Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
М.В. Венгерова, А.С. ВенгеровСтр 1 из 4Следующая ⇒
М.В. Венгерова, А.С. Венгеров
ГЕОЛОГИЯ Электронное текстовое издание Учебно-методическое пособие к самостоятельной работе студентов всех форм обучения по направлению подготовки бакалавров Строительство» Научный редактор проф., д-р техн. наук Капустин Ф.Л. Подготовлено кафедрой материаловедения в строительстве Содержит требования к общему объему знаний, подлежащих самостоятельному изучению. Приводится методика выполнения расчетно-графической, домашней и контрольной работы с примерами решений. Екатеринбург ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. 3 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ», ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ... 6 1.1. Основы общей геологии. 7 1.1.1. Строение Земли и земной коры.. 7 1.1.2. Породообразующие минералы и горные породы.. 8 1.1.3. Геохронология. 9 1.1.4. Глобальная геотектоника. 10 1.1.5. Вулканизм и сейсмические явления. 10 1.2. Основы грунтоведения. 11 1.3 Подземные воды.. 12 1.3.1. Классификация подземных вод. 12 1.3.2. Законы движения подземных вод. 14 1.4. Природные геологические и инженерно-геологические процессы и явления. 15 1.4.1. Экзогенные процессы и вызванные ими явления. 15 1.4.2. Инженерно-геологические (антропогенные) процессы и явления 17 1.5. Инженерно-геологические изыскания для строительства. 19 ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.. 23 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.. 24 РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА.. 49 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.. 69 ПРИЛОЖЕНИЯ.. 70 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 85 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время объемы промышленного и гражданского строительства увеличиваются, а также усложняются объекты строительства (в частности повышается высотность зданий), расширяется подземное строительство. Часто строительство ведется в пределах уже существующей застройки, на ранее не используемых землях в виду сложных инженерно-геологических условий, реконструкция старых зданий требует дополнительного исследования основания сооружения. В связи с этим возросло значение оперативного, точного и экономически обоснованного проектирования, которое невозможно без грамотного применения инженерно-геологических исследований природных условий территорий, в пределах которых планируется строительство. При подготовке бакалавров по основным образовательным программам, составленным в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 270800.62 «Строительство» дисциплина «Геология» изучается в рамках модуля «Инженерное обеспечение строительства». В соответствии с учебными планами подготовки бакалавров профилей: Технология и организация промышленного и гражданского строительства; Проектирование строительных конструкций зданий и сооружений; Экспертиза и управление недвижимостью; Экспериментально-теоретические исследования, проектирования и возведения объектов промышленного и гражданского строительства; Теплоснабжение и вентиляция; Водоснабжение и водоотведение; Городское строительство и хозяйство; Экспертиза инвестиционно-строительного проекта и управления недвижимостью; Проектирование зданий; Гидропневмосистемы в строительстве и промышленности; Проектирование и эксплуатация систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования, рабочая программа дисциплины «Геология» предусматривает 18 часов лекций, 18 часов лабораторных работ, контрольную работу, домашнее задание и расчетно-графическую работу. Рабочая программа дисциплины «Геология» для подготовки бакалавров профилей: Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций; Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций - предусматривает 18 часов лекций, 18 часов лабораторных работ, контрольную работу и домашнее задание. В результате изучения дисциплины «Геология» студент должен: – знать основные требования нормативной документации в строительстве в области проектирования и градостроительства; способы и методы инженерно-геологических изысканий; законы геологии, гидрогеологии, генезиса и классификации пород и грунтов; – уметь анализировать воздействие окружающей среды на материал в конструкции; применять нормативную документацию для разработки технических заданий на проектирование и инженерные изыскания; решать простейшие задачи инженерной геологии; читать геологическую графику; – владеть опытом составления технического задания на новое строительство и реконструкцию объектов промышленного и гражданского строительства, а также сопутствующие инженерные изыскания; методами построения геологической графики. Самостоятельная работа студентов по данной дисциплине складывается из следующих составляющих: – изучение отдельных тем разделов программы дисциплины; – подготовка к лекционным занятиям (мини-тест по каждому разделу дисциплины); – подготовка к выполнению лабораторных работ; – подготовка к контрольной работе (работа с коллекциями минералов и горных пород на кафедре); – выполнение домашнего задания; – выполнение расчетно-графической работы; – подготовка к сдаче зачета. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОЛОГИЯ», ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ Дисциплина «Геология» является комплексным курсом, объединяющим основные сведения из области общей геологии, грунтоведения, гидрогеологии, геодинамики и методики инженерно-геологических изысканий. Разработкой научных геологических проблем и решением практических задач, возникающих при проектировании и строительстве всевозможных сооружений (плотин, туннелей, дорог, промышленных и гражданских сооружений и т.д.), при проведении инженерных работ по технической мелиорации территорий (осушение, орошение, борьба с геологическими процессами), а также при выполнении горных работ для разработки месторождений полезных ископаемых занимается инженерная геология. Предметом изучения инженерной геологии является геологическое строение и динамика верхней части земной коры в связи с проектированием и строительством инженерных сооружений. Целью геологии является изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде и породах в процессе строительства и эксплуатации. Грунты или горные породы служат строительным материалом и основанием сооружений. От взаимосвязи сооружений с окружающей геологической средой во многом зависит их долговечность и надежность. Инженерная геология из цикла геологических дисциплин наиболее тесно связана с такими науками, как общая геология – наука, изучающая состав, строение, историю развития Земли, динамическая геология – наука, изучающая процессы, протекающие в ее недрах и на поверхности; механика грунтов – наука, изучающая деформации и напряжения, возникающие в породах под действием внешних и внутренних сил; гидрогеология – наука о подземных водах; геокриология – наука, предметом изучения которой является зона многолетней мерзлоты в земной коре и все процессы и явления этой зоны, осложняющие строительное производство. Студент должен знать общие сведения об инженерной геологии как науке: ее месте в цикле геологических наук, об основных инженерно-геологических дисциплинах (грунтоведении, инженерной геодинамике, региональной инженерной геологии), роли отечественных и зарубежных ученых в становлении и развитии этой науки. Основы общей геологии Геохронология Историю и общие закономерности развития и образования земной коры изучает историческая геология. Установление возраста горных пород необходимо для оценки их свойств и определения положения среди других пород. Основные методы изучения относительного возраста горных пород (стратиграфический, палеонтологический, петрографический). Методы изучения абсолютного возраста горных пород. Геохронологическаяшкала.Отображение возраста горных пород на геологических картах и разрезах. Вопросы для самопроверки: 1. Относительные геохронологические методы и их сущность. 2. На чем основан палеонтологический метод? 3. На каком физическом явлении основаны методы определения абсолютного возраста пород, назовите основные методы. 4. Как на геологических картах и разрезах обозначается возраст горных пород? Глобальная геотектоника В настоящее время в верхней оболочке Земли выделяют семь крупных, семь средних и множество мелких плит, которые перемещаются друг относительно друга, границы плит – зоны повышенной сейсмичности. Платформы и геосинклинали. Движения земной коры, вызывающие изменение залегания геологических тел, называют тектоническими движениями. Типы тектонических движений (колебательные, складчатые и разрывные). Вопросы для самопроверки: 1. Как называется относительно устойчивая, жесткая, малоподвижная структура земной коры? 2. Различия в характере тектонических движений и магматизме в различных структурах земной коры (платформах и геосинклиналях). 3. К каким типам тектонических движений относятся сброс, взброс, горст, грабен? 4. К каким типам тектонических движений относятся моноклиналь, флексура, синклиналь и антиклиналь? 5. Чем опасно наличие дислокаций в геологическом строении строительных площадок? Основы грунтоведения Грунтоведение – наука о грунтах. Грунты – это любые горные породы и почвы, которые изучаются как многокомпонентные системы, изменяющиеся во времени, с целью познания их как объекта инженерной деятельности человека. Классификация грунтов (ГОСТ 25100-95). Скальные, дисперсные (связные и несвязные), мерзлые, техногенные. Основные физико-механические свойства грунтов. Инженерно-геологическая характеристика грунтов особого состава, состояния и свойств (заторфованные, засоленные, илы, просадочные, набухающие), особенности строительства. Вопросы для самопроверки: 1. Определите класс, группу, подгруппу, тип для гнейса и алевролита по ГОСТ 25100-95. 2. Дайте понятие плотности и пористости грунта. 3. Что такое пластичность, и какие грунты обладают пластичностью? 4. Деформационные свойства грунтов, от каких показателей зависят? 5. Прочностные свойства грунтов, основные показатели. 6. В каких грунтах может возникнуть процесс набухания, в каких грунтах могут возникнуть просадки? 7. Что такое торф, особенности строительства на заторфованных грунтах. Подземные воды Классификация подземных вод Подземные воды – воды, находящиеся в верхней части земной коры. Наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами называют гидрогеологией. Для строителей подземные воды в первом случае – источник водоснабжения, во втором – фактор, затрудняющий производство земляных и горных работ, в условиях притока подземных вод в котлованы и горные выработки. Также подземные воды вызывают коррозию строительных материалов, используемых для строительства подземных частей сооружений (фундаментов). В результате взаимодействия подземных вод и горных пород в основании сооружений происходит изменение физико-механических свойств пород, как правило, приводящее к уменьшению прочности. Подземные воды являются одной из причин, вызывающих такие геологические процессы, как просадки лёссовых пород, пучение, оползни, карст, суффозию и другие. Необходимо уяснить условия образования различных типов подземных вод и особенности их режима, причем особое внимание обратить на верховодку и грунтовые воды. Подземные воды первых от поверхности водоносных гори- зонтов чаще всего влияют на инженерно-геологические условия местности. Наиболее четко и строго знать вопросы, посвященные химическому и газовому составу подземных вод, их жесткости и агрессивности, а также образованию и классификации. Интенсивность водообмена подземных вод (зоны интенсивного, замедленного и весьма замедленного водообмена). Водный баланс. Происхождение подземных вод. Виды воды в горных породах и минералах.Водоупорныеи водоносные породы, водоносный горизонт.Водно-физические свойства горных пород (влажность, влагоемкость, водоотдача, водопроницаемость). Физические (органолептические) свойства подземных вод.Химический состав подземных вод, основные анионы и катионы, минерализация. Жесткость подземных вод. Типы агрессивности подземных вод к бетонным и железным конструкциям. Воды зоны аэрации.Грунтовые воды.Артезианские воды. Трещинные воды. Карстовые воды.Подземные воды зоны многолетней мерзлоты.Промышленные (рудничные) воды. Родники. Вопросы для самопроверки: 1. В какой зоне водообмена располагаются пресные подземные воды? 2. Какая теория объясняет образование подземных вод просачиванием вглубь Земли атмосферных осадков и поверхностных вод? 3. Какие горные породы (грунты) при коэффициенте фильтрации Кф > 1 м/сутки являются водопроницаемыми? 4. Какие горные породы (грунты) при коэффициенте фильтрации Кф < 0, 001м/сутки являются водонепроницаемыми? 5. Как называется свойство подземной воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция Са2+ и магния Мg2+. 6. Как называется агрессивность подземных вод по отношению к бетону при повышенном содержании диоксида углерода СО2? 7. Для каких водоносных горизонтов характерна свободная поверхность, питание по всей площади распространения, нестабильный режим. 8. Как называется уровень, который характеризует линия, соединяющая края наклонного или складчатого водоносного слоя, залегающего между двумя водоупорами и определяющая напор воды. 9. Какие полезные ископаемые добывают из промышленных вод? ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 1. Диагностика породообразующих минералов (студент изучает диагностические признаки минералов). 2. Диагностика породообразующих минералов (изучение основных породообразующих минералов по образцам). 3. Магматические горные породы (изучение плутонических и вулканических горных пород по образцам). 4. Осадочные горные породы (изучение осадочных горных пород обломочного, химического и органогенного происхождения по образцам). 5. Метаморфические горные породы (изучение метаморфических горных пород по образцам). 6. Геологические карты и разрезы (изучение геологической карты и построение геологического разреза по фрагментам геологических карт с отражением литологии, стратиграфии и гидрогеологии). 7. Гидрогеологические карты и разрезы (изучение карт гидроизогипс, расчет основных площадных характеристик грунтового потока по методу трех скважин). 8. Химический состав подземных вод (обработка результатов химического анализа воды, выражение химического состава воды в виде формулы Курлова, определение видов жесткости, агрессивности к бетону и железобетонным конструкциям). 9. Определение водопритоков к водозаборным сооружениям (изучение типов водозаборных сооружений, определение водопритоков к вертикальным и горизонтальным водозаборам, изучение методов определения водопритоков в карьер). ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Целью выполнения домашней работы является знакомство студентов с научной литературой по предмету, расширение знаний о геологической среде и развитие самостоятельных навыков анализа геологической информации и документации. Домашняя работа выполняется по предложенным вариантам, состоит из 10 заданий, которые в большинстве своем носят комплексный характер и относятся к двум или трем разделам дисциплины. ЗАДАНИЕ 1. В состав, каких горных пород входят перечисленные минералы (табл. 1) в качестве породообразующих? Дайте сравнительную оценку их устойчивости при выветривании и растворимости (Приложение 1). Таблица 1 Варианты заданий
Пример ответа: минерал альбит (натровый плагиоклаз) относится к классу силикатов, группа полевых шпатов. Образуется при кристаллизации кислой или средней магмы и в процессе гидротермальной метаморфизации силикатных и алюмосиликатных минералов. В воде не растворим. При выветривании устойчив, но менее устойчив, чем кварц. Как главный породообразующий минерал входит в состав магматических (граниты, риолиты и др.), осадочных (пески, песчаники) и метаморфических (гнейсы) пород. ЗАДАНИЕ 2. Как классифицируются данные горные породы (табл. 2) по происхождению и по содержанию кремнезема (SiO2)? Какими основными признаками они характеризуются. В чем их сходство и различие? Таблица 2 Варианты заданий
Пример ответа: гранодиорит, трахит порфировый (бескварцевый порфир). Гранодиорит – плутоническая (интрузивная) кислая порода, содержание SiO2 > 65 %; имеет полнокристаллическую структуру и массивную текстуру. Трахит порфировый (бескварцевый порфир) – вулканическая (эффузивная) средняя порода, содержание SiO2 – 52-65 %; имеет порфировую структуру и массивную текстуру. Сходство – обе породы прочные, слабо выветриваются, с массивной текстурой. Различие - генезис, структура, состав и содержание SiO2. ЗАДАНИЕ 3. Укажите генетический тип осадочных горных пород (табл. 3) - обломочные, хемогенные, биогенные. К какому классу, группе, подгруппе и типу относятся данные горные породы согласно ГОСТ 25100-95? Какие виды природных цементов встречаются? Составьте последовательный ряд по мере возрастания прочности природных цементов (самый слабый→ самый прочный). Таблица 3 Варианты заданий
Пример ответа: дресвелит – терригенная сцементированная крупнообломочная осадочная порода, образовавшаяся в результате цементации дресвы – рыхлой породы с преобладанием угловатых обломков размером от 2 до 10 мм. В промежутках между обломками могут присутствовать песчаный или глинистый заполнитель и цементирующие компоненты. Структура грубообломочная, текстура беспорядочная. Согласно ГОСТ 25100-95 дресвелит относится к классу скальных грунтов, группа - скальные, подгруппа - осадочные, тип – силикатные. ЗАДАНИЕ 4. Поставьте в соответствие метаморфическим породам (табл. 4) те осадочные, магматические или метаморфические, из которых они могли образоваться. Укажите тип метаморфизма, характер происшедших изменений. Таблица 4 Варианты заданий
Пример ответа: Базальт, слюдяной сланец, гранит, эклогит. Базальт → эклогит; гранит → слюдяной сланец. Слюдяной сланец может быть продуктом среднетемпературного регионального метаморфизма гранитов (эпидот-амфиболитовая фация). Происходит рассланцевание породы, коренным образом меняется текстура (массивная → сланцеватая) и структура (полнокристаллическая → лепидобластовая). ЗАДАНИЕ 5. Расположите геологические периоды (табл. 5) в хронологическом порядке и напишите их условные буквенные обозначения − геологические индексы. Между породами какого возраста имеется стратиграфический перерыв? При составлении ответа используйте Приложение 2. Таблица 5 Варианты заданий
Пример ответа: Ордовик, юра, кембрий, триас, мел Кембрийский – Є, ордовикский – О, триасовый – Т, юрский - J, меловой - К периоды. Стратиграфический перерыв наблюдается между ордовикским и триасовым периодом; отсутствуют породы силурийского, девонского, каменноугольного, и пермского возраста (Приложение 2). ЗАДАНИЕ 6. Как называются четвертичные отложения, показанные на геологических картах и разрезах условными обозначениями (табл. 6) – индексами (приложение 3). Объясните какие геологические процессы, обусловили образование указанных в варианте процессов, какими литологическими разностями пород они представлены? Сравните возраст пород (приложение 2). Таблица 6 Варианты заданий
Пример ответа. dQ4, dQ1 dQ4 – делювиальные отложения четвертичного периода (квартера) верхней эпохи. Делювиальные отложения образуются в результате накопления продуктов выветривания горных пород на склонах и у подножий возвышенностей, в результате смыва с вышележащих участков дождевыми и талыми водами. По своему составу делювий отличается от подстилающих коренных пород и представляет собой несортированный материал (в предгорьях – супеси, суглинки, пески с включением дресвы и щебня, на равнинах – супеси, суглинки, глины). Мощность делювия возрастает к подножию склонов до десятков метров. Отрицательные свойства – способность движения (сползания) по склону, пестрота свойств в пределах даже небольших площадок. dQ1 – делювиальные отложения четвертичного периода (квартера) нижней эпохи, по возрасту старше, чем отложения верхней эпохи. ЗАДАНИЕ 7. Схематически покажите указанные ниже формы залегания горных пород (табл. 7). Для каких генетических типов пород эти формы характерны? Объясните почему. Таблица 7 Варианты заданий
ЗАДАНИЕ 8. Схематически изобразите названные ниже дислокации (табл. 8). Чем они принципиально отличаются друг от друга? Таблица 8 Варианты заданий
ЗАДАНИЕ 9. В этом задании необходимо построить геологический разрез по разведочным данным (табл.9) и согласно заданию своего варианта. Топографический профиль постройте по абсолютным отметкам устьев скважин. Пример построения геологического разреза по абсолютным отметкам скважин (рис. 1). Таблица 9 Описание буровых скважин |
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 595; Нарушение авторского права страницы