Реферат: Учебно-методический комплекс по дисциплине «Инженерная геология» Специальность

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

УТВЕРЖДЕНО:

Проректором по учебно-методической работе - директором РОАТ

«_27_»_____10_____2010_г.

Кафедра «Здания и сооружения на транспорте»

Автор: Дудинцева И.Л.

Учебно-методический комплекс по дисциплине

«Инженерная геология»

Специальность:

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК)

Москва

Автор-составитель

Дудинцева Инна Леонтьевна, к.т.н., доцент

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Инженерная геология» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» (ЗГС) 270201 «Мосты и транспортные тоннели» (ЗМТ), 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» (ЗЖД), 270112 «Водоснабжение и водоотведение» (ЗВК)

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

СОГЛАСОВАНО:

Выпускающая кафедра «Железнодорожный путь,

машины и оборудование»

СОГЛАСОВАНО:

Выпускающая кафедра «Теплоэнергетика и

водоснабжение на железнодорожном транспорте »

Кафедра «ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ»

Автор: Дудинцева И.Л..

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Инженерная геология»

для студентов 3 курса специальностей

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК)

Москва 2010

1. Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины – дать будущим инженерам необходимые геологические знания для обоснованного проектирования и строительства железных дорог, мостов и транспортных тоннелей и других промышленных сооружений.

Основные задачи – научить оценивать инженерно-геологические условия строительных участков, решать вопросы, связанные с выбором оптимальных вариантов строительства.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучив дисциплину, студент должен:

2.1. Знать и уметь использовать:

- геологическую терминологию, основные горные породы, встречающиеся в основаниях сооружений и используемые в виде материала и среды для сооружений;

- основные физико-геологические процессы;

- основные методы охраны и рационального использования окружающей среды;

- инженерно-геологические условия и особенности геотехнических свойств грунтов при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений.

2.2. Владеть:

- методами оценки особенностей инженерно-геологических условий строительства, выбора оптимальных вариантов, особенно в сложных инженерно-геологических условиях;

- методами защиты и рационального использования окружающей среды.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Специальность ПГС, ВК

Специальность С, МТ

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Специальность ПГС, ВК

Специальность С, МТ

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Основы инженерной геологии и гидрогеологии

Дисциплина «Инженерная геология» и ее связь с другими естественными и техническими науками. Роль инженерной геологии.

Краткие сведения о развитии инженерной геологии как науки. Особая роль инженеров путей сообщения в становлении и развитии инженерной геологии в России.

Строение Земли (понятие о геосферах). Химический состав и тепловой ре­жим литосферы.

Раздел 2. Основные породообразующие минералы

Минералы как составная часть горных пород. Главнейшие породообразующие минералы, их химический состав и физические свойства.

Раздел 3. Магматические, осадочные и метаморфические горные породы

Магматические горные породы. Происхождение магматических горных пород. Интрузивные и эффузивные процессы как факторы, определяющие фи­зические свойства магматических пород. Классификация магматических пород. Строительные свойства основных типов магматических пород.

Осадочные породы. Выветривание горных пород. Основные агенты и процессы выветривания. Кора выветривания и ее строение. Элювий. Продукты вы­ветривания, их перенос и отложение. Диагенез. Классификация осадочных пород, их структура, текстура. Основные типы осадочных пород: обломочные, органогенные, хемогенные и смешанные породы. Пески и глины. Основные строительные свойства песчаных и пылевато-глинистых осадочных пород.

Метаморфические горные породы. Метаморфизм горных пород и его ти­пы. Структура и текстура метаморфических пород. Классификация метаморфи­ческих пород (основные типы). Строительные свойства метаморфических гор­ных пород. Анизотропность массивов метаморфических по­род по инженерно-геологическим свойствам. Трещиноватость горных пород и ее значение для строительства.

­ Раздел 4. Подземные воды

(классификация и законы движения)

Общие сведения о подземных водах. Гидрогеология как наука. Виды воды в горных породах. Водные свойства горных пород: размокание, набухание, усадка, тиксотропия. Происхождение подземных вод. Химический состав под­земных вод. Классификация подземных вод. Верховодка. Грунтовые воды. Межпластовые воды. Напорные и безнапорные воды. Свободная и связанная (пленочная) вода. Вода в виде пара и льда. Артезианские бассейны. Трещииные и карстовые воды. Режим подземных вод. Роль подземных вод в строительстве.

Фильтрационные свойства грунтов. Понятие о коэффициенте фильтрации. Основной закон ламинарного движения грунтовых вод. Методы определения коэффициента фильтрации. Определение расходов грунтовых вод. Понятие о дренажных сооружениях. Факторы, влияющие на коэффициент фильтрации грунтов.

Раздел 5. Инженерно-геологические процессы

Общие сведения о тектонике. Процессы внутренней динамики Земли. Понятие о тектонических процессах. Глобальная тектоника плит. Колебательные, складчатые и разрывные движения земной коры. Согласное и несогласное залегание слоев. Складча­тые и разрывные дислокации. Особенности строительства в районах разрывных и складчатых дислокаций.

Сейсмические явления. Землетрясения, их причины и виды. Гипоцентр и эпицентр. Мощность и интенсивность землетря­сений. Сейсмическое районирование территории и его практическое значение. Микросейсмическое районирование участка строительства. Воздействие земле­трясений на массивы горных пород и сооружения. Понятие об антисейсмиче­ском строительстве.

Процессы внешней динамики Земли

Геологическая работа ветра. Разрушающая и транспортирующая работа ветра. Эоловые отложения: пески, лесс, их свойства. Строительная оценка эоловых отложений. Основные принципы борьбы с движущимися песками.

Просадочность лессовых грунтов. Природа просадочных явлений в лессовых грунтах. Факторы, влияющие на просадочность (рельеф, генезис лессов и т.д.).

Геологическая работа текучих вод. Смыв. Плоскостная эрозия. Делювий, его инженерно-геологические особенности. Учет специфики склоновых отложений при трассировании железных дорог и при строительстве сооружений.

Размыв. Глубина эрозии. Базис эрозии и его значение в работе текучих вод. Овраги, их образование и меры борьбы с ними. Понятие о селевых потоках, ус­ловия их образования и борьба с ними. Пролювий и его инженерно­-геологические особенности. Геологическая работа рек. Формирование речных долин и влияние на этот процесс тектонических движений. Типы речных тер­рас. Строение речных долин. Аллювий и его фации. Инженерно-геологическая характеристика аллювиальных отложений. Оценка инженерно-геологических условий речных долин при изысканиях для проектирования и строительства железных дорог и инженерных сооружений.

Геологическая работа морей. Разрушительная работа моря (абразия). Перемещение береговых наносов и их роль в защите берегов от размыва. Генетические типы морских осадков. Закономерности формирования мор­ских отложений (фации). Основные принципы защиты берегов от размыва.

Геологическая работа озер и болот. Озера, их типы. Озерные от­ложения. Болота, их типы. Болотные отложения. Геоботанические методы оценки болот и болотных отложений. Строительные особенности ос­новных генетических типов болот (верховые, низинные). Особенности проек­тирования и строительства железных дорог на заболоченных территориях.

Процессы, обусловленные действием отрицательных температур. Основ­ные понятия о многолетне мерзлых грунтах. Изменение свойств грунтов при замерзании и оттаивании. Сезонная и многолетняя мерзлота. Фак­торы, обусловливающие глубину сезонного промерзания. Пучины, причины их образования. Условия, благоприятствующие возникновению пучин. Районы распространения многолетней (вечной) мерзлоты в России. Строение и темпе­ратурный режим мерзлой толщи. Криогенная текстура и виды подземного льда. Физико-геологические явления в районах распространения вечной мерзлоты: наледи, гидролакколиты, солифлюкция, термокарст, мари. Меры борьбы с мерзлотными явлениями. Мерзлотное инженерно-геологическое районирование и прогноз развития мерзлотных процессов в строительных целях.

Геологическая работа ледников. Ледники, условия их образования и виды. Эрозионная деятельность ледников. Ледниковые формы рельефа. Ледниковые отложения: моренные, флювиогляциальные. Распространение ледниковых от­ложений на территории России. Инженерно-геологическая характеристика лед­никовых отложений и учет их особенностей при проектировании и строитель­стве железных дорог.

Движение пород на склонах. Условия равновесия пород на склонах. Осы­пи, обвалы, курумы. Оползни. Элементы оползней. Признаки оползней, причи­ны их возникновения и развития. Типы оползней. Меры борьбы с оползнями.

Процессы, связанные с воздействием воды на горные породы. Плывуны. Истинные плывуны и псевдоплывуны. Критический градиент. Проявление тиксотропии в истинных плывунах. Меры борьбы с плывунами.

Суффозия. Условия ее возникновения. Взвешивающее действие потока подземных вод и его влияние на условия строительства.

Карст. Условия возникновения и развития карста. Формы карста. Значение карстовых процессов. Меры борьбы с карстом.

Раздел 6. Инженерно-геологические изыскания

Организация инженерно-геологических изысканий. Задачи инженерно-геологических изысканий для составления проекта строительства сооружения. Основные методы инженерно-геологических изысканий: инженерно-геологическая съемка, гелого-разведочные и геофизические работы, аэро- и космические методы, особенности их использования при изысканиях линейных сооружений железной дороги. Оценка степени изученности и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства. Задание на изыскание; программа изыскательских работ и отчет об изысканиях. Содержание и технология изысканий на разных стадиях проектирования. Принципы применения ЭВМ в изысканиях для создания информационно-поисковых пакетов данных.

Инженерно-геологический контроль при строительстве и эксплуатации транспортных объектов и других сооружений – основа прогнозирования временного изменения инженерно-геологических условий и их влияние на сооружение.

Воздействие человека на природные геологические процессы. Взаимосвязь и взаимовлияние геологической среды и сооружения. Влияние строительства на геологическую среду. Особенности техногенных отложений и их влияние на экологическую ситуацию. Техногенные условия возникновения и активизации физико-геологических процессов. Природоохранные мероприятия.

4.3. Лабораторный практикум

5. самостоятельная работа

Студент выполняет одну контрольную работу для закрепления теоретических знаний. Суть работы – письменные иллюстрированные схемами ответы на контрольные вопросы. Объем 18-25 страниц.

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

Основная литература

1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 2002.

2. Шульгин Д.И. Инженерная гелогия для строителей железных дорог. – М.: Желдориздат, 2002.

Дополнительная литература

3. Седенко М.В. Геология, гидрогеология и инженерная гелогия. – Минск: Высшая школа, 1975.

4. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1982.

5. Справочник по инженерной геологии. – М.: Недра, 1981.

6. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 1982.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Используются имеющиеся на кафедре и коллекционные материалы.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Специализированная лаборатория механики грунтов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

История возникновения и развитие инженерной геологии.

Инженерная геология – наука, которая связывает с геологической историей района строительные свойства грунтов.

Решает следующие задачи:

- обоснование выбора площадки.

- геологическое строение площадки,

- строительные свойства грунтов (пород),.

- гидрогеологические условия,

- процессы внутренней динамики в районе и на площадке,

- процессы внешней динамики,

- влияние сооружения на окружающую среду.

Имеет свою терминологию и может предсказать дальнейшие изменения строительных свойств пород с течением времени.

Длительное историческое время проблемы геотехники решались эмпирическим путём. Первые строительные нормы были изданы египетским царём Хаммурапи. В древности или выбирали хорошие площадки (пирамиды на скале) или укрепляли основание (Вавилон).

С развитием промышленного капитализма появилась необходимость осваивать новые площадки (металлургические заводы располагались обычно у реки). Новые площадки ставили новые задачи. Начались поиски методов расчёта. Впервые решили эту задачу на основе количественных оценок у нас М.Н. Герсеванов, за рубежом – К. Терцаги. Произошло это в тридцатые годы

прошлого века.

С созданием механики грунтов в геотехнику вошли строгие количественные методы. Однако надежда на то, что механика грунтов станет такой же строгой наукой, как строительная механика, не оправдалась. Объясняется это следующим:

- никогда не знаем механических свойств грунтов с необходимой полнотой, и знаем их тем хуже, чем сложнее геология. Вот почему введены нормы на изыскательские работы – меньше нельзя. Нужно иметь много образцов, которые следует обрабатывать статистическими методами (Д.Е. Польшин).

- неоднородность свойств грунтов и нелинейность их зависимости от нагрузок, что создаёт определённые математические трудности и заставляет в результате упрощений получать и применять грубо приближённые формулы.

- невозможность определения и учёта начальных напряжений .

- сложность прогноза изменения строительных свойств грунтов в процессе эксплуатации сооружения.

Направления развития

Развиваются новые для инженерной геологии области:

- разработка грунтов механизмами – сопротивление грунтов резанию.

- влияние сильных (военных) взрывов на различные грунты – необходимо знать сопротивление различных грунтов действию зарядов различной величины.

- область искусственного изменения свойств грунтов – наука особая «геотехнология».

Условия существования сооружения

Любое сооружение опирается на грунт или выполнено из грунта. Его конструкция и долговечность в значительной мере определяются строением верхнего слоя земной коры и происходящими в нём процессами. С другой стороны, строительная деятельность человека, преобразовывая окружающую природу, оказывает серьёзное влияние на геологическую обстановку, и, следовательно, на условия существования сооружения (закон взаимодействия).

Особенности грунтов

Отличие грунтов от других строительных материалов состоит в том, что, например, в отличие от бетона, с течением времени прочность грунтов в откосах и склонах понижается в 2-2,5 раза.

Что интересует инженера в грунтах?

Оценка окружающей обстановки и история образования грунтов показывают, что можно ожидать на различных площадках. В грунтах инженера интересуют строительные свойства.

Со свойствами грунтов и с инженерно-геологической обстановкой строителям приходится встречаться в разных отношениях.

Так, для фундаментов сооружений и их оснований решающее значение имеют прочность и сжимаемость .

Для железных дорог большое значение оказывают процессы промерзания ,оттаивания грунтов и атмосферные воды.

Для мостов добавляется сопротивление грунтов размыву речным потоком.

Для тоннелей - определение давления грунта на обделку.

Для подпорных стен – удержание грунтов от оползания.

Для корректировки решений механики грунтов приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из знания того, как различные геологические процессы и явления отражаются на свойствах грунтов.

Внешняя и внутренняя динамика Земли.

1. Внутренняя динамика: дислокации (землетрясения). Платформы, геосинклинали.

Формирование технически важных свойств грунтов происходит в результате и на фоне борьбы двух мощных стихий: внешней и внутренней динамики Земли. Под внутренней динамикой понимают процессы и силы, которые проявляются в виде движения и деформаций земной коры. Их называют тектоническими. Они приводят к изменению условий залегания пород, сминают их в складки, разрывают, образуют горы и крупные местные понижения поверхности. Деформации и перемещения, вызванные тектоническими силами, называют дислокацией. Проявление дислокаций в настоящее время – это землетрясения. Вначале проводились сейсмические наблюдения, потом появилась геофизика. Геофизические методы разведки основаны на изменениях скорости прохождения волн в различных средах. Исследования позволили выделить на поверхности Земли отдельные относительно устойчивые и малоподвижные участки, которые назвали платформами, и другие участки, в которых интенсивно проявлялись в недавнем прошлом (и сейчас) тектонические процессы – геосинклинали. Примеры: Скандинавия поднимается приблизительно на 2-2,5 см в год, Голландия и Франция опускаются, южнее Волгограда идёт линия непрерывного опускания Русской платформы, Кавказские горы, наоборот, поднимаются (4-5 км за четвертичный период).

2. Внешняя динамика: денудационные процессы.

В основе процессов внешней динамики Земли лежит энергия Солнца. Они проявляются в виде действия осадков, ветра, рек, морей, ледников и т.п. Все эти агенты ведут к выветриванию, разрушению горных пород и к переносу их на низкие места, к сглаживанию земной поверхности. Соответствующее явление изменения земной коры называется денудационным процессом или ,другими словами, происходит заполнение опустошенных морфоструктур

Происхождение пород.

Выделяют 3 типа: изверженные, осадочные и метаморфические.

1. Изверженные породы относятся к категории скальных. Их отличает высокая прочность (100 и 1000 кгс/см² ). Они практически несжимаемы. Однако из-за температурных процессов (оболочка растрескивалась), тектонических процессов все изверженные породы получают трещины, т.е. представляют собой кладку из сухих блоков. В трещинах может быть вода, они могут быть заполнены рыхлыми породами, продуктами выветривания. В местах имеющихся трещин при насыщении водой могут возникать огромные гидростатические напоры. В результате сопротивление сдвигу по трещинам резко падает и происходят скальные оползни.

2. Осадочные породы образуются из продуктов разрушения других пород, жизнедеятельности организмов и растений, в результате химических реакций, а также строительной деятельности (техногенные породы). Всегда их образование происходит при температуре и давлении, имеющих место вблизи поверхности Земли. Они представляют собой материалы любого происхождения, выпадающие из водной или воздушной среды, имеют свою структуру и текстуру, и цемент, скрепляющий вместе отдельные крупные зёрна. Большое практическое значение имеет пористость. Различают обломочные, органогенные, химические и техногенные породы. Обломочные – крупные (валуны, галька, гравий, щебень и дресва), средние (пески и песчаники), мелкие (лёсс и лессовидные суглинки), тонкие (глины с размерами частиц меньше 0,005 мм). Органогенные и химические породы – карбонатные (известняк, мергель, доломит), кремнистые (диатомит, трепел, опока), сернокислые и галоидные (гипс, ангидрит, каменная соль).

3. Метаморфические породы образуются в глубоких зонах земной коры, перекристаллизацией магматических и осадочных пород. Влияют высокая температура, давление и раскалённые газы. Типы метаморфизма зависят от того, какая причина играет главную роль. При региональном метаморфизме наблюдается высокая температура и гидростатическое давление, захватывающее крупные массы пород. Контактовый метаморфизм имеет местное значение, развивается вдоль контакта каналов раскалённой магмы и не меняет химический состав пород. Динамометаморфизм имеет причиной тектоническое давление, повышающее температуру. Возникающая при этом трещиноватость облегчает проникновение в породу воды, происходит перекристаллизация и рост кристаллов в определённом направлении, образуется сланцевая текстура. Гидротермальный метаморфизм характеризуется внедрением в породу нового вещества водными растворами и газовыми эманациями.

Региональная геология, формации и фации.

1. Формациями называют естественный комплекс пород, формирование которого управлялось общим для них ходом тектонических процессов. Каждая формация характеризуется определёнными специфическими связями между составом и структурой пород, с одной стороны, и, с другой стороны, тектоническим режимом и климатическими условиями местности.

Регионом называется территорию с определённым типом формации. Изучением геологических условий отдельных регионов занимается региональная геология. Комплекс самих пород, образовавшихся в близких физико-географических условиях, называют генетическим комплексом, а совокупность условий, которые характеризуют природную обстановку образования пород, называют фацией. Например: старичная фация, русловая фация. Понятие фации обычно применяют в пределах одного и того же возрастного горизонта, в то время как генетический комплекс не связан с возрастом породы.

Неотектоника – зона тектонических воздействий в настоящее время – движение материков (дрифт): Индия вдавливается в Азию после отделения от Австралии. В инженерно-геологических регионах выделяют инженерно-геологические районы. Например, районы морских, речных, ледниковых отложений и т.п., а в пределах районов выделяют инженерно- геологические участки, т.е. территории с совершенно одинаковыми геологическими условиями.

2. Диагенез – стадия формирования свойств пород (грунтов), сводится физически к двум процессам: уплотнению и цементации.

Отчего происходит уплотнение? (1) От вышележащей толщи пород и, (2) от обжатия, если грунт вышел на поверхность и потом оказался под ледником.

Отчего происходит цементация? От действия гравитационных сил (Ньютон) и от электрических сил. В масштабе частиц силы Ньютона ничтожно малы, поэтому электрические силы лежат в основе процесса цементации (действуют на чрезвычайно малом расстоянии). На поверхности частиц, благодаря растворам солей, проявляются электростатические силы (ионы, катионы и анионы).

Цементация – процесс электростатического взаимодействия частиц, который сопровождается участием ионов растворённых в воде частиц. Происходит различно:

- коллоидно-химический тип (как магнит),

- два вещества перестраивают свои кристаллические решётки и создают единую непрерывную цепь атомов, называемую кристаллизационно-цементационными связями.

Морская вода – промежуточный тип связи, когда есть стремление к упорядочению, т.е. к положению с минимумом потенциальной энергии.

Основные типы грунтов и особенности строения грунтовых толщ.

1. Строители делят грунты на скальные и нескальные. Деление условное – как взбалтывать. Есть породы, которые в сухом состоянии подобны камню, например глинистый сланец. В СНиПе есть формльное определение полускальной породы: это такая порода, которая в отсутствии воды представляет собой типичную скальную породу, а при воздействии воды либо распадается, либо растворяется (гипс).

2. Все нескальные грунты всегда осадочного происхождения. Все магматические и метаморфические – скальные. Все нескальные породы образовались из скальных в результате выветривания. Элювием в генетическом отношении называют всякий нескальный и неперемещённый грунт (иногда неплохой).

Какой грунт элювий? Надо исследовать на сжимаемость и прочность.

Грунты, которые откладываются на новом месте, называются перемещёнными . Они рыхлые и слабые на большие глубины. Они наиболее плохие. И среди перемещённых грунтов самые неприятные – органические грунты . Чисто органические грунты образуются из остатков гниющих растений и животных (торф). Органические примеси, если их много, ухудшают свойства грунтов.

3. Если грунтовая толща однородна и изотропна, то уверенно применяют расчётные методы и гораздо больше доверия геологической разведке и лабораторным испытаниям. К сожалению, грунты редко бывают однородными. Самые однородные по составу – лёссы и окаменелые глины, но они боятся воды. На расстоянии 30 см свойства грунтов меняются в 1,5 – 2 раза. К неоднородности свойств добавляется геологическая неоднородность, положение границ, типы грунтов. Различают правильные параллельные и однородные грунты в пределах границ и беспорядочные отложения. В этом случае расчёты мало чего стоят и чрезвычайно неточные данные геологии, разведка и испытания не вносят ясность. В этом случае успехи механики грунтов и геологии остановились как перед барьером. Такие профили образуются когда река меандрирует. Метод оценки таких профилей предложил К.Терцаги: это пенетрация : когда сопротивление грунта забивке определяется отказом.

Основные строительные категории грунтов.

1. Крупнообломочные трудно разрабатывать, цементация невозможна, сваи не идут.

2. Песчаные. Песок (крупный и мелкий): как объект производства работ и с точки зрения основания. Песок в откосе котлована – главным образом песок водонасыщенный. Вода стремится вытечь и оказывает на песок гидродинамическое действие. Если песок рыхлый и мелкий, то он течёт вместе с водой, следовательно инженеру надо знать крупность и плотность песка. С точки зрения забивки свай: если песок рыхлый, то идёт уплотнение окружающего грунта; если песок плотный, то свая ломается, т.к. встречает песок, идущий снизу. Сваи можно забивать только в рыхлые пески.

3. Пылеватые и глинистые грунты (глины, суглинки и супеси).

4. Пылеватые и глинистые грунты, прошедшие стадию раннего метаморфизма (алевролит – пылеватый, аргиллит – плотная, сцементированная кремнезёмом твёрдая глинистая порода, нет пластичности).

5. Ил – нет термина для грунтового основания. В СНиПе илом называют свежевыпавший глинистый осадок с влажностью выше предела текучести.

6. Торф – чрезвычайно сжимается, приблизительно в 2 раза. При низких напряжениях обладает большой упругостью. Способ выторфовывания – на торф отсыпают насыпь, потом бурят скважины и взрывают – торф выжимается.

7. Лёссы и лессовидные суглинки. Крупнопористый грунт из мелких пылеватых частиц. Типы цемента: глинистый и карбонатный. Просадка – отличается от осадки тем, что идёт катастрофически быстро.

8. Деградированный лёсс – т.е. лёсс, потерявший свою макропористую структуру (пылеватый суглинок).

9. Окаменелые глины – известковистые глины (мергели), сверхплотные глины (аргиллит).

10. Ленточные глины – характерны для северных районов (С.-Петербург, Новгород, Вологда). Имеют характерную структуру.

Основы гидрогеологии.

Вода – один из самых сложных и до конца не изученных минералов. Классификация (по условиям залегания, питания, напорам. видам движения, химическому составу), закон движения подземных вод, коэффициент фильтрации(скорость прохождения воды через породу при гидравлическом уклоне равном единице) , требования к питьевой и промышленной воде, агрессивность к бетону(сульфатная агрессия) и металлу.

Поскольку решения механики грунтов неточные, приходится прибегать к качественной оценке, исходя из того, что нам известно об истории происхождения и формирования грунтовых оснований. Геологи работают сдельно (от глубины и прочности грунтов).

Вывод следующий.

Для характеристики инженерно-геологических условий строительства важно чётко определить геологическое задание. Должны быть освещены:

1) Строение верхней части грунтовой толщи, участвующей, так или иначе, в работе сооружения.. Грунтовая толща имеет два слоя: прорезаемый фундаментом и подстилающий фундамент (активная толща). Прорезаемая толща определяет собой условия производства работ, устойчивость против размыва и устойчивость против выпирания, т.к. является пригрузкой основания. Подстилающий слой (активная толща) или собственно основание, определяет собой осадку сооружения и своей прочностью лимитирует предельную нагрузку на основание или несущую способность. Существует правило – сжимаемая толща примерно равна двойной ширине фундамента. Глубина бурения назначается из максимально возможного и из предыдущего опыта, примерно 2,5 – 3 ширины фундамента.

2) Типы и строительные свойства грунтов, входящих в активную толщу.

3) Грунтовые воды активной толщи (сульфатная агрессия).

4) Тектоническая характеристика (балльность землетрясения) и современные геологические процессы в районе строительства (оползни, болота, карстовые явления и др.).

Кроме того, обычно попутно освещаются при изысканиях такие вопросы, как: климат, рельеф местности, характер поверхностного стока, т.к. от этого существенно зависит организация работ (управление строительством).

2. Анализ результатов инженерно-геологических исследований даёт возможность рекомендовать тип фундамента и возможную глубину его заложения.

Словарь понятий и терминов

Геологические термины и понятия описаны кратко, включают только общее значение и не претендуют на полноту характеристики.

АБРАЗИЯ – процесс механического разрушения волнами и течениями коренных пород. Проявляется особенно интенсивно у берега под действием прибоя.

ГЕОХРОНОЛОГИЯ – измерение геол. времени. Абсолютная - устанавливает геологическое время в астрономических единицах; относительная – устанавливает только последовательность геологических событий.

АККУМУЛЯЦИЯ – накопление на поверхности суши или на дне водного бассейна минеральных веществ или органических остатков. Процесс противоположен денудации.

АЛЕВРИТ – рыхлая пылеватая осадочная порода, состоящая преимущественно из кварца, полевого шпата, слюды.

АЛЕВРОЛИТ – сцементированная осадочная порода, сложенная более чем наполовину частицами алевритовой размерности (0,01 – 0,1мм).

АЛЛЛЮВИЙ – отложения постоянных водных потоков в речных долинах. В зависимости от гидрологического режима реки и состава размываемых пород имеет различные структурно-текстурные особенности.

АМОРФНОСТЬ – состояние твердого вещества с беспорядочным расположением частиц (молекул, атомов, ионов). Понятие противоположное

кристаллическому состоянию.

АНИЗОТРОПИЯ – характерна для слоистых пород. Различные физические свойства пород и минералов по разным направлениям.

АНИОН – ион, несущий отрицательный электрический заряд и при электролизе идущий к аноду (положительно заряженному электроду).

АНТИКЛИНАЛЬ – выпуклый изгиб последовательно расположенных пород, при котором внутренняя часть (ядро) сложена более древними породами.

АНТРАЦИТ – каменный уголь наиболее высокой степени метаморфизма.

АРГИЛЛИТ – камнеподобная глинистая порода. Образуется в результате уплотнения, дегидратации и цементации глин при диагенезе и эпигенезе.

АРХЕЙ – сокращенное название эры. Древнейшие породы представлены различными гнейсами и кристаллическими сланцами, иногда мраморами и кварцитами.

АФАНИТ – тонкозернистая порода, в которой отдельные минералы неразличимы невооруженным глазом.

АЭРОФОТОСЪЁМКА – фотографирование поверхности (моря и суши) с самолёта или вертолёта специальными камерами.

АЭРОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА – геофизический метод разведки, основанный на зависимости напряженности и поляризации электромагнитных полей от электрических свойств горных пород.

БАЗИС ЭРОЗИИ – поверхность, ниже которой водный поток не может углубить свое ложе.

БАЛЛЬНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ – интенсивность землетрясения, выраженная в баллах.

БАРХАН – подвижная песчаная форма рельефа пустынь и полупустынь, поперечная к направлению ветра.

БАССЕЙН АРТЕЗИАНСКИЙ – гидрогеологическая структура, приуроченная к впадинам (прогибам), выполненным осадочными слоистыми породами, содержащими артезианские воды.

БИОТИТ – слюда.

БОЛОТО – избыточно увлажненный участок суши, часто со слоем торфа, покрытый болотной растительностью. Различают верховые и низинные. Верховые располагаются на водоразделах или высоких террасах и питаются атмосферными водами. Низинные – располагаются в понижениях рельефа.

БРЕКЧИИ- крупнообломочные породы, состоящие из сцементированных угловатых обломков различных пород. В зависимости от размеров обломков

выделяют глыбовые, крупно-, средне-, мелкощебневые.

БУРЕНИЕ – проходка буровых скважин. Много различных видов бурения: колонковое, бескерновое, ударное, шарошечное, шнековое, вибробурение, термическое и др.

БУТОВЫЙ КАМЕНЬ – естественный строительный камень неправильной формы. Применяется для кладки фундаментов, отмостки откосов и т. п.

ВАЛУНЫ – крупные окатанные обломки и глыбы пород величиной от 10 до 100 см и больше.

ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА – горные породы с отрицательной температурой, которая сохраняется веками и даже тысячелетиями. Признаками вечномерзлых пород служат отрицательная температура и лед вместо свободной воды. Вечномерзлые породы залегают под слоем сезоннопротаивающих пород.

ВЗБРОС – крутопадающий разрыв пластов. При пологом смещении разрыв относят к надвигу.

ВЛАГОЁМКОСТЬ – способность вещества поглощать и удерживать определённое количество влаги, выраженное в весовых или объёмных единицах. Различают гигроскопическую, максимальную молекулярную, капиллярную и полную.

ВЛАЖНОСТЬ – количество воды в процентах или долях единицы относительно абсолютно сухой породы.

ВОДА АРТЕЗИАНСКАЯ – пластовая вода. Залегает между водоупорными слоями. Вскрытая скважинами подымается выше кровли водоносного пласта, при избыточном гидростатическом давлении может фонтанировать.

ВОДА ГРУНТОВАЯ – гравитационная вода постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое.

ВОДА КРИСТАЛЛИЗАЦИОННАЯ – вода в кристаллической решётке.

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (pH) – концентрация ионов водорода в растворе. Характеризует равновесие среды. Растворы, в которых pH больше 7 являются щелочными, при pH около 7 – нейтральными, при pH меньше 7 – кислыми.

ВОЗРАСТ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ – время, прошедшее от геологического события. Различают абсолютный и относительный. Абсолютный – возраст, выраженный в единицах астрономического времени. Относительный - время

какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого события.

ВОЛНЫ СЕЙСМИЧЕСКИЕ – упругие волны, возникающие в результате землетрясения, взрывов. Распространяются в виде затухающих колебаний в Земле.

ВУЛКАНИЗМ – совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магматических масс из глубинных частей земной коры на поверхность.

ВЫВЕТРИВАНИЕ – процесс изменения и разрушения горных пород под действием физических, химических агентов, а также под влиянием растительных и животных организмов.

ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ – свойство пород пропускать газ благодаря сообщающимся порам и наличию трещин.

ГАЛЬКИ – окатанные обломки пород размером от 10 до 100 мм. Форма галек зависит от вещественного состава, текстурных и структурных особенностей породы, а также от характера среды переноса.

ГЕОЛОГИЯ – наука о строении Земли, её происхождении и развитии.

ГЕОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНАЯ – отрасль геологии, изучающая верхние горизонты земной коры в связи с инженерной деятельностью человека.

Круг рассматриваемых вопросов включает обоснование выбора места строительства, рекомендации по надежности конструкции сооружений, мероприятий по борьбе с процессами, которые могут возникнуть при эксплуатации сооружений и др.

ГИДРОГЕЛОГИЯ – наука о подземных водах. Изучает происхождение, условия залегания, законы движения, свойства подземных вод и их хозяйственное значение.

ГИДРОЛОГИЯ - наука, изучающая природные воды и протекающие вних закономерности.

ГИПОТЕЗА ВЕГЕНЕРА – предложена немецким геофизиком в 1912г. Сущность заключается в предположении о дрейфе материков ( плавают на подстилающем базальтовом слое).

ГЛИНЫ – связные несцементированные осадочные породы с преобладанием глинистых минералов (размеры частиц <0,005мм). По классификации инженеров-геологов к глинам относятся породы, содержащие более 30% глинистых частиц.

ГЛИНЫ ЛЕНТОЧНЫЕ – отложения приледниковых озер. Состоят из чередующихся тонких слоев песка и глины. Слоистость связана с неравномерным поступлением обломочного материала в разные сезоны года.

ГОЛОЦЕН – четвертичные отложения. Эпоха послеледниковая, современные отложения.

ГОРСТ – приподнятое положение участка по отношению к окружающим областям, ограничен сбросами или взбросами.

ГРАБЕН – опущенный участок земной коры, отделенный сбросами (реже взбросами) от смежных, относительно приподнятых участков.

ГРАВИЙ – рыхлая крупнообломочная осадочная порода (псефитовая). Обломки окатанные размерами 1 – 10мм.

ГРУНТОВЕДЕНИЕ – раздел инженерной геологии, изучающий состав, строение и физико-механические свойства различных пород.

ГРУНТОНОС – прибор для отбора рыхлых и мягких пород с сохранением их природного сложения и влажности.

ГУМУС – продукт биохимического разложения отмерших остатков организмов (органические вещества почв).

ДВИЖЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫЕ – поверхностные движения рыхлых пород (продукты выветривания) и значительных толщ осадков происходят во всех широтах и в любых условиях (на суше и под водой).

ДВИЖЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ – в основном механические перемещения в

земной коре и в верхней мантии, изменяющие структуру пород.

ДЕГРАДАЦИЯ МЕРЗЛОТЫ – переход многолетнемерзлых пород из мерзлого состояния в талое. Связано с повышением среднегодовой температуры. Сопровождается термокарстом и др. явлениями.

ДЕЛЮВИЙ (ДЕЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ) – накопления смытых со склонов (дождевыми и талыми водами) рыхлых продуктов выветривания.

ДЕНУДАЦИЯ – снос, удаление продуктов выветривания. Главная движущая сила – сила тяжести. В широком смысле – совокупность процессов удаления продуктов выветривания с последующей их аккумуляцией.

ДЕФЛЯЦИЯ – (выдувание) – разрушительная деятельность ветра: выдувание рыхлого песчаного и алевролитового материала.

ДИАГЕНЕЗ – превращение, преобразование осадка от первоначального вида до осадочной породы.

ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМ – структурное преобразование пород под действием тектонических сил без участия магмы. Основные факторы – гидростатическое и одностороннее давления.

ДРЕНАЖ –осушение пород (естественное или искусственное).

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ – зарастание водоемов болотной растительностью. В результате образуется торф, затягивается вся поверхность водоема. Процесс образования болота связан с затруднением стока, близкого залегания водоносных пород или водоупорного слоя.

ЗАКОН ДАРСИ – закон фильтрации жидкости в пористой среде. Скорость фильтрации линейно зависит от напорного градиента V=K.I, где V – скорость фильтрации, K – коэффициент фильтрации, I – напорный градиент.

ЗАЛЕГАНИЕ ПЕРВИЧНОЕ – залегание породы в процессе формирования. Обычно оно близко к горизонтальному.

ЗАЛЕГАНИЕ СОГЛАСНОЕ – напластование пород, при котором поверхности пластов почти параллельны между собой и при этом соблюдается стратиграфическая последовательность.

ЗАПАСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД – количество гравитационной воды в порах, пустотах и трещинах водоносных пород. Различают вековые, общие, эксплуатационные и др.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ – колебания Земли, вызванные внезапным освобождением потенциальной энергии земных недр .Обычно имеют тектоническое происхождение. Напряжения накапливаются десятки и сотни лет. Освобождение энергии сопровождается разрывом и смещением твердого вещества в очаге и обратимыми деформациями пород за пределами очага. Обратимые деформации распространяются в виде упругих колебаний.

ИГЛОФИЛЬТР – колонна труб, к нижнему концу которой присоединены фильтровое звено и наконечник для погружения. Применяется для понижения уровня грунтовых вод и осушения пород.

ИЗВЕСТНЯКИ – осадочные породы, состоящие главным образом из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов.

ИЛ – тонкий водонасыщенный неконсолидированный осадок современных водоёмов. В естественных условиях обладает текучестью.

ИСЛАНДСКИЙ ШПАТ – прозрачные или слабо окрашенные разновидности кальцита.

КАРСТ – совокупность явлений в карбонатных породах, связанных с работой подземных и поверхностных вод. Образуются пустоты разного размера и формы т.к. происходит растворение и вынос пород

КАРТА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ – изображение на топографической основе инженерно-геологических условий местности

КЕРН БУРОВОЙ – цилиндрический столбик породы, остающийся внутри буровой трубы, поднятый на поверхность.

КОНГЛОМЕРАТ – сцементированный галечник. Состав может различный. Обычно, в конгломератах выделяют три составных части: обломки, песок и алеврит и цемент.

КОРРАЗИЯ – (обтачивание) – процесс шлифования, полирования пород обломочным материалом, перемещаемым водой, ветром, льдом и т.п.

КОЭФФИЦИЕНТ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ – угловой коэффициент, выражающий зависимость сопротивления породы сдвигу от нормального давления. Для песчаных пород изменяется в пределах 0,25 – 0,60, для глинистых – 0,15-0,35.

КРИОГЕНЕЗ, МЕРЗЛОТНЫЕ ПРОЦЕССЫ – процессы в промерзающих, мерзлых и протаивающих грунтах: пучение, миграция влаги и плывунных масс в период промерзания и протаивания, солифлюкция и др.

КРИОГЕННАЯ СТРУКТУРА – характерна для мерзлых пород скрепленных ледяным цементом. В зависимости от степени заполнения пор льдом выделяют контактный, плёночный, поровый и базальный ледовый цемент.

ЛЁСС – однородный пылеватый грунт светло-серого цвета с пористостью 40 – 55% и видимыми невооруженным глазом вертикальными порами. При сильном увлажнении образуются просадки.

МАГМА – расплавленная масса (силикатная, сульфидная и др.) в земной коре, при застывании которой образуются горные породы. Состав магм различен. Считается, что главные типы магм – ультраосновная, основная (базальтовая) и кислая (гранитная).

МАГМАТИЗМ – совокупность всех геологических процессов, в которых магма является движущей силой.

МАГНИТУДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ – относительная энергетическая характеристика землетрясения, введена Рихтером. Определяется как логарифм отношения амплитуд волн данного и стандартного землетрясений.

МЕЛ – белая осадочная порода. Состоит преимущественно из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей.

МЕЛОВОЙ ПЕРИОД – последний геологический период мезозойской эры (60 – 70 млн. лет).

МЕРГЕЛЬ – осадочная порода смешанного глинисто-карбонатного состава (30-75%) карбонат. В зависимости от состава карбонатных минералов мергели делятся на известковистые и доломитовые.

МЕТАМОРФИЗМ – изменения структуры и химического состава пород под действием температуры, давления и химически активных растворов и газов.

МОНОКЛИНАЛЬ – структура, в которой слои наклонены в одну сторону.

МОРЕНА – моренные отложения – отложения накопленные льдом при движении ледника. Состав очень разнообразен от валунов до суглинков и глин. Всегда не отсортированы и содержат редко рассеянную гальку и валуны.

МРАМОР – магматическая порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк.

МУСКОВИТ – белая слюда – «московское стекло» .

НАДВИГ – разрывное нарушение обычно с пологим наклоном, по которому висячий блок поднят относительно лежачего и надвинут на него.

НАНОСЫ – название рыхлых, четвертичных отложений (песок, гравий, галечник, суглинок, глина и пр.), покрывающих коренные породы.

НЕОГЕНОВЫЙ ПЕРИОД – второй геологический период кайнозойской эры продолжительностью около 25 млн. лет. Это период формирования высочайших горных хребтов – Альп, Гималаев, Кавказа и др. горных систем.

ОБВАЛ - гравитационное перемещение без участия воды на крутом склоне (угол больше угла естественного откоса).

ОЛЕДЕНЕНИЕ – оболочка льда и снега .Основные типы: наземное –лёд скапливается в ледниках и ледниковых покровах, морское – льды на поверхности морей и океанов в виде однолетних и многолетних масс, подземное (мерзлота).

ОЛЕДЕНЕНИЕ ПОДЗЕМНОЕ – вечномерзлая толща (многолетнемерзлые грунты) обязано охлаждением земной коры ниже 0⁰ С за длительный период времени. Образуется под влиянием космических и планетарных причин и поддерживается современными климатическими условиями.

ОПОКА – порода, сложенная аморфным кремнезёмом (опалом) с примесью глинистого вещества, скелетных частей организмов. Содержание SiO₂ достигает 92- 98%.

ОПОЛЗЕНЬ – отрыв пород и перемещение их по склону под влиянием силы тяжести. Это один из типов гравитационного движения. Оползневую массу называют оползневым телом ( иногда деляпсием), поверхность, по которой оползень отрывается и перемещается вниз – поверхностью скольжения.

ОТЛОЖЕНИЯ ЛЕДНИКОВЫЕ - отложения, образующиеся при таянии ледника. Отличаются крайне неоднородным обломочным материалом: валунные глины, валунный мергель, галечники, пески, супеси, суглинки, ленточные глины и др.

ОТЛОЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫЕ – связаны с деятельностью человека (отвалы горных выработок, плотины, ирригационные наносы, «культурные» наслоения городов и т.п.).

ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ – область внутри земли, где внезапно выделяется потенциальная энергия, что сопровождается разрушением и необратимыми деформациями пород.

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ – наука, изучающая по ископаемым остаткам организмов и следам их жизнедеятельности историю развития растительного и животного мира прошлых геологических эпох.

ПЕЛИТ – название осадочных пород любого состава и происхождения, размеры частиц которых < 0,001 или < 0,005 мм.

ПЕМЗА – легкая губчатая масса. Образуется при подъёме насыщенной газами вязкой лавы.

ПЕРЛЮВИЙ - скопление грубообломочного материала в результате промывания водой и выноса мелкозема

ПЕСОК КВАРЦЕВЫЙ – более чем на 90% состоит из обломков кварца.

ПЕСЧАНИК - обломочная сцементированная порода, возникающая в результате цементации песка.

ПЛАТФОРМА – основной элемент структуры континентов, противоположный геосинклиналям и отличается от них более спокойным тектоническим режимом.

ПЛЫВУН – водонасыщенный песок, супесь способные расплываться (перемещаться). Причиной возникновения истинных плывунов является размножение анаэробных микроорганизмов в чистом мелком кварцевом песке.

ПОРОДА ГЛИНИСТАЯ - осадочная порода обломочного и хемогенного генезиса, состоящая из частиц d < 0,005 мм. Минеральный состав: глинистые минералы, магнезиальные силикаты и хлориты.

ПОРОДА КАРБОНАТНАЯ – осадочная порода, состоящая более чем на 50% из карбонатных минералов – известняков, доломитов и переходных между ними разностей.

ПОРОДА МАГМАТИЧЕСКАЯ – образовавшаяся из охлаждённой и затвердевшей магмы как на глубине внутри земной коры, так и на земной поверхности.

ПОРОДА МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ – основные особенности (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, когда

частично или полностью утрачены признаки первичного осадка.

ПОЧВА – поверхностный слой земной коры, несущий растительность и обладающий плодородием. Состоит из нескольких горизонтов, возникших от взаимодействия горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности.

ПРОДУКТЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ – обломки пород и минералов, коллоидные растворы, образующиеся в результате выветривания (физического и химического) различных магматических, осадочных и метаморфических пород.

ПРОЛЮВИЙ (ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ) – рыхлые образования, возникающие в результате переноса и отложения временными потоками продуктов выветривания пород.

ПРОЦЕССЫ ЭКЗОГЕННЫЕ (ПОВЕРХНОСТНЫЕ) – процессы, вызванные солнечной радиацией, силой тяжести и жизнедеятельностью организмов. К ним относятся: выветривание, перемещение продуктов выветривания под действием силы тяжести, из-за движения воды, ледников и ветра.

ПЫЛЬ – дисперсная система, состоящая из различных по форме частиц величиной от 10^-4 до 10^{-2 см.}

ПУЧЕНИЕ – местная деформация поверхности увлажненных пород в результате их промерзания, набухания или выдавливания.

ПУЧИНА – местное поднятие поверхности полотна железных и автомобильных дорог, вызванное увеличением объёма водонасыщенных глинистых глинистых пород при их замерзании.

РАЗЛОМ – крупная дизъюнктивная дислокация земной коры, распространяющаяся на большую глубину и имеющая значительную длину и ширину.

САПРОПЕЛИ – органо-минеральные отложения озерных водоёмов. Органические вещества образуются за счёт продуктов распада живущих в воде растительных и животных организмов.

СДВИГ - разрыв с вертикальным или наклонным смещением пород.

СИНКЛИНАЛЬ – вогнутая складка, ядро которой сложено более молодыми слоями.

СКЕЛЕТ ПОРОДЫ – твердые минеральные частицы, слагающие породу (грунт).

СЛАНЦЕВАТОСТЬ – расслаивание (листоватость) в слоистых метаморфических породах. Плоскости делимости располагаются параллельно таблитчатым, чешуйчатым и вытянутым минералам.

СТРУКТУРА - для магматических и метаморфических пород совокупность признаков, обусловленная степенью кристалличности, размерами и формой минералов, способом их сочетания между собой и со стеклом.

СТРУКТУРА БРЕКЧИЕВИДНАЯ – структура магматических и метаморфических пород характеризующаяся наличием в породе угловатых обломков и цементирующей массы.

СЪЁМКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ – геологическая съёмка для изучения условий строительства различных сооружений и использования территории. Охватывает геологическое строение, геоморфологию, геологические процессы, а также изучение строительных свойств пород.

ТЕКСТУРА – совокупность признаков строения породы. Учитывает ориентировку, относительное расположение и распределение составных частей породы.

ТЕКТОНИКА – совокупность тектонических движений и процессов, под воздействием которых формируются тектонические структуры земной коры.

ТЕРМОКАРСТ – явление неравномерного проседания или провала почвы и подстилающих её пород в результате вытаивания подземного льда.

ТОРФ – горючее ископаемое. Представляет собой первую стадию превращения растительного материала в уголь.

ТУФ ВУЛКАНИЧЕСКИЙ – порода, образовавшаяся из твердых продуктов вулканических извержений: бомб, пепла, песка, обломков других пород.

УПЛОТНЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД – повышение плотности пород под действием внешних нагрузок за счёт уменьшения пористости.

ФАЦИИ - условия, определяющие особенности образования пород.

ЦЕМЕНТ – связующее вещество конгломератов, брекчий, песчаников и алевролитов.

ШКАЛА АБСОЛЮТНОЙ ГЕОХРОНОЛОГИИ – шкала геологического развития, в которой в астрономических единицах времени (годах) выражены основные рубежи геологической истории.

ЩЕБЕНЬ - рыхлая крупнообломочная (псефитовая) порода, состоящая из почти неокатанных, остроугольных обломков породы размером 10 – 100мм.

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА – геофизический метод разведки, основанный на изучении естественных и искусственно созданных электромагнитных полей постоянного и переменного тока.

ЭЛЮВИЙ – (вымывать)-продукты выветривания пород, оставшиеся на месте своего образования.

Указания к выполнению лабораторных работ

Работа 1. Описание и определение по внешним признакам одного минерала, имеющего большое значение при изысканиях для различных видов строительства.

Работа 2. Описание и определение по внешним признакам двух образцов магматических пород по условиям образования и степени кислотности.

Работа 3. Описание и определение по внешним признакам четырех образцов осадочных пород двух из группы обломочных пород, одного из группы органогенных пород (зоогенные или фитогенные) и одного из группы пород химического происхождения (карбонатные или сульфатные).

Работа № 4. Описание и определение по внешним признакам двух образцов метаморфических горных пород: одного образца породы из группы ортогнейсов и одного образца из группы парагнейсов, кристаллических сланцев и мрамора.

До начала проведения лабораторных занятий студенты должны получить необходимые знания из учебников по теоретической части курса.

Основными учебниками по этому курсу для студентов указанных выше специальностей могут служить:

Ананьев, Всеволод Петрович

Инженерная геология: учебник / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов; М-во образования РФ. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: высшая школа, 2002.

Инженерная гелогия для строителей железных дорог: Учебник / Д.И. Шульгин (и др.); под ред. Д.И. Шульгина, В.А. Подвербного; Департамент кадров и учебных заведений МПС России – М.: Желдориздат, 2002.

Горные породы

Все горные породы по своему происхождению разделяются на три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические. Каждая группа в свою очередь подразделяется на более мелкие группы. Ниже приводится генетическая квалификация горных пород, отображающих обстановку, в которой происходит образование горных пород.

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Магматические горные породы образуются в условиях высокой температуры и большого давления в процессе застывания силикатных расплавов, носящих название магмы, поднявшихся из недр земли. В одних случаях магма вторгается из недр в толщу лежащих выше пород и застывает на большей или меньшей глубине (образуются глубинные или интрузивные породы) в других – она застывает, излившись на поверхность Земли в виде лавы (образуются излившиеся или эффузивные породы).

По степени насыщения кремнеземом (SiO₂ ) магматические породы, так же как и образовавшие их магмы, подразделяются на: кислые ((SiO₂ – 65 – 75%), средние ( SiO₂ – 52 – 65%), основные (SiO₂ - 40 – 52%) и ультраосновные (SiO₂ < 40%).

II . Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются из продуктов разрушения любых других пород, жизнедеятельности организмов и выпадения из воздушной или водной среды материалов любого происхождения. Во всех случаях образование осадочных горных пород происходит при давлении и температуре, наблюдающихся в поверхностных частях земной коры.

Разложение пород в поверхностных частях земной коры происходит в результате физического выветривания (колебания температуры, расклинивание трещин замерзающей водой, действия растительного покрова), тесно связанного с химическим выветриванием (действие водных растворов различных солей и кислот, организмов и атмосферы). Продукты разложения, перенесенные водой, ветром и частично льдом, отлагаются как в стоячей, так и в проточной воде разных водотоков, водоемов и на поверхности суши.

III . Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются путем перекристаллизации в глубоких зонах земной коры различных магматических и осадочных пород. Эти изменения происходят под влиянием высокой температуры и давления и при взаимодействии породы с раскаленными газами, выделяющимися из магмы. В результате может происходить изменение первоначальной структуры и текстуры породы, а также и ее минералогического и химического состава. В таб. 10 приведены примеры метаморфизма осадочных горных пород.

Для метаморфических пород характерна полнокристаллическая структура и сланцеватая текстура. Внешне сланцеватость напоминает собой слоистость осадочных пород, но происхождение ее связано с действием одностороннего давления, при котором рост минералов идет особенно интенсивно в направлении, перпендикулярном давлению, и, наоборот, задерживается в направлении его действия. Наиболее заметна сланцеватость бывает в породах, в которых присутствуют минералы, имеющие преимущественное развитие в одном направлении, т.е. таблитчатые, листоватые, столбчатые, игольчатые (слюда, роговая обманка и др.).

Примеры метаморфизма главнейших осадочных пород

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ

ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

Объем дисциплины и виды учебной работы

Специальность ПГС, ВК

Специальность С, МТ

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Специальность ПГС, ВК

Специальность С, МТ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Частная методика преподавания учебной дисциплины решает следующие основные задачи:

- определяет задачи обучения по дисциплине;

- научно обосновывает содержание учебной программы, намечает последовательность ее изучения в комплексе с другими дисциплинами;

- определяет пути реализации принципов обучения при изучении дисциплины, формы и методы обучения;

- вырабатывает требования к методической подготовке преподавателей;

- изучает историю методики преподавания дисциплины;

- внедряет передовой опыт обучения;

- вырабатывает рекомендации по воспитанию обучаемых в процессе изучения дисциплины.

В соответствии с этими задачами частная методика осуществляет отбор научного материала, его систематизацию и переработку в интересах развития и совершенствования содержания учебной дисциплины.

Частная методика разработана применительно к утвержденной рабочей программе для студентов-заочников со сроком обучения 6 лет с учетом требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности: 270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС), 270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ), 270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД), 270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК) и вооружает преподавателей необходимыми знаниями, способствует их внедрению в практику обучения и воспитания студентов.

Изучение и овладение частной методикой позволит преподавателю успешнее решать учебно-воспитательные задачи в разрезе требований, стоящих перед кафедрой.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

На кафедре при преподавании дисциплины применяются следующие методы обучения студентов:

- устное изложение учебного материала на лекциях, сопровождаемое показом и демонстраций макетов, плакатов, слайдов, кинофильмов;

- самостоятельное изучение студентами учебного материала по рекомендованной литературе;

- выполнение контрольных работ студентами.

Выбор методов проведения занятий обусловлен учебными целями, содержанием учебного материала, временем, отводимым на занятия.

На занятиях в тесном сочетании применяется несколько методов, один из которых выступает ведущим. Он определяет построение и вид занятий.

На лекциях излагаются лишь основные, имеющие принципиальное значение и наиболее трудные для понимания и усвоения теоретические и расчетно-конструкторские вопросы.

Теоретические знания, полученные студентами на лекциях и при самостоятельном изучении курса по литературным источникам, закрепляются при выполнении контрольных работ.

При выполнении контрольных работ обращается особое внимание на выработку у студентов умения пользоваться нормативной и справочной литературой, грамотно выполнять и оформлять инженерные расчеты и чертежи и умения отрабатывать отчетные документы в срок и с высоким качеством.

СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

К средствам обучения по данной дисциплине относятся:

- речь преподавателя;

- технические средства обучения: доска, цветные мелки, электронно-вычислительная техника, средства вывода изображений на экран, тематические материалы к лекциям (презентации), видеофильмы по работе систем водоснабжения, макеты, стенды, плакаты и другие наглядные пособия по сооружениям систем водоснабжения;

- лабораторные стенды в лаборатории «Строительные материалы и конструкции»

- учебники, учебные пособия, справочники, изданные лекции;

Практически все из указанных средств обучения кафедра имеет возможность использовать в настоящее время.

На занятиях по дисциплине должны широко использоваться разнообразные средства обучения, способствующие более полному и правильному пониманию темы лекции или лабораторного занятия, а также выработке конструкторских навыков.

Для показа реальных объектов или сложных узлов целесообразно использование видеофильмов, а также презентаций.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Контрольные работы нацелены на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение контрольных работ содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных инженерно-технических решений.

Контрольные работы проводятся для проверки степени усвоения текущего учебного материала.

Студенты выполняют 2 контрольные работы.

Каждая контрольная работа включает вопросы и задачи. Студент выбирает контрольные вопросы и задачи по таблице вариантов, соответственно последней цифре своего учебного шифра. Числовые данные к задачам берутся по предпоследней цифре своего учебного шифра из соответствующих таблиц, приведенных в конце каждого задания.

К контрольной работе даются методические указания к решению задач.

Обучаемые в часы самостоятельной работы знакомятся с заданием, изучают рекомендованную учебную литературу.

Учебные вопросы задания отрабатываются методом самостоятельного выполнения обучаемыми расчетно-графических задач.

Контроль степени усвоения учебного материала проводится методом проверки правильности выполнения обучаемыми индивидуальных заданий (контрольной работы).

Следует учитывать, что контрольная работа может быть оформлена либо письменно на бумажном носителе, либо в электронно-цифровой форме (на диске, дискете). При представлении для рецензирования контрольной работы на электронном носителе (диске, дискете) студент обязан распечатать на бумажном носителе титульный лист установленной формы и приложить к нему диск (дискету) с содержанием работы. Титульный лист подписывается студентом, на нем производится регистрация работы. На титульном листе преподавателем проставляется отметка о допуске к защите и приводится рецензия контрольной работы.

Все отмеченные рецензентом ошибки должны быть исправлены, а сделанные указания выполнены.

К дифференцированному зачету студент допускается только после получения зачета по контрольным рабо­там.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

Целями проведения лабораторных работ являются:

· установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории;

· обучение студентов умению анализировать полученные результаты;

· контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса;

· обучение навыкам профессиональной деятельности.

Цели лабораторного практикума достигаются наилучшим образом в том случае, если выполнению эксперимента предшествует определенная подготовительная внеаудиторная работа. Поэтому преподаватель обязан довести до всех студентов график выполнения лабораторных работ с тем, чтобы они могли заниматься целенаправленной самостоятельной работой.

Перед началом лабораторного занятия преподаватель должен удостовериться в готовности студентов к выполнению лабораторной работы путем короткого собеседования и проверки наличия у студентов журналов лабораторных работ.

В методических указаниях к лабораторным работам по учебной дисциплине «Инженерная геология», разработанных на кафедре, даются общие теоретические сведения по темам, описания лабораторных установок и методика проведения работ.

Общие теоретические сведения, представленные в каждой ра­боте, даны кратко и освещают содержание темы только в пре­делах данной лабораторной работы.

В описаниях лабораторных установок приведены их схемы и порядок работы на установках.

В методических указаниях установлен порядок выполнения лабораторных работ, приведены жур­налы измерений и обработки получаемых данных. Методика составлена с учетом самостоятельного выполнения студентами лабораторных работ на установках под руководством преподавателя.

Работы рекомендуется выполнять в той последовательно­сти, в которой они написаны, по­тому что некоторые работы основываются на данных, полу­ченных в предыдущей работе.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

По дисциплине «Инженерная геология» устанавливается следующий порядок проведения промежуточной аттестации.

При промежуточной аттестации студентов устанавливаются оценки:

- по дифференцированным зачетам: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

Рекомендуемые критерии оценок:

«Отлично» заслуживает студент, показавший глубокий и всесторонний уровень знания дисциплины и умение творчески выполнять задания, предусмотренные программой.

«Хорошо» заслуживает студент, показавший полное знание дисциплины, успешно выполнивший задания, предусмотренные программой.

«Удовлетворительно» заслуживает студент, показавший знание дисциплины в объеме, достаточном для продолжения обучения, справившийся с заданиями, предусмотренными программой.

«Неудовлетворительно» заслуживает студент, обнаруживший значительные пробелы в знании предмета, допустивший принципиальные ошибки при выполнении заданий, предусмотренных программой.

Если студент явился на зачет или экзамен и отказался от ответа, то ему проставляется в ведомость «не зачтено» или «неудовлетворительно».

Аналогичные правила могут быть заложены в программы компьютерного тестирования.

При контроле знаний в устной форме преподаватель использует метод индивидуального собеседования, в ходе которого обсуждает со студентом один или несколько вопросов из учебной программы. При необходимости могут быть предложены дополнительные вопросы, задачи и примеры.

По окончании ответа на вопросы преподаватель объявляет студенту результаты сдачи зачета. При удовлетворительном результате в зачетную ведомость, зачетную книжку и зачетно-экзаменационную карточку вносится соответствующая оценка.

Результаты текущего контроля успеваемости могут быть использованы для выставления зачета по дисциплине.

Критерии для определения оценок

а) Теоретический вопрос:

«Отлично» - полный и точный ответ;

«Хорошо» - полный ответ с не существенными неточностями в определениях;

«Удовлетворительно» – полный ответ, существенные неточности в определениях;

«Неудовлетворительно» – нет полного ответа на теоретический вопрос.

б) Практическое задание:

«Отлично» - задания выполнено полностью правильно;

«Хорошо» - задания выполнено полностью, оформлено неаккуратно;

«Удовлетворительно» - задания выполнено полностью, но в отчете незначительные ошибки, не влияющие на конечный результат;

«Неудовлетворительно» – задание не выполнено или допущены ошибки, существенно влияющие на результат.

в) общая оценка за экзамен:

Образец лекций

«Инженерная геология»

Введение

1. Программа и задачи курса

2. Инженерная геология как наука. История возникновения и развитие, системный подход.

Инженерная геология – наука, которая связывает с геологической историей района строительные свойства грунтов.

Решает свои задачи. Задачи следующие:

- обоснование выбора площадки

- геологическое строение площадки

- строительные свойства грунтов (пород)

- гидрогеологические условия

- процессы внутренней динамики в районе и на площадке

- процессы внешней динамики

- влияние сооружения на окружающую среду.

В течение длительного времени все проблемы геотехники решались эмпирическим путём. Самые первые строительные нормы были изданы в древности царём Хаммурапи.

В древности или выбирали хорошие площадки (пирамиды на скале) или укрепляли основание (Вавилон).

С развитием промышленного капитализма появилась необходимость осваивать новые площадки (металлургические заводы у реки). Новые площадки выдвигали новые задачи. Начались поиски методов расчёта. Впервые решили эту задачу на основе количественных оценок у нас М.Н. Герсеванов, за рубежом – К. Терцаги.

Когда искусство превращается в науку? Когда создаются правила. С созданием механики грунтов в геотехнику вошли строгие количественные методы. Однако надежда на то, что механика грунтов станет такой же строгой наукой, как строительная механика, не оправдалась. Инженерная геология никогда не станет строгой наукой. Объясняется это следующим:

- никогда не знаем механических свойств грунтов с необходимой полнотой, и знаем их тем хуже, чем сложнее геология. Вот почему введены нормы на изыскательские работы – меньше нельзя.Сравнение с металлическим мостом: там заранее известны Е, s_доп и т.п. Нужно иметь много образцов, которые обрабатывать статистически (Д.Е. Польшин).

- неоднородность свойств грунтов и нелинейность их зависимости от нагрузок, что создаёт определённые математические трудности и заставляет в результате упрощений получать и применять грубо приближённые формулы.

- невозможность определения и учёта начальных напряжений .

- сложность прогноза изменения естественных свойств грунтов в процессе эксплуатации сооружения.

Имеет терминологию.

Может предвидеть или предсказать будущее изменение строительных свойств и геологической обстановки.

В отличие от других дисциплин, в курсе нет расчётов по формулам. Пользуемся количественными параметрами (как медицина: температура, рентген и т.д.).

3. Связь с другими дисциплинами строительного цикла

Развиваются новые области:

- разработка грунтов механизмами – сопротивление грунтов резанию.

- влияние сильных (военных) взрывов на различные грунты – необходимо знать сопротивление различных грунтов действию зарядов различной величины.

- область искусственного изменения свойств грунтов – наука особая «геотехнология».

4. Условия существования сооружения

Любое сооружение опирается на грунт или выполнено из грунта. Его конструкция и долговечность в значительной мере определяются строением верхнего слоя земной коры и происходящими в нём процессами. С другой стороны, строительная деятельность человека, преобразовывая окружающую природу, оказывает серьёзное влияние на геологическую обстановку, и, следовательно, на условия существования сооружения (закон взаимодействия).

5. Особенности грунтов

Отличие грунтов от других строительных материалов состоит в том, что, например, в отличие от бетона, с течением времени прочность грунтов понижается в 2-2,5 раза.

6. Что интересует инженера в грунтах?

Оценка окружающей обстановки и история образования грунтов показывают, что можно ожидать на различных площадках. В грунтах инженера интересуют строительные свойства.

Со свойствами грунтов и с инженерно-геологической обстановкой строителям приходится встречаться в разных отношениях.

Так, для фундаментов сооружений и их оснований решающее значение имеют прочность и сжимаемость .

Для мостов добавляется сопротивление грунтов размыву речным потоком.

Для плотин добавляется взаимодействие подземного напорного потока со скелетом грунта (подземная эрозия и суффозия).

Для тоннелей - определение давления грунта на обделку.

Для дорог – учёт климатических воздействий (промерзание и атмосферные воды).

Для подпорных стен – удержание грунтов от оползания.

Для корректировки решений механики грунтов приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из знания того, как различные геологические процессы и явления отражаются на свойствах грунтов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Внешняя и внутренняя динамика Земли.

1.1 Внутренняя динамика: дислокации (землетрясения). Платформы, геосинклинали.

Формирование технически важных свойств грунтов происходит в результате и на фоне борьбы двух мощных стихий: внешней и внутренний динами Земли. Под внутренней динамикой понимают процессы и силы, которые проявляются в виде движения и деформаций земной коры. Их называют тектоническими. Они приводят к изменению условий залегания пород, сминают их в складки, разрывают, образуют горы и крупные местные понижения поверхности. Деформации и перемещения, вызванные тектоническими силами, называют дислокацией. Проявление дислокаций в настоящее время – это землетрясения. Вначале проводились сейсмические наблюдения, потом появилась геофизика. Скорость прохождения волн различна в различных средах. Исследования позволили выделить на поверхности Земли отдельные относительно устойчивые и малоподвижные участки, которые назвали платформами, и другие участки, в которых интенсивно проявлялись в недавнем прошлом (и сейчас) тектонические процессы – геосинклинали. Примеры: Скандинавия поднимается приблизительно на 2-2,5 мм в год, Голландия и Франция опускаются, южнее Волгограда идёт линия непрерывного опускания Русской платформы, Кавказские горы, наоборот, поднимаются (4-5 км за четвертичный период).

1.2. Внешняя динамика: денудационные процессы.

В основе процессов внешней динамики Земли лежит энергия Солнца. Они появляются в виде действия осадков, ветра, рек, морей, ледников и т.п. Все эти агенты ведут к выветриванию, разрушению горных пород и к переносу их на низкие места, к сглаживанию земной поверхности. Соответствующее явление изменения земной коры называется денудационным процессом.

2. Происхождение пород.

3 типа: изверженные, осадочные и метаморфические.

2.1. Изверженные породы относятся к категории скальных. Их отличает высокая прочность (100 и 1000 кгс/см2). Они практически несжимаемы. Однако из-за температурных процессов (оболочка растрескивалась), тектонических процессов все изверженные породы получают трещины, т.е. представляют собой кладку из сухих блоков. Ещё хорошо, если постель горизонтальна. В трещинах может быть вода, они могут быть заполнены рыхлыми породами, продуктами выветривания. В местах имеющихся трещин при насыщении водой могут возникать огромные гидростатические напоры. В результате сопротивление сдвигу по трещинам резко падают и могут происходить огромные скальные оползни.

2.2. Осадочные породы образуются из продуктов разрушения других пород, жизнедеятельности организмов и растений, в результате химических реакций, а также строительной деятельности (техногенные породы). Всегда их образование происходит при температуре и давлении, имеющих место вблизи поверхности Земли. Они представляют собой материалы любого происхождения, выпадающие из водной или воздушной среды, имеют свою структуру и текстуру, и цемент, скрепляющий вместе отдельные крупные зёрна. Большое практическое значение имеет пористость. Различают обломочные, органогенные, химические и техногенные породы. Обломочные – крупные (валуны, галька, гравий, щебень и дресва), средние (пески и песчаники), мелкие (лёсс и лессовидные суглинки), тонкие (глины с размерами частиц меньше 0,005 мм). Органогенные и химические породы – карбонатные (известняк, мергель, доломит), кремнистые (диатомит, трепел, опока), сернокислые и галоидные (гипс, ангидрит, каменная соль).

2.3. Метаморфические породы образуются в глубоких зонах земной коры, перекристаллизацией магматических и осадочных пород. Влияют высокая температура, давление и раскалённые газы. Типы метаморфизма зависят от того, какая причина играет главную роль. При региональном метаморфизме наблюдается высокая температура и гидростатическое давление, захватывающее крупные массы пород. Контактовый метаморфизм имеет местное значение, развивается вдоль контакта каналов раскалённой магмы и не меняет химический состав пород. Динамометаморфизм имеет причиной тектоническое давление, повышающее температуру. Возникающая при этом трещиноватость облегчает проникновение в породу воды, происходит перекристаллизация и рост кристаллов в определённом направлении, образуется сланцевая текстура. Гидротермальный метаморфизм характеризуется внедрением в породу нового вещества водными растворами и газовыми эманациями.

3. Региональная геология, формации и фации.

3.1. Формациями называют естественный комплекс пород, формирование которого управлялось общим для них ходом тектонических процессов. Каждая формация характеризуется определёнными специфическими связями между составом и структурой пород, с одной стороны, и, с другой стороны, тектоническим режимом и климатическими условиями местности.

Регионом называется территория, характеризующаяся определённым типом формации. Изучением геологических условий отдельных регионов занимается региональная геология. Комплекс самих пород, образовавшихся в близких физико-географических условиях, называют генетическим комплексом, а совокупность условий, которые характеризуют природную обстановку образования пород, называют фацией. Например: старичная фация, русловая фация. Понятие фации обычно применяют в пределах одного и того же возрастного горизонта, в то время как генетический комплекс не связан с возрастом породы.

Неотектоника – зона тектонических воздействий в настоящее время – движение материков (дрифт): Индия вдавливается в Азию после отделения от Австралии. В инженерно-геологических регионах выделяют инженерно-геологические районы. Например, районы морских, речных, ледниковых отложений и т.п., а в пределах районов выделяют инженерно- геологические участки, т.е. территории с совершенно одинаковыми геологическими условиями.

3.2. Диагенез – стадия формирования свойств пород (грунтов), сводится физически к двум процессам: уплотнению и цементации.

Отчего происходит уплотнение? (1) От вышележащей толщи пород и, (2) от обжатия, если грунт вышел на поверхность и потом оказался под ледником.

Отчего происходит цементация? От действия гравитационных сил (Ньютон) и от электрических сил. В масштабе частиц силы Ньютона ничтожно малы, поэтому электрические силы лежат в основе процесса цементации (действуют на чрезвычайно малом расстоянии). На поверхности частиц, благодаря растворам солей, проявляются электростатические силы (ионы, катионы и анионы).

Цементация – процесс электростатического взаимодействия частиц, который сопровождается участием ионов растворённых в воде частиц. Происходит различно:

- коллоидно-химический тип (как магнит),

- два вещества перестраивают свои кристаллические решётки и создают единую непрерывную цепь атомов, называемую кристаллизационно-цементационными связями.

Морская вода – промежуточный тип связи, когда есть стремление к упорядочению, т.е. к положению с минимумом потенциальной энергии.

4. Основные типы грунтов и особенности строения грунтовых толщ.

4.1. Строители делят грунты на скальные и нескальные. Деление условное – как взбалтывать. Есть породы, которые в сухом состоянии подобны камню, например глинистый сланец. В СНиПе есть формльное определение полускальной породы: это такая порода, которая в отсутствии воды представляет собой типичную скальную породу, а при воздействии воды либо распадается, либо растворяется (гипс).

4.2. Все нескальные грунты всегда осадочного происхождения. Все магматические и метаморфические – скальные. Все нескальные породы образовались из скальных в результате выветривания. Элювием в генетическом отношении называют всякий нескальный и неперемещённый грунт (иногда неплохой).

Какой грунт элювий? Надо исследовать на сжимаемость и прочность.

Грунты, которые откладываются на новом месте, называются перемещёнными . Они рыхлые и слабые на большие глубины. Они наиболее плохие. И среди перемещённых грунтов самые неприятные – органические грунты . Чисто органические грунты образуются из остатков гниющих растений и животных (торф). Органические примеси, если их много, ухудшают свойства грунтов.

4.3. Если грунтовая толща однородна и изотропна, то уверенно применяют расчётные методы и гораздо больше доверия геологической разведке и лабораторным испытаниям. К сожалению, грунты редко бывают однородными. Самые однородные по составу – лёссы и окаменелые глины, но они боятся воды. На расстоянии 30 см свойства грунтов меняются в 1,5 – 2 раза. К неоднородности свойств добавляется геологическая неоднородность, положение границ, типы грунтов. Различают правильные параллельные и однородные грунты в пределах границ и беспорядочные отложения. В этом случае расчёты мало чего стоят и чрезвычайно неточные данные геологии, разведка и испытания не вносят ясность. В этом случае успехи механики грунтов и геологии остановились как перед барьером. Такие профили образуются когда река меандрирует. Метод оценки таких профилей предложил К.Терцаги: это пенетрация : когда сопротивление грунта забивке определяется отказом.

5. Основные строительные категории грунтов.

5.1. Крупнообломочные – трудно разрабатывать, цементация невозможна, сваи не идут.

5.2. Песчаные. Песок (крупный и мелкий): как объект производства работ и с точки зрения основания. Песок в откосе котлована – главным образом песок водонасыщенный. Вода стремится вытечь и оказывает на песок гидродинамическое действие. Если песок рыхлый и мелкий, то он течёт вместе с водой, следовательно инженеру надо знать крупность и плотность песка. С точки зрения забивки свай: если песок рыхлый, то идёт уплотнение окружающего грунта; если песок плотный, то свая ломается, т.к. встречает песок, идущий снизу. Сваи можно забивать только в рыхлые пески.

5.3. Пылеватые и глинистые грунты (глины, суглинки и супеси).

5.4. Пылеватые и глинистые грунты, прошедшие стадию раннего метаморфизма (алевролит – пылеватый, аргиллит – плотная, сцементированная кремнезёмом твёрдая глинистая порода, нет пластичности).

5.5. Ил – нет термина для грунтового основания. В СНиПе илом называют свежевыпавший глинистый осадок с влажностью выше предела текучести.

5.6. Торф – чрезвычайно сжимается, приблизительно в 2 раза. При низких напряжениях обладает большой упругостью. Способ выторфовывания – на торф отсыпают насыпь, потом бурят скважины и взрывают – торф выжимается.

5.7. Лёссы и лессовидные суглинки. Крупнопористый грунт из мелких пылеватых частиц. Типы цемента: глинистый и карбонатный. Просадка – отличается от осадки тем, что идёт катастрофически быстро.

5.8. Деградированный лёсс – т.е. лёсс, потерявший свою макропористую структуру (пылеватый суглинок).

5.9. Окаменелые глины – известковистые глины (мергели), сверхплотные глины (аргиллит).

5.10. Ленточные глины – характерны для северных районов (С.-Петербург, Новгород, Вологда). Имеют характерную структуру.

6. Основы гидрогеологии.

Вода – минерал. Классификация, закон движения подземных вод, коэффициент фильтрации, требования к питьевой и промышленной воде, агрессивность к бетону и металлу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В связи с тем, что решения механики грунтов неточные, приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из того, что нам известно об истории происхождения и формирования грунтовых оснований. Геологи работают сдельно (от глубины и прочности). Нужны тщательность и бдительность, т.к. нужно учитывать возможную недобросовестность.

Для характеристики инженерно-геологических условий строительства важно чётко определить геологическое задание. Должны быть освещены:

1) Строение верхней части грунтовой толщи, участвующей, так или иначе, в работе сооружения. Назовём эту часть толщи активной . Активная толща имеет два слоя: прорезаемый фундаментом и подстилающий фундамент. Прорезаемая толща определяет собой условия производства работ, устойчивость против размыва и устойчивость против выпирания, т.к. является пригрузкой основания. Подстилающий слой, или собственно основание, определяет собой осадки сооружения и своей прочностью лимитирует предельную нагрузку на основание или несущую способность. Существует правило – сжимаемая толща примерно равна двойной ширине фундамента. Глубина бурения назначается из максимально возможного и из предыдущего опыта, примерно 2,5 – 3 ширины фундамента.

2) Типы и свойства грунтов, входящих в активную толщу.

3) Грунтовые воды активной толщи.

4) Тектоническая характеристика и современные геологические процессы в районе строительства.

Кроме того, обычно попутно освещаются при изысканиях такие вопросы, как: климат, рельеф местности, характер поверхностного стока, т.к. от этого существенно зависит организация работ (управление строительством).

2. Анализ результатов инженерно-геологических исследований даёт возможность рекомендовать тип фундамента и возможную глубину его заложения.

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

7. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 2002.

8. Шульгин Д.И. Инженерная гелогия для строителей железных дорог. – М.: Желдориздат, 2002.

Дополнительная литература

9. Седенко М.В. Геология, гидрогеология и инженерная гелогия. – Минск: Высшая школа, 1975.

10. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1982.

11. Справочник по инженерной геологии. – М.: Недра, 1981.

12. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 1982.

МАТЕРИАЛЫ ТЕКУЩЕГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Вопросы для письменного ответа по контрольной работе

1. Объясните значение инженерной геологии для проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог, учитывая их протяженность и природные условия.

2. Опишите минералы (табл. 1) и горные породы (табл. 2), отвечая на вопросы, помещенные в примечаниях к этим таблицам. .

3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, знание которых необходимо для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений (табл. 3).

4. Перечислите методы определения абсолютного и относи- тельного возрастов пород. Пользуясь данными табл. 4 и 5, назовите эры и периоды геологической истории Земли.

5. Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов). Приведите схемы нарушения форм залегания пород (табл. 6). Покажите зависимость силы землетрясения от геоморфологического строения участка, состава и обводненности пород.

6. Объясните сущность процессов внешней динамики Земли (экзогенных процессов). Опишите эти процессы (табл. 7) и возможные защитные мероприятия.

7. Приведите классификацию подземных вод. Опишите фазовые состояния воды в породах, а также условия залегания и движения подземных вод (табл. 8).

8. Сформулируйте основной закон фильтрации подземных вод. Опишите методы определения коэффициента фильтрации и расхода плоского потока подземных вод. Назовите требования к питьевой воде. Объясните причины агрессивности воды к бетону и металлу.

9. Опишите методы инженерно-геологических исследований (табл. 9).

Таблица 1

Исходные данные к описанию минералов

Таблица 2

Исходные данные к описанию пород

Примечание . В описании пород указать: происхождение, минералогический состав, структуру, текстуру, цвет, реакцию с HCl, практическое применение.

Таблица 3

Исходные данные к описанию строительных свойств отложений

Таблица 4

Исходные данные к вопросу определения возраста пород

Таблица 5

Геохронологическая таблица

Таблица 6

Исходные данные к описанию форм дислокаций пород

Примечание . При совпадении форм дислокаций следует принимать следующую по порядку форму дислокации.

Таблица 7

Исходные данные к описанию процессов внешней динамики

Таблица 8

Исходные данные к вопросу о состоянии

и условиях залегания воды в горных породах

Таблица 9

Исходные данные к описанию методов

инженерно-геологических изысканий

ТЕСТЫ1

1.Основные строительные свойства грунтов включают ли плотность сложения и

степень влажности грунтов ?

1 Да.

2 Нет.

2. К какой эре геологической истории Земли относится Палеогеновый период ?

1 Мезозойской.

2 Протерозойской.

3 Палеозойской.

4 Кайнозойской.

3. Относится ли извержение вулканов к процессам внешней динамики Земли ?

1 Да.

2 Нет.

4. Изменяются ли строительные свойства осадочных пород под влиянием

метаморфизма ?

1 Улучшаются.

2 Ухудшаются.

5. Сжимаемость лессов при замачивании зависит ли от их степени влажности ?

1 Да.

2 Нет.

6. Назовите известную Вам максимальную глубину бурения скважины .

1 16 км

2 8 км

3 5 км

7. Имеет ли размерность коэффициент пористости ?

1 Да.

2 Нет.

8. В каком из двух предельных состояний грунта активном или пассивном

величина бокового давления будет больше ?

1 В активном состоянии.

2 В пассивном состоянии.

9. Является ли элювий (el) оставшимся на месте образования продуктом

современного выветривания горных пород ?

1 Да.

2 Нет.

10. Влияет ли геологическое строение на величину активной толщи ?

1 Да.

2 Нет.

ТЕСТЫ 2

1. Является ли карстовый процесс формой химического выветривания карбонатных пород?

1 Да.

2 Нет.

2. Начинается ли активная толща непосредственно под подошвой фундамента?

1 Да.

2 Нет.

3. Сколько процентов глинистых частиц должно содержаться в грунте, чтобы он назывался глиной ?

1 30 %.

2 20 %.

3 30 %.

4. Возможны ли землетрясения на платформах ?

1 Да.

2 Нет.

5.Зависят ли от влажности пылевато-глинистых пород их прочностные и деформативные свойства ?

1 Зависят.

2 Не зависят.

6. Обладают ли мелкие пески свойствами вязкости ?

1 Обладают.

2 Нет.

7. Может ли величина коэффициента пористости грунта быть больше единицы ?

1 Да.

2 Нет.

8. Относится ли прочность и сжимаемость грунтов к основным строительным свойствам ?

1 Да, относится.

2 Нет, не относится.

9. Для данного песка ( известны наименование, степень влажности и плотность сложения ) зависит ли предельный угол заложения откоса от высоты откоса ?

1 Зависит.

2 Нет.

10.К какой эре относится Пермский период геологической истории ?

1 Палеозойской.

2 Кайнозойской.

3 Архейской.

4 Мезозойской.

11. Является ли карстовый процесс формой химического выветривания карбонатных пород?

1 Да.

2 Нет.

12. Начинается ли активная толща непосредственно под подошвой фундамента?

1 Да.

2 Нет.

13. Сколько процентов глинистых частиц должно содержаться в грунте, чтобы он назывался глиной ?

1 30 %.

2 20 %.

3 30 %.

14. Возможны ли землетрясения на платформах ?

1 Да.

2 Нет.

15.Зависят ли от влажности пылевато-глинистых пород их прочностные и деформативные свойства ?

1 Зависят.

2 Не зависят.

16. Обладают ли мелкие пески свойствами вязкости ?

1 Обладают.

2 Нет.

17. Может ли величина коэффициента пористости грунта быть больше единицы ?

1 Да.

2 Нет.

18. Относится ли прочность и сжимаемость грунтов к основным строительным свойствам ?

1 Да, относится.

2 Нет, не относится.

19. Для данного песка ( известны наименование, степень влажности и плотность сложения ) зависит ли предельный угол заложения откоса от высоты откоса ?

1 Зависит.

2 Нет.

20.К какой эре относится Пермский период геологической истории ?

1 Палеозойской.

2 Кайнозойской.

3 Архейской.

4 Мезозойской.

21. Происходит ли в монолитных гранитах приращение сейсмической балльности?

1 Нет.

2 Да.

22. Назовите размеры глинистых частиц.

1 < 0,002 мм

2 < 0,05 мм

3 < 0,005 мм

23.Обладают ли осадочные породы вязкостью, как жидкое тело?

1Нет.

2 Да.

24.Неогеновый период геологической истории развития Земли к какой эре относится ?

1 Мезозойской.

2 Кайнозойской.

3 Протерозойской.

4 Архейской.

25.Какие из названных ниже пар свойств грунтов относятся к основным строительным свойствам ?

1 Сжимаемость и прочность.

1 Влажность и пористость

3 Степень влажности и плотность.

26. Влияет ли положение уровня грунтовых вод на величину активной толщи грунтов ?

1Да.

2 Нет.

27. Можно ли с помощью дренажа осушать глинистые грунты ?

1 Да.

2 Нет

28. Необходимо ли дополнительное деформативное условие поперечного сжатия для наступления в грунте пассивного предельного состояния ?

1 Да.

2 Нет.

29. Назовите рыхлые отложения продуктов выветривания пород перемещенные на более низкие участки склонов под влиянием силы тяжести и смыва дождевыми водами ?

1 Делювий (dl)

2 Элювий (el)

30. Расчеты осадок сооружений позволяют определить саму величину осадки или только порядок этой величины ?

1 Саму величину осадки.

2 Порядок величины.

31. Изменяются ли строительные свойства магматических пород от действия метаморфизма ?

1 Улучшаются.

2 Ухудшаются.

32. Образуются ли плывуны в глинистых грунтах ?

1 Да.

2 Нет.

33. Степень влажности осадочных пород может быть больше единицы ?

1 Да.

2 Нет.

34. Назовите примерный возраст планеты Земля .

3,5 млрд. лет .

5 млрд. лет .

35. Приводят ли тектонические движения земной коры к нарушению условий залегания пород ?

1Да.

2 Нет.

36. Увеличивается или уменьшается прочность грунтов откосов и склонов с течением времени ?

1 Прочность увеличивается .

2 Прочность уменьшается .

37. Назовите величину активной толщи под сооружением при ширине фундамента B ?

1 0,5 B.

2 B.

3 1,5 B.

4 (2,0-2,5) B.

38. Относится ли пористость к основным строительным свойствам грунтов ?

1 Да.

2 Нет.

39. Возможно ли выполнить силикатизацию глинистых пород ?

1 Нет.

2 Да.

40. Меловой период геологической истории к какой эре относится ?

1 Кайнозойская.

2 Архейская.

3 Протерозойская.

4 Мезозойская.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

1. Виды воды в грунтах.

2. Геологическая работа рек. Донная и береговая эрозия. Формирование речных долин и цикличность их развития.

3. Согласное и несогласное залегание слоев.

4. Виды воды в грунтах.

5. Геологическая работа рек. Донная и береговая эрозия. Формирование речных долин и цикличность их развития.

6. Согласное и несогласное залегание слоев.

7. Основные законы движения подземных вод. Законы Дарси и Шези-Краснопольского. Понятие о коэффициенте фильтрации и методах его определения.

8. Эоловые формы рельефа. Эоловые отложения: пески, лесс. Строительная оценка эоловых отложений.

9. Классификация породообразующих минералов.

10. Методы определения коэффициента фильтрации.

11. Инженерно-строительные свойства делювия.

12. Суффозия. Условия возникновения.

13. Классификации подземных вод.

14. Расчет водопритока к дренажным сооружениям.

15. Изменение свойств горных пород при замерзании и оттаивании. Пучины.

16. Плывуны.

17. Режим грунтовых вод в районах многолетней мерзлоты. Наледи, гидролакколиты, термокарст.

18. Условия равновесия пород на склонах.

19. Механическая работа ледников, ледниковые отложения.

20. Артезианские бассейны.

21. Строительные свойства аллювиальных отложений.

22. Селевые потоки.

23. Межпластовые безнапорные и напорные воды.

24. Оползни, причины возникновения, меры борьбы.

25. Деятельность моря, абразия. Перемещение береговых насосов.

26. Овраги. Селевые потоки. Строительные свойства пролювия.

27. Магматические породы. Классификация, строение.

28. Абсолютный возраст горных пород.

29. Относительный возраст пород и методы его определения.

30. Строительная классификация грунтов.

31. Типы метаморфизма.

32. Классификация осадочных пород, их структура и текстура.

33. Грунты как многокомпонентные системы.

34. Гипотезы происхождения Земли.

35. Колебательные, складчатые и разрывные движения земной коры.

36. Геохронологическая шкала.

37. Физические свойства грунтов.

38. Формы залегания магматических пород.

39. Микросейсмическое районирование строительной площадки.

40. Лабораторные и полевые методы определения коэффициента фильтрации.

41. Формы залегания магматических пород.

42. Микросейсмическое районирование строительной площадки.

43. Лабораторные и полевые методы определения коэффициента фильтрации.

44. Геологическая работа ветра. Эоловые отложения и их строительные свойства.

45. Строение и температурный режим в многолетнемерзлых грунтах.

46. Задачи изысканий.

47. Консистенция глинистых грунтов.

48. Стадийность оползневых процессов и методы определения устойчивости откосов.

49. Химический состав подземных вод.

50. Закономерности формирования морских отложений.

51. Интенсивность землетрясений.

52. Воды районов многолетней мерзлоты.

53. Классификация осадочных пород.

54. Водные свойства грунтов.

55. Инженерно-геологические карты.