почвы называют грунтами. Грунт представляет собой минеральную или органоминеральную дисперсную фазовую систему, включающую в общем случае твердую, жидкую и газообразную фазы. Твердая фаза (скелет грунта) может быть представлен минеральными частицами, почвой или льдом. Жидкая фаза – водная или водно- коллоидная. Газообразная фаза – различные газы и пар. Различия между понятиями «горная порода» и «грунт» чисто качественная. Грунты – это почвы

и горные породы, которые находятся в верхней части литосферы и являются основаниями, средой или материалом инженерных сооружений. Курс геологии готовит студентов к чтению материалов изысканий, их

анализу для выбора оптимальных проектных решений по размещению сооружении конструкций и способов производства земельно-скальных работ, соответствующих природным условиям. Инженер (бакалавр/магистр) должен самостоятельно анализировать предназначенные для него геологические, инженерно-геологические,

гидрогеологические карты и разрезы (называемые наглядными пособиями) совместно с текстом отчета об изысканиях. Необходимо не только грамотно использовать этот материал в проектной работе, извлекая всю дорогостоящую информацию, но и планировать дальнейшие исследования. В связи с этим практические занятия по курсу «Геология» должны вырабатывать в студентах умение и навыки:

 различать минералы и горные породы, и другие полезные ископаемые

своего края;

 самостоятельно зарисовывать и описывать обнажения горных пород,

отбирать и отрабатывать образцы, составлять коллекции;

 читать геологические карты, составлять геологические разрезы;

 наблюдать за современными геологическими явлениями;

 участвовать в оформлении стендов, геологического музея;

 работать с методическими разработками, научно-популярной

литературой, справочниками, определителями;

 самостоятельно изучать разделы дисциплины и писать работы на

инженерно-геологические темы, выступать с докладами на конференциях.

 

История развития геологии. Основные этапы развития.

Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У.Смит в Англии, а Ж.Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапу развития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О.Ковалевским и др., положили начало палеогеографическому этапу развития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографии имело введение понятия о фациях ученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.Представление о платформах и геосинклиналях как главнейших элементах структуры Земной коры дает начало третьему «тектоническому» этапу развития исторической геологии. Оно впервые было изложено в трудах ученого Э.Ога

 

Понятие «инженерная геология»

Инженерная геология это одна из геологических наук, изучающая верхнюю часть литосферы в связи со строительством различных сооружений. Важнейшими теоретическими и прикладными задачами инженерной геологии являются прогнозирование геологических процессов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека, и разработка мероприятий, обеспечивающих устойчивую эксплуатацию инженерных сооружений в различных геологических условиях. Наиболее полный учет природных условий в строительстве позволяет выбирать наиболее экономичные и технически рациональные варианты зданий и сооружений, обеспечивает высокую их устойчивость, надежную эксплуатацию, создает условия для решения вопросов охраны природной среды

 

Каковы задачи инженерной геологии в строительстве

В процессе инженерно-геологических исследований собирают сведения о физико-географической обстановке, климате, растительности, животном мире, об опыте строительства и эксплуатации сооружений, экономике и т. д. Эти данные о свойствах сред, внешних по отношению к геологической (атмосферы, поверхностной гидросферы, биосферы искусственной среды), являются результатами исследований других наук. Инженерам-геологам они необходимы для оценки набора, характера и интенсивности взаимодействий других сред — систем с изучаемой литосистемой. Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. Для изучения процессов нужно знать, где, как, с какой интенсивностью и какие входы литосистемы взаимодействуют с элементами других систем. Знание набора взаимодействий, интенсивности и вклада каждого взаимодействия, характера и скорости изменения отношений, свойств и структуры геологической среды, обусловленных взаимодействиями с другими средами, дает надежную основу для понимания экзогенных геологических процессов и их количественного прогноза. Данные о свойствах других сред используются также для решения ряда вопросов, возникающих при планировании и проектировании сооружений (например, обоснование возможности и целесообразности строительства сооружений на данной территории с учетом экологического, экономического и других критериев эффективности). В процессе геологических работ (или исследований) изучают инженерно-геологические условия некоторой территории.

 

Методы, используемые в инженерной геологии.

С помощью геофизических методов можно решить ряд важных инженерно-геологических задач. При проведении инженерно-геологических исследований часто используют: электроразведочные методы — вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и электропрофилирование сейсморазведку по методу преломленных волн (МПВ). Геофизические методы позволяют: обнаружить крупные аномалии в строении геологической среды (пустоты, зоны трещин, погребенные эрозионные врезы); выявить геологическое и гидрогеологическое строение исследуемой области геологической среды; оценить ее некоторые коллективные свойства (пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругие свойства).

Сейсмическое метод: выполняется с целью уточнения характеристик сейсмической опасности на основании данных инженерно-сейсмологических исследований об очагах землетрясений с эпицентрами, удаленными на расстояние до 100 км от участка строительства, о сейсмическом режиме строительных площадок, о сейсмических свойствах изучаемой толщи грунта, о геоморфологических условиях участка строительства и влиянии погребенных разрывных тектонических структур на сейсмическое воздействие.

 

Что изучает геология?

Геология - это наука о строении и истории развития Земли. Возникновение геологии как самостоятельной науки относится к 18 веку. Изначально геологи изучали состав и строение земной коры, расположение в ней раззличных полезных ископаемых и т. д. Однако сейчас перечень вопросов, которые изучает гелогия, вышел за пределы данной области. Хотя по-прежнему геологи занимаются разведкой полезных ископаемых, изучением пород, из которых сложена земная кора, важным объектом исследований являются и процессы, происходящие в недрах, без чего невозможно понять, как происходило развитие Земли в прошлом и чего нам стоит ожидать в будущем. Хотя само слово " геология" происходит от греческих слов " Гео" - " Земля" и " логос" - " знание", т. е. означает " изучение земли", сейчас выделились в геологии выделились и такие разделы, как космология и планетология, которые изучают другие планеты Солнечной системы. Современная геология тесно связана и взаимодействует с другими науками, такими, как физика, химия, биология и т. д.

Что такое геохронология?

 

Что изучает палеонтология

Палеонтоло́ гия (от др.-греч. π α λ α ι ο ν τ ο λ ο γ ί α ) — наука об ископаемых останках растений и животных, пытающаяся реконструировать по найденным останкам их внешний вид, биологические особенности, способы питания, размножения и т. д., а также восстановить на основе этих сведений ход биологической эволюции. Палеонтологи исследуют не только останки собственно животных и растений, но и их окаменевшие следы, отброшенные оболочки, тафоценозы и другие свидетельства их существования. В палеонтологии также используются методы палеоэкологии и палеоклиматологии с целью воспроизведения среды жизнедеятельности организмов, сопоставления современной среды обитания организмов, предположения местообитаний вымерших

История

Люди находили окаменелые останки живых организмов с древнейших времён. Сведения о них были известны ещё античным натуралистам, таким как Ксенофан, Геродот, Аристотель и др. Далее изучение окаменелостей возобновляется в эпоху Возрождения, благодаря исследователям, среди которых были Леонардо да Винчи, Джироламо Фракасторо, Бернар Палисси, Георгий Агрикола. Однако представление о том, что останки принадлежат вымершим организмам появилась позднее — одними из первых, вероятно, были датский натуралист Николаус Стено и английский естествоиспытатель Роберт Гук.

Основателем палеонтологии как научной дисциплины считается Жорж Кювье. Возникновение палеоботаники связывают с именем Адольфа Броньяра. Жану Батисту Ламарку принадлежит создание первой теории эволюции. Особое место занимают исследования в области палеонтологии Карла Рулье.

Новый этап в развитии палеонтологии начинается с появлением в 1859 году наиболее завершённой теории эволюции Чарльза Дарвина, оказавшей определяющее влияние на всё дальнейшее развитие естествознания. Современная эволюционная палеонтология была основана Владимиром Ковалевским. Именно благодаря исследованиям Ковалевского и его находкам дарвинизм приобрёл палеонтологически обоснованную базу. и т. д.

Что изучает геотектоника

Геотектоника — раздел геологии, наука о строении, движениях и деформациях литосферы, о её развитии в связи с развитием Земли в целом. Геотектоника составляет теоретическую сердцевину всей геологии[1].

Разделы геотектоники

Морфологическая геотектоника

Морфологическая геотектоника, по терминологии В. Е. Хаина, соответствует структурной геологии или просто тектонике. Она включает выделение основных типов тектонических единиц различного масштаба

Региональная геотектоника

Региональная геотектоника является также разделом региональной геологии. В рамках региональной геотектоники выделяются и характеризуются тектонические структуры на территории какого-либо региона, страны, континента, океана и всего земного шара

Историческая геотектоника

Историческая геотектоника является также разделом исторической геологии. Она занимается выделением основных этапов и стадий развития структуры литосферы в региональном и глобальном масштабе[1].

Неотектоника или новейшая тектоника — особый подраздел исторической геотектоники, рассматривающий новейший, олигоцен-четвертичный этап развития литосферы[1].

Изучение современных движений, которые могут быть зафиксированы инструментальными методами, выделяется в самостоятельное научное направление — актуотектонику[1].

Экспериментальная тектоника и тектонофизика

Экспериментальная тектоника и тектонофизика занимаются раскрытием механизмов тектонических деформаций. При этом в рамках экспериментальной тектоники осуществляется физическое моделирование различных типов тектонических структур, а в рамках тектонофизики — как физическое, так и математическое их моделирование. Эти разделы геотектоники смыкаются с геодинамикой.

Прикладное значение геотектоники

Размещение залежей полезных ископаемых обусловлено тектоническими условиями и историей тектонического развития, поэтому геотектоника и составление тектонических карт имеют большое значение для поиска месторождений.

Данные неотектоники и актуотектоники по новейшим и современным тектоническим движениям крайне важны при оценке сейсмической опасности, при составлении карт сейсмического районирования и прогноза землетрясений. Особенно важны эти данные при строительстве крупных сооружений, особенно атомных и гидроэлектростанций.

Складки и их элементы

Среди складок выделяются элементарные типы складок – антиклинальные и синклинальные, нейтральные, а так же антиформы и синформы.

Антиклинальными складками или антиклиналями называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых частей. Синклинальными складками или синклиналями называются изгибы, в которых центральные части сложены более молодыми породами, чем их краевые части. Складки, в которых элементы залегания осевой поверхности (ОП) и шарнира совпадают, называются нейтральными. Это возможно: а) при вертикальном залегании пород, шарнира и ОП складки; б) при наклонном залегании пород в крыльях складки и горизонтальном – ОП и шарнира; в) при наклонном залегании пород и одинаково наклонном – ОП и шарнира. В сильно деформированных толщах, где невозможно определить кровлю и подошву слоёв, складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиформами, а обращённые выпуклостью вниз, – синформами

Элементы складки

В складке выделяются следующие элементы – замок или свод, крылья, осевая поверхность, осевая линия или ось складки, шарнир складки, гребень и киль, гребневая и килевая поверхность, линия перегиба или медианная линия, поверхность перегиба, ядро, замыкание

Замок или свод складки – место перегиба слоёв, в котором их поверхности, примыкающие к перегибу, образуют между собой угол или более сложные фигуры. Замок может иметь плавную (параболическую, гиперболическую) или угловатую (шевронную) форму. Замок антиклинали иногда называют седлом, а замок синклинали – мульдой.

Крылья складки – боковые части складки, примыкающие к своду и представленные поверхностью слоёв, единообразно (вверх или вниз) наклонённых от перегиба. У смежных складок – антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Положение крыльев, как плоскостных элементов, определяется азимутом и углом падения.

Осевой (шарнирной) поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоёв, составляющих складку. Она также определяется азимутом и углом падения. Линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа называется следом осевой поверхности (СОП). Она характеризует ориентировку складки в плане и на карте проводится путём соединения точек, расположенных в местах перегиба слоёв (в замке складки). Линия пересечения осевой поверхности с поверхностью одного из слоёв (кровлей или подошвой), составляющих складку, называется осью складки или шарниром складки. Положение шарнира, как линейного элемента, определяется азимутом и углом погружения (или воздымания). Простирание шарнира совпадет с осью складки только в том случае, когда осевая поверхность складки вертикальна. Погружается шарнир в сторону расположения более молодых пород. В том случае, когда азимут погружения шарнира меняется на обратный несколько раз, либо величина угла погружения периодически меняется по простиранию, шарнир называют ундулирующим. Угол погружения или воздымания шарнира иногда называют углом погружения или воздымания складки

Гребневой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоёв, образующих складку. Гребень складки – линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки.

Килевой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые низкие точки расположения слоёв, образующих складку. Киль складки – линия пересечения килевой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Эти элементы складок определяют обычно только при изучении наклонных и опрокинутых складок.

Линия перегиба или медианная линия – линия, расположенная на крыле складки, которая делит крыло частной складки пополам и ориентирована по направлению шарнира. По обе стороны медианной линии кривизна крыла очерчивается в противоположных направлениях. Поэтому угол падения крыла складки рекомендуется измерять в зоне медианной линии. Поверхность перегиба – поверхность, проходящая через линии перегиба частных складок.

Ядро складки – внутренняя часть складки в месте её наибольшего перегиба с внутренней стороны изогнутого пласта. Это понятие условное и зависит от морфологии складки и глубины эрозионного среза. За окончание складки принимается участок, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью. Замыкание складки определяется по смене азимута погружения шарнира на обратный азимут.

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

 

Для чего нужна шкала Мооса.

Для измерения твердости минералов делались попытки применить всевозможные методы, основанные на сопротивлении камней царапанию, истиранию, сверлению, деформации поверхности… Но все эти попытки не имели успеха. Нужен был простой, надежный и всем доступный метод. И вот наконец, чтобы упростить различение минералов по твердости, в 1811 г. немецким минералогом Фридрихом Моосом (F. Mohs) была предложена шкала твердости, которая широко применяется до сих пор, повсюду и всеми – геологами, минералогами, камнерезчиками, ювелирами. Эту шкалу стали называть шкалой твердости минералов, или шкалой Мооса.

Шкала Мооса – это минералогическая шкала твердости, набор эталонных минералов для определения относительной твердости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости:

 

1. Тальк.

2. Гипс (каменная соль).

3. Кальцит (известковый шпат).

4. Флюорит (плавиковый шпат).

5. Апатит.

6. Полевой шпат.

7. Кварц.

8. Топаз.

9. Корунд.

10. Алмаз.

 

Твердость минерала по шкале Мооса выражают номером соответствующего минерала-эталона, например, твердость талька – 1, алмаза – 10, апатита – 5. Если какой-либо минерал оставляет царапину на эталонном минерале, например, на апатите, то твердость его больше или равна 5. Если минерал оставляет царапину на каком-либо эталонном минерале и сам «царапается» этим минералом, то твердость обоих минералов считают одинаковой.

Шкала Мооса очень удобна для практического применения, однако величина твердости, определяемая с ее помощью, весьма относительна и неточна. Более точное определение твердости производится, например, с помощью склерометра. Следует помнить, что номер по шкале Мооса указывает только на порядок в распределении минералов по твердости (мягче, тверже, такой же), но не имеет какого-либо количественного значения.

Обломочные горные породы

В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента и минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Хемогенные горные породы.

Хемогенные горные породы.Этот генетический тип охватывает группу сульфатных игалоидных пород.
Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом-образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение

Фосфатные горные породы

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р2О5. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.

18) Виды инженерно-геологических классификаций грунтов (горных пород)

Объектом изучения инженерной геологии являются грунты – почвы и горные породы любого состава и генезиса, изучаемые как основания фундаментов различных инженерных сооружений, как среда и материал для их возведения, а также инженерно-геологические процессы и явления.

Инженерно- геологическая классификация грунтов: грунты подразделяются на следующие группы: а) скальные грунты - изверженные, метаморфические и осадочные с жесткой связью между зернами, залегающие в виде сплошного массива. Прочность скальных грунтов высокая. Кроме прочности на сжатие к одним из основных свойств скальных грунтов относятся сопротивление их сдвигу и водопроницаемость. Водопроницаемость скальных грунтов зависит от степени их трещиноватости и пористости. Монолитные скальные породы практически водонепроницаемы.
б) полускальные грунты - также обладают жесткими структурными связями. К ним относятся трещиноватые и выветрелые скальные грунты, в основном осадочные и некоторые метаморфические горные породы. К практически нерастворимым полускальным грунтам относятся опоки, трепелы, диатомиты, алевролиты, аргиллиты, глинистые и некоторые сланцы. Растворимыми грунтами являются гипсы, ангидриты, трещиноватые известняки и доломиты, каменная соль, известковые туфы.. Водопроницаемость обусловлена первичной пористостью и вторичной трещиноватостью, кавернозностью, величина которой определяется главным образом размером трещин и карстовых пустот.
в) грунты с мягкими структурными связями. К таким грунтам относятся осадочные глинистые, пылеватые и смешанные породы (глины, суглинки, лёсс, супеси), илы. Свойства этих грунтов определяются их гранулометрическим и минеральным составом, структурой и текстурой. Пористость их обычно высокая до 50-60 %, но водопроницаемость либо незначительна, либо практически отсутствует. Характерной особенностью мягких грунтов является изменение свойств грунта в зависимости от влажности (набухание, пластичность, липкость, просадочность и др.).
г) грунты, не имеющие структурных связей. Эта группа представлена рыхлыми, несвязанными грунтами (гравий, галечник, дресва, щебень, различные пески). Прочность их обусловлена силами трения, пористостью, размерами, формой, составом обломков и уменьшается при увлажнении.
При статических нагрузках слабо или практически несжимаемы.
Рыхлые несвязные грунты не обладают пластичностью, но некоторые разновидности, насыщенные водой могут переходить в плывунное состояние. Обычно водопроницаемы, не влагоемки или слабовлагоемки, обладают капиллярными свойствами.

д) искусственные грунты. Искусственные грунты – это грунты, сформировавшиеся в результате деятельности человека. Они подразделяются на культурные – сформировавшиеся на месте древних и современных поселений человека и техногенные образования. Последние возникли и формируются под действием инженерной деятельности человека (терриконы, грунты в теле дамб, насыпей, шлаковые отходы и др.).
По составу они обычно связные или слабосвязные.
В заключение следует отметить, что грунты всех классов со временем могут изменяться под действием природных геологических факторов и деятельности человека. При этом свойства грунтов, как правило, ухудшаются.

19)Физические свойства грунтов. Показатели физических свойств грунтов. Методы их определения

физич.св-ва грунтов: плотность, влажность, прочность, сцепление, кусковатость, разрыхляемость, угол естественного откоса и размываемость.

Плотностью р называется отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему. Плотность песчаных и глинистых грунтов — 1, 5...2 т/м3; полускальных неразрыхленных грунтов — 2......2, 5 т/м3, скальных — более 2, 5 т/м3.

Влажностью w называется отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц (в процентах). Грунты влажностью до 5 % считают сухими, свыше 30 % — мокрыми, а от 5 до 30 % — нормальной влажности.

Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним силовым воздействиям. Для оценки прочности горных пород и грунтов пользуются коэффициентом крепости по М. М. Протодьяконову. Косвенными показателями прочности грунтов являются скорость их бурения.

Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и степени его влажности. Сцепление песчаных грунтов — 0, 03......0, 05 МПа, глинистых — 0, 05......0, 3МПа, полускальных —0, 3...4МПа и скальных — более 4 МПа.

Кусковатость разрыхленной массы (гранулометрический состав) характеризуется процентным содержанием различных фракций.

Разрыхляемость — это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления. Коэффициент первоначального разрыхления kp представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в природном состоянии; для песчаных грунтов kр = 1, 15... 1, 2, для глинистых kр = 1, 2...1, 3, для полускальных и скальных грунтов при взрывании «на встряхивание» kp изменяется от 1, 1 до 1, 2, а при взрывании «на развал» — от 1, 25 до 1, 6 (при большой кусковатости до 2).

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. В соответствии с этим крутизна откосов выемок и насыпей, выражаемая отношением высоты к заложению (h/а = 1/m, где т — коэффициент откоса), для постоянных и временных земляных сооружений различна.

 

Разновидности трещин

Трещины представляют собой плоские разрывы сплошной среды в случае, если их величина на порядок и больше превосходит межатомные расстояния в кристаллической решетке. Выделяют трещины трех порядков:

· трещины первого порядка - внутрикристаллические, возникают в процессе роста и развития кристалла;

· трещины второго порядка - между кристаллами и в соединяющем отдельные кристаллы межкристаллическом цементе;

· трещины третьего порядка - образуются в результате тектонических процессов и при ведении горных работ. Поэтому при взрывной отбойке учитывают естественную трещиноватость как начальную, и возникающую при работе техники как дополнительную.

Трещины могут быть заполнены трещиннными водами (грунтовыми безнапорными или напорными, что может быть опасно для горняков), газами (к примеру, метаном или углекислым газом, что также потенциально опасно), разными минеральными и органическими веществами.

Водоупорный горизонт

толща (слой, пласт) водонепроницаемых или относительно неводопроницаемых горных пород, перекрывающих или подстилающих водоносный горизонт. Различают региональные, местные и локальные водоупоры. Региональные широко распространены, имеют приблизительно одинаковую толщину. Местные распространены на малых площадях и разделяют отдельные водоносные горизонты. Локальные водоупорные горизонты имеют ограниченное распространение, обычно способствуют образованию верховодки.

Водоносный горизонт

толща относительно однородных или близких по составу водопроницаемых, насыщенных водой отложений, имеющих пластообразное (ненарушенное) залегание. Различают напорные водоносные горизонты, в которых вода находится под напором, и ненапорные водоносные горизонты, в которых вода обладает свободной поверхностью.

КОМПЛЕКС ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ

— по Коржинскому, совокупность г. п., образовавшихся в течение одного периода — цикла, начиная со стадии отложения осад. толщ вместе с подчиненными им эффузивными п. и кончая стадией складчатости и внедрения в осад. толщи гранитоидных интрузий. В эту последнюю стадию складчатости и метаморфизма, в которую возникают главнейшие из неосад. минеральных м-ний, заканчивается формирование п. геол. комплекса.

Вод.

Для отображения химического состава подземных вод удобно

использовать метод равносторонних треугольников Ферре или метод

треугольных координат. На каждом графике-треугольнике Ферре можно показать соотношение

трех компонентов (анионов(CI, SO₄, HCO₃) и катионов(Na, Mg, Ca, K)), а при большем их количестве, близкие

по химическим составам компоненты объединяются в родственные группы:

например, калий с натрием (например, Σ Na++K+), хлор с нитратным ионом. Для выражения анионов используется один треугольник, а для выражения катионов - другой. По данному графику можно определить место подземных вод по классификации. При сопоставлении целого ряда анализов и выяснении генезиса вод с помощью треугольников Ферре (наличии точек, полученных при соотношении трех компонентов, соответствующих фрагменту треугольника) можно раздельно выделять воды хлоридные, гидрокарбонатные и сульфатные, натриевые, кальциевые и магниевые.

Разгрузки.

Верхняя часть земной коры залегающая выше уровня грунтовых вод называется зоной временного содержания воды или зоной аэрации. Зона аэрации измеряется от 0 (болота) до 50-100 (пустыни) зоны питания и области расположения. Воды зоны аэрации находятся непосредственно у поверхности Земли и имеют ограниченное распространение и временное существование. К водам зоны аэрации относятся почвенные воды и верховодки. В зоне аэрации могут временно находиться поверхностные воды, идущие на соединение с грунтовыми водами. Эти воды называются верхними водами или верховодкой. Образуются они, как правило, после снеготаяния и дождей.

Разгрузки.

Грунтовыми называют свободные воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, залегающего в зоне полного насыщения. Область питания грунтовых вод, как правило, совпадает с об­ластью их распространения. Грунтовые воды тесно связаны с ат­мосферными осадками, поверхностными водами и верховодкой и поэтому зональны. В зависимости от условий залегания грунтовых вод различают грунтовый поток и грунтовый бассейн . Первый характеризуется движением воды, происходящим под влиянием силы тяжести в направлении уклона свободной поверхности, второй — наличием в водоупорном ложе понижений и движением воды на отдельном отрезке в восходящем направлении. Грунтовые воды, как и все воды верхней части земной коры, зональны . Их состав закономерно изменяется в соответствии с изменением климатических особенностей территории. Областью разгрузки (дренирования) грунтовых вод являются близлежащие долины рек и оврагов, которые называются местным базисом подземного стока.Зеркало грунтовых вод - свободная поверхность грунтовых вод.

Воды).

Межпластовыми водами называют водоносные горизонты, залегающие между двумя водоупорными слоями. В зависимости от условий залегания они могут иметь свободную поверхность или обладать напором.

Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Уровень этих вод располагается ниже кровли первого водоупора, то есть водопроницаемый слой не имеет полного заполнения.

По условиям передвижения и характеру напоров эти воды аналогичны грунтовым водам. Однако область питания межпластовых вод не совпадает с областью их распространения. Питание вод происходит на участках выхода водоносного пласта на дневную поверхность или путём фильтрации из рек и других поверхностных водотоков и водоёмов.

Межпластовыми напорными или артезианскими называют воды, залегающие между двумя водоупорными слоями и обладающие гидростатическим напором. В отличии от межпластовых ненапорных вод артезианские воды полностью насыщают водопроницаемый слой от подошвы до кровли. При вскрытии напорного водоносного пласта скважинами вода поднимается выше его водоупорной кровли, а при сильном напоре и низких абсолютных отметках земной поверхности может самоизливаться на поверхность с высотой фонтанирования до нескольких десятков метров.

Мерзлые воды.

«Мерзлая вода» — это замерзшая вода. Замерзание ее может происходить либо в холодильнике, либо в естественных водоемах. Экологически она чище «снежной» воды, но качество ее намного хуже, так как «мерзлая» вода лишена солнечной подзарядки.

Движение подземных вод?

Скорость движения (фильтрации) подземных вод характеризуется законом Дарси «Количество воды Q, прошедшее через какое-либо сечение F в единицу времени, пропорционально площади сечения и гидравлическому градиенту I, равному разности напоров Δ H = Н₁ –Н₂, отнесенной к длине пути L»:
Q = К_фF Δ H / L = К_фF I.

Ламинарным называется слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсации скорости и давления.

Турбулентным называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости с пульсациями скоростей и давлений.

Формула Дарси- формула, представляющая собой осн. закон ламинарной фильтрации: u=kl, где и - скорость фильтрации, k - коэф. фильтрации, характеризующий степень проницаемости рассматриваемого пористого тела, I - пьезометрический уклон.

Такое напорный градиент?

КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ —величина, характеризующая водопропускную способность г. п., являющаяся постоянной для определенной п. Представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, и выражается в м/сут или см/сек.

 

Под скоростью фильтрации понимают расход жидкости, т. е. объем жидкости, протекающей в единицу времени через единицу площади, выделенную в пористой среде.

Значение напорного градиента I характеризует потерюпьезометрического напора на единицу длины пути фильтрации.где I = Δ Н/Δ L – напорный градиент

29. Методы определения коэффициента фильтрации (КФ).

1) фильтрационными приборами в лабораториях

Коэффициент фильтрации k определяется в лаборатории на специальной установке, в которуюзакладывается образец испытуемого грунта.

По полученным данным вычисляют коэффициент фильтрации по следующим формулам:

У по данным опыта, Кф (см/с),

У среднее значение по данным опыта, Кф._ср. (см/с),

У с учетом переводного коэффициента 864 - перевод из см/с в м/сут

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: