Инженерно-геологические (антропогенные) процессы и явления

Инженерно-геологические (антропогенные) процессы связаны с инженерной деятельностью человека. Примером могут служить: деформации искусственных откосов, сдвижение горных пород над горными выработками, уплотнение пород в основании сооружений, просадочные явления в лессах, вследствие утечек воды из водопроводов и т.д. Следует четко усвоить, что для нормальной эксплуатации и сохранности сооружений необходим правильный количественный прогноз возможности развития инженерно-геологических процессов и что недоучет влияния этих процессов крайне опасен и очень часто вызывает разрушение сооружений. Студенту необходимо ознакомиться с существующими современными мероприятиями, исключающими или уменьшающими вредные воздействия инженерно-геологических процессов при строительстве и эксплуатации различных сооружений.

Процессы и явления в основании инженерных сооружений и искусственных склонах.Плывуны (истинные и ложные). Лессы и связанные с ними просадочные явления.Деформации над подземными горными выработками.

Вопросы для самопроверки:

1. Виды выветривания горных пород. Значение выветриваемых горных пород для практики строительства.

2. Охарактеризуйте мероприятия, необходимые для защиты горных пород от выветривания.

3. Как называются несмещенныепродукты выветривания, накапливающиеся на выровненных поверхностях и на водоразделах?

4. Как называются рыхлые отложения на склонах долин гор и их подножий, образующихся в результате перемещения и отложения продуктов выветривания горных пород на более низкие участки под влиянием силы тяжести и смыва дождевыми водами?

5. Как называется ветровой снос рыхлых продуктов в результате механической силы ветра?

6. В чем заключается геологическая деятельность рек? Как образуются речные долины? Виды аллювиальных отложений, их состав и инженерно-геологическая характеристика.

7. В чем заключается геологическая работа волн, возникающих на поверхности воды? Виды морских отложений, их состав и инженерно-геологическая характеристика.

8. Объясните геологическую деятельность ледников. Как образуются ледниковые отложения? Виды ледниковых отложений, их состав и инженерно-геологическая характеристика.

9. Причины возникновения болот, условия строительства.

10. Назовите причины возникновения карстового процесса, какие проявления карста вы знаете?

11. Что такое суффозия, ее проявления и меры борьбы.

12. Назовите причины возникновений оползней.

13. Как называется явление, связанное с воздействием воды на структуру грунта с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самого грунта или при суммарном давлении собственного веса и веса сооружения?

14. Как называется участок земной поверхности, подвергшийся деформации горных пород, залегающих непосредственно над горной выработкой?

15. Строительство в районах распространения многолетнемерзлых пород регламентируется специальными СНиП и СН. По каким принципам осуществляется строительство в этих районах?

16. Уплотнение пород в основании сооружений. Мероприятия по улуч-шению прочностных свойств слабых грунтов.

Инженерно-геологические изыскания для строительства

Проектированием объекта и составлением технического задания занимается инженер-строитель, который должен владеть определенными знаниями по инженерной геологии. Изыскания выполняются специализированными изыскательскими организациями, имеющие определенную специализацию по определенному виду строительства (гидротехническому, промышленно-гражданско-му, железнодорожному, автодорожному и т.д.). Ведение инженерно-геологи-ческих изысканий проводится инженером-геологом на основании нормативного документа СНиП 11.02-96 «Инженерные изыскания для строительства», где регламентируется порядок, состав, объемы и виды работ для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов строительства.

Основной задачей для инженерно-геологических исследований для промышленного и гражданского строительства является получение информации об инженерно-геологических условиях территории, к которым относятся: рельеф, горные породы и их свойства, подземные воды, геологические и инженерно-геологические явления, а также прогноз изменения этих условий под влиянием инженерной деятельности человека.

Состав и объем инженерно-геологических изысканий зависят от сложности инженерно-геологических условий, стадии проектирования, степени изученности района и других факторов. Следует обратить внимание на значительную сложность инженерно-геологических исследований в районах развития карста, оползней, погребенных долин и других объектов, где изыскания проводятся на более значительную глубину, чем при исследованиях в районах с более благоприятными инженерно-геологическими условиями.

Необходимо ознакомиться с основными методами разведки, применяемы-ми при инженерно-геологических исследованиях: буровые и горнопроходческие работы (виды горных выработок, способы бурения, опробование); геофизические методы исследования грунтов (сейсмические методы и метод вертикального электрического зондирования ВЭЗ); полевые опытные работы (статическое и динамическое зондирование, метод вращательного среза – крыльчатки, прессиометрия, штамповые испытания), которые применяются для определения деформационных и прочностных свойств горных пород в условиях естественного залегания; гидрогеологическиеработы (наливы в шурфы и нагнетание воды в скважины, одиночные и кустовые откачки); стационарные наблюдения (режимные).Лабораторные и камеральные работы (исследование состава и физико-механических свойств образцов горных пород).

Результатом изысканий является инженерно-геологический отчет, который сопровождается важнейшей формой геологической документации - инженерно-геологическим разрезом (всегда) и инженерно-геологической картой (при проектировании крупных объектов). Студенты должны получить представление о геологических и инженерно-геологических картах и разрезах, научиться их интерпретации.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие карты являются основой для построения инженерно-геологических, гидрогеологических и других карт, используемых при строительстве?

2. Как называется проекция геологического строения на вертикальную плоскость, построенная по геологической карте и по данным геологоразведочных выработок?

3. Какие работы проводятся в подготовительный период?

4. Какие работы проводятся в полевой период изысканий?

5. Какие виды бурения вы знаете, при каких видах бурения можно отобрать монолиты грунта ненарушенной структуры?

6. Для определения, каких свойств грунтанеобходим отбор монолитов грунта (с сохраненной структурой)?

7. Как называются методы исследования, основанные на свойствах горных пород (удельном электрическом сопротивлении, скорости распространения упругих сейсмических волн, радиоактивности, магнитной восприимчивости и др.)?

8. Для каких грунтов наливы в шурфы и нагнетания в скважины позволяют определить коэффициент фильтрации?

9. Какие свойства грунтов определяют методом штамповых испытаний?

10. Какие свойства для слабых грунтов определяют методом вращательного среза (крыльчатка)?

11. Во время какого этапа изысканий выполняется обработка полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составление инженерно-геологического отчета с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и колонок скважин?

12. Какой документ является основанием для начала производства инженерно-геологических изысканий?

13. Какие горные выработки проходят при инженерно- геологических исследованиях? Охарактеризуйте возможности их использования и задачи, которые решаются с их помощью.

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

Вариант	Минералы	Вариант	Минералы
	Кварц, мусковит		Мусковит, галит
	Оливин, доломит		Роговая обманка, гипс
	Роговая обманка, галит		Биотит, кальцит
	Ортоклаз, гипс		Кварц, тальк
	Ангидрит, авгит		Лабрадор, галит
	Мусковит, пирит		Сера, магнетит
	Гипс, роговая обманка		Биотит, кварц
	Доломит, биотит		Каолинит, ортоклаз
	Сера, кварц		Серпентинит, кальцит
	Магнетит, кальцит		Авгит, оливин
	Оливин, лимонит		Кремень, тальк
	Каолинит, лабрадор		Серпентинит, роговая обманка
	Тальк, ортоклаз		Оливин, гипс
	Серпентинит, хлорит		Хлорит, лимонит
	Пирит, кремень		Ангидрит, хлорит

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

Вариант	Горные породы	Вариант	Горные породы
	Диорит, обсидиан		Базальт, дунит
	Пегматит, риолит		Андезит, габбро
	Лабрадорит, сиенит		Пегматит, андезит
	Диорит, риолит		Перидотит, трахит
	Пироксенит, аплит		Диабаз, аплит
	Сиенит, андезит порфировый (порфирит)		Гранит, обсидиан
	Диорит, базальт		Лабрадорит, риолит
	Гранит, риолит порфировый (кварцевый порфир)		Сиенит, базальт
	Андезит, пегматит		Обсидиан, сиенит
	Перидотит, гранит		Диабаз, обсидиан
	Риолит, диабаз		Дунит, гранит
	Андезит порфировый (порфирит), дунит		Базальт, перидотит
	Габбро, аплит		Андезит, дунит
	Риолит порфировый (кварцевый порфир), дунит		Аплит, перидотит
	Трахит, пироксенит		Диабаз, лабрадорит

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

Вариант	Горные породы	Вариант	Горные породы
	Гипс, торф		Алевролит, песок
	Глина, доломит		Доломит, песчаник
	Галит, трепел		Галька, опока
	Суглинок, мергель		Известняк плотный, ангидрит
	Песок, ангидрит		Торф, известковый туф
	Брекчия, галит		Щебень, конгломерат
	Трепел, дресва		Аргиллит, супесь
	Мергель, трепел		Брекчия, суглинок
	Мел, известняк ракушечник		Песок, известковый туф
	Оолитовый известняк, гипс		Известняк ракушечник, глина
	Монтмориллонит, мел		Ангидрит, суглинок
	Песчаник, аргиллит		Битуминозный известняк, мел
	Мергель, алевролит		Суглинок, песчаник
	Мел, опока		Трепел, галька
	Конгломерат, ангидрит		Глинистый сланец, песок

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

Вариант	Горные породы	Вариант	Горные породы
	Песчаник, филлит, алевролит, кварцит		Тальковый сланец, гранит, дунит, слюдяной сланец
	Амфиболит, тальковый сланец, перидотит, диорит.		Гнейс, гранит, филлит, аргиллит
	Сиенит, хлоритовый сланец, мрамор, известняк		Аргиллит, скарн, слюдяной сланец, доломит
	Доломит, амфиболит, габбро, мрамор		Глина, филлит, песчаник, кварцит
	Слюдяной сланец, песчаник, роговик, яшма		Габбро, серпентинит, дунит, хлоритовый сланец
	Березит, мергель, гранит, гнейс		Глинистый сланец, мрамор, кварц-серицитовый сланец, известняк
	Мергель, филлит, супесь, амфиболит		Серпентинит, гнейс, перидотит, конгломерат
	Сиенит, серпентинит, гнейс, тальковый сланец		Лиственит, песчаник, дунит, кварцит
	Мрамор, филлит, доломит, слюдяной сланец		Аплит, серпентинит, березит, лиственит
	Амфиболит, яшма, трахит, песчаник		Дунит, гнейс, глина, тальковый сланец
	Известняк, кварц-серицито-вый сланец, аргиллит, скарн		Хлоритовый сланец, диорит, филлит, алевролит
	Гнейс, песок, гранит, кварцит		Доломит, хлоритовый, сланец, мрамор, габбро
	Кварцит, андезит, песчаник, амфиболит		Мергель, гнейс, сиенит, амфиболит
	Аплит, диорит, березит, амфиболит		Глинистый сланец, слюдяной сланец, гранит, филлит
	Перидотит, слюдяной сланец, тальковый сланец, песчаник		Серпентинит, конгломерат, перидотит, гнейс

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

Вариант	Геологический период	Вариант	Геологический период
	Карбон, неоген, пермь, квартер, триас		Кембрий, квартер, силур, девон, ордовик
	Мел, палеоген, триас, неоген, пермь		Пермь, ордовик, мел, триас, юра
	Мел, карбон, девон, юра, силур		Юра, квартер, пермь, неоген, триас
	Неоген, триас, пермь, карбон, юра		Триас, силур, пермь, девон, ордовик.
	Ордовик, триас, кембрий, пермь, силур		Палеоген, карбон, пермь, неоген, триас
	Ордовик, силур, юра, кембрий, девон		Ордовик, квартер, силур, неоген, девон
	Девон, мел, юра, карбон, палеоген		Силур, кембрий, карбон, ордовик, пермь
	Триас, юра, пермь, ордовик, кембрий		Карбон, палеоген, пермь, квартер, неоген
	Мел, неоген, палеоген, карбон, девон		Триас, силур, юра, карбон, девон
	Квартер, кембрий, силур, неоген, ордовик		Неоген, девон, пермь, квартер, карбон
	Силур, юра, триас, ордовик, девон.		Пермь, юра, палеоген, карбон, мел
	Юра, кембрий, мел, ордовик, триас		Юра, ордовик, триас, кембрий, силур
	Палеоген, девон, неоген, силур, квартер		Девон, квартер, карбон, силур, ордовик
	Девон, палеоген, силур, мел, неоген		Мел, неоген, юра, триас, квартер
	Карбон, юра, девон, триас, мел		Силур, кембрий, мел, юра, ордовик

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

Вариант	Индексы	Вариант	Индексы	Вариант	Индексы
	еQ4, fgQ2		dpQ4, β Q1		gQ2, tQ4
	aQ3, edQ4		lQ2, cQ4		mQ1, pQ4
	tQ4, gQ1		mQ2, hQ4		LQ2, eQ4
	cQ4, fgQ1		gQ1, vQ4		aQ4, fgQ1
	pQ4, mQ2		tQ4, LQ3		hQ4, LQ3
	vQ4, hQ3		eQ4, mQ2		aQ2, lQ3
	lQ3, mQ1		laQ2, dQ4		edQ4, laQ3
	dQ3, tQ4		dpQ4, β Q2		hQ2, tQ4
	LQ2, dQ4		aQ2, sQ4		cQ4, gQ1
	sQ4 , laQ3		fgQ2, hQ3		vQ3, еQ4

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

Вариант	Форма залегания горных пород	Вариант	Форма залегания горных пород
	Поток, слой		Батолит, жила
	Батолит, дайка		Купол, дайка
	Лавовый покров, линза		Слой, лополит
	Дайка, силл		Линза, дайка
	Линза, лополит		Шток, толща
	Лакколит, купол		Толща, лакколит
	Лополит, пласт		Жила, лавовый покров
	Выклинивание, шток		Лавовый поток, слой
	Силл, пласт		Батолит, линза
	Батолит, купол		Слой, шток
	Толща, лакколит		Шток, толща
	Жила, лавовый покров		Жила, пласт
	Лополит, слой		Лавовый покров, линза
	Батолит, линза		Дайка, силл
	Слой, шток		Пласт, лополит

ЗАДАНИЕ 8.

Схематически изобразите названные ниже дислокации (табл. 8). Чем они принципиально отличаются друг от друга?

Таблица 8

Варианты заданий

Варианты	Дислокации	Варианты	Дислокации
	Грабен, синклиналь		Надвиг, моноклиналь
	Взброс, моноклиналь		Флексура, сдвиг
	Сброс, флексура		Горст, флексура
	Горст, антиклиналь		Сброс, антиклиналь
	Грабен, синклиналь		Синклиналь, надвиг
	Синклиналь, взброс		Моноклиналь, сброс
	Взброс, флексура		Антиклиналь, грабен
	Взброс, синклиналь		Взброс, синклиналь
	Флексура, надвиг		Синклиналь, взброс
	Моноклиналь, горст		Грабен, моноклиналь
	Взброс, моноклиналь		Моноклиналь, сброс
	Антиклиналь, грабен		Грабен, синклиналь
	Сброс, синклиналь		Антиклиналь, горст
	Сброс, флексура		Сдвиг, моноклиналь
	Грабен, моноклиналь		Сдвиг, моноклиналь

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

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: