Контрольная работа по дисциплине "Геология"

Вариант 8

1. Основные геолого-генетические типы грунтов.

Грунты — горные породы, являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека и используемые как основание, среда или материал для возведения сооружений.

По происхождению (генезису) горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические. Магматические (изверженные) породы, образовавшиеся в результате застывания магмы, имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты. Осадочные породы, образовавшиеся в результате разрушения (выветривания) горных пород и осаждения продуктов выветривания из воды или воздуха, могут быть скальными и нескальными. Метаморфические породы — это претерпевшие изменения под влиянием высоких температур и больших давлений магматические и осадочные породы; характеризуются они наличием жестких, преимущественно кристаллизационных связей и классифицируются как скальные грунты.

Осадочные грунты по своему происхождению делятся на континентальные и морские отложения. При этом к морским относятся отложения современных и древних морей. Древние морские отложения — это мелы, песчаники, известняки, доломиты, мергели, юрские и девонские глины и др.

В зависимости от возраста грунты относят к различным геологическим системам. Самыми молодыми осадочными грунтами являются отложения четвертичной системы (Q). Более древние грунты относятся к следующим системам: неоген (N), палеоген (P), меловая (К), юрская (J), триасовая (Т), пермская (Р), каменноугольная (С), девонская (D), силурийская (S), ордовикская (О), кембрийская (С).

В инженерной деятельности чаще используются четвертичные осадочные грунты, которые подразделяются на генетические типы.

Грунты, как правило, являются трехфазными системами и состоят из твердых частиц, поры между которыми заполнены водой и газом. Строительные свойства грунтов определяются минералогическим и гранулометрическим составом, структурой, текстурой и состоянием в природном залегании.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА

Типы грунтов	Обозначение
Аллювиальные (речные отложения)	a
Озерные	l
Озерно-аллювиальные	lа
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей)	d
Аллювиально-делювиальные	ad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунты	L
Гляциальные (ледниковые отложения)	g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)	f
Озерно-ледниковые	lg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)	е
Элювиально-делювиальное	ed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)	p
Аллювиально-пролювиальные	ap
Морские	m

 

При изучении состава грунтов выделяют четыре основные группы образований: первичные минералы — кварц, полевые шпаты, слюды и др.; глинистые (вторичные) минералы, образовавшиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических пород; соли — сульфаты (гипс, ангидрит и др.), карбонаты (кальцит, доломит и др.), галоиды; органические вещества.

Под структурой грунта понимают размер, форму и количественное соотношение слагающих его частиц, а также характер связи между ними. Размер частиц и их количественное соотношение в грунте определяют на основе гранулометрического (зернового) анализа. Содержание каждой фракции выражается в процентах от массы высушенной пробы грунта. По характеру структурных связей выделяют грунты с жесткими (кристаллизационными) связями и грунты с водно-коллоидными связями [2]. Кристаллизационные связи развиты в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных породах, т.е. в скальных грунтах. Водно-коллоидные связи характерны для глинистых грунтов.

Под текстурой грунтов понимают пространственное расположение элементов грунта с разным составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте (например, слоистые текстуры песчано-глинистых грунтов). Текстурные особенности грунтов определяют пути фильтрации воды, интенсивность и направление деформаций сдвига массива грунта.

 

 

 

 

 

 

 

2. Гранулометрический состав осадочных грунтов.

Определение гранулометрического состава заключается в установлении процентного содержания в грунте по массе частиц того или иного размера. Изменение размеров частиц или обломков, из которых состоят различные грунты, в сильной степени сказывается на физических, механических и других свойствах грунтов.

В зависимости от преобладающего размера обломков различают следующие обломочные несцементированные грунты: крупнообломочные, пески, супеси, суглинки и глины.

Большое внимание уделяется классификации обломков осадочных пород (грунтов) по их размерам.

В строительстве грунты подразделяют по размерам частиц на четыре фракции: гравийную (и галечниковую), песчаную, пылеватую и глинистую.

Гравийные (размером 2... 10 мм) и галечниковые (размером 10...200 мм) частицы представляют собой окатанные, а если не окатанные, то соответственно дресвяные и щебенистые обломки горных пород, не обладающих связностью в сухом состоянии. Водопроницаемость таких частиц достигает более 100 м/сут; капиллярное поднятие и перемещение воды отсутствует. Наличие этих частиц в грунте в количестве более 30 % придает ему скелетность, прочность и устойчивость. Минералогический состав частиц различный.

Песчаные частицы (размером 2,00...0,05 мм) представляют собой обычно окатанные обломки минералов, реже — обломки пород. Такие частицы легко обнаруживаются в породе при визуальном осмотре. Песчаные частицы не обладают связностью в сухом состоянии и не набухают в воде. Водопроницаемость их значительна, капиллярное поднятие невелико. Усадка, пластичность и липкость отсутствуют.

В производственных условиях при разработке гравийных месторождений или дроблении каменных материалов и рассеве этих материалов на отдельные фракции границей между гравийными (дресвяными) и песчаными частицами принято считать не 2, а 5 мм, поскольку процесс просеивания частиц через грохоты с отверстиями 5 мм при получении песчаных фракций происходит значительно быстрее и производительнее, чем через грохоты с отверстиями 2 мм.

Пылеватые частицы (размером 0,050...0,001 мм) по минеральному составу представляют собой чистый кварц, реже — полевые шпаты и другие минералы. Пылеватые частицы состоят обычно из аморфной кремниевой кислоты. Пылеватые частицы характеризуются очень слабой связностью в сухом состоянии, в воде не набухают или же набухают очень незначительно, непластичны, способны в относительно короткое время поднимать по капиллярам воду на высоту до 3 м. Пылеватые частицы отличаются от песчаных способностью легко переходить в плывунное состояние. Водопроницаемость грунтов, состоящих из пылеватых (особенно мелких пылеватых) частиц, крайне незначительна.

Глинистые частицы (размером менее 0,001 мм) являются наиболее активной тонкодисперсной частью грунтов и представляют собой в большинстве случаев смесь минералов каолинита, монтмориллонита, гидрослюд, гидроксидов железа и марганца, кварца, а также тонких частичек гумусовых веществ. Грунты, содержащие в большом количестве глинистые частицы, практически водонепроницаемы, обладают большой влагоемкостью и сильно набухают в воде. Пластичность, липкость, набухание, водоудер-живающая и адсорбционная способности глинистых частиц проявляются в очень сильной степени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Процессы, связанные с деятельностью подземных вод. Суффозии, лессовый карст, плывуны, оползни, обвалы.

К подземным водам относятся все природные воды, находящиеся под поверхностью Земли в подвижном состоянии. Вопросы происхождения, движения, развития и распространения подземных вод являются предметом изучения специальной отрасли геологической науки - гидрогеологии (греч. "гидро" - вода). Подземные воды тесно связаны с водой атмосферы и наземной гидросферы - океанами, морями, озерами, реками. В природных условиях происходит непрерывное взаимодействие этих вод, так называемый гидрологический круговорот.

Рассмотрим следующие процессы, связанные с деятельностью подземных вод:

СУФФОЗИЯ

Суффозией называется подземный размыв горных пород фильтрующейся водой и вынос мелких частиц. В отличие от карста, здесь нет растворения, т.е. это процесс механический.

Условия образования:

1. Неоднородность породы, при которой  возможно передвижение более  мелких частиц среди более  крупных и их вынос. В основном разнозернистые пески.

2. Высокие градиенты потока, которые  вызывают высокие скорости движения  подземных вод.

3. Наличие области выноса –  выхода водоносного горизонта  на поверхность, различных стенок  карьеров, котлованов и т.д.

На равнине суффозия никогда не образуется.

ПРОСАДКА ЛЕССОВЫХ ПОРОД

Просадкой называется уменьшение объема лессовых пород при замачивании.

Лессовые породы широко распространены в южной части Европейской части Европейской части России, в Средней Азии, Сибири. Они залегают, как правило, с поверхности земли и имеют мощность иногда до 100 м. В Прикаспийской низменности лессовые породы имеют уникальные условия залегания, не встречающиеся на земном шаре нигде. Здесь они перекрыты морскими осадками хвалынской трансгрессии.

Характерной особенностью лессов является их высокая пористость и наличие солей, которые образуют слабые структурные связи, разрушающиеся при замачивании.

Разрушение это протекает очень быстро, и при этом происходит оседание поверхности земли, а если на подобном участке находится сооружение – его деформация. Особенно часто деформации происходят от неравномерного увлажнения под зданием.

Величина просадки зависит от суммарной мощности грунтов и их свойств. По СНиПу просадочные толщи подразделяются на два типа в зависимости от проявления просадки от собственного веса:

II тип – это грунты, у которых просадка от собственного веса более 5 см.

Iтип – у которых суммарная просадка менее 5 см и в основном возникает от воздействия веса сооружения.

II тип просадочности более опасный, чем первый.

Основными характеристиками просадочности, которые используются при расчетах сооружений, являются относительная просадочность и начальное просадочное давление.

ПЛЫВУНЫ

Плывунами называется насыщенный водой грунт, который при вскрытии его приобретает свойства текучего тела. Такими свойствами могут обладать пески, глинистые пески, супеси, т.е. плывуны – это не какой-то определенный тип грунта, а его особое состояние при насыщении водой.

Плывуны осложняют проходку котлованов, горных выработок, ведение строительных работ, из-за того, что происходит заиливание этих выемок.

Пример – строительство лыжного трамплина на Ленинских горах в Москве, когда уже после строительства трамплина надо было провести уполаживание откоса в нижней части. После вскрытия плывунных песков они устремились в выемку с большой скоростью, полностью залив экскаватор.

Очень часто плывуны приходят в движение от вибрации.

ОПОЛЗНИ

Оползнями называется смещение грунтов по склону под действием силы тяжести и при участии поверхностных и подземных вод.

Они широко распространены на склонах долин рек, берегов морей. Кроме того, они часто возникают в откосах котлованов, траншей, других искусственных выемок.

Оползни имеют громадное значение для строительства, т.к. часто являются причиной разрушения зданий, сооружений, железных и автомобильных дорог и т.д.

При изучении оползней различают следующие элементы оползневого склона:

1. Поверхность скольжения, по которой  происходит отрыв и скольжение  оползня.

2. Подошва оползня – линия  пересечения поверхности смещения  со склоном (базис оползня).

3. Бровка срыва – участок, где  произошел отрыв оползня.

4. Оползневое тело – весь  массив оползня.

5. Оползневые террасы – которые  образуются при ступенчатом движении  оползня.

ОБВАЛ

Обвал это отрыв и падение масс горных пород вниз со склонов гор под действием силы притяжения на землю.

Обвалы возникают на склонах речных берегов и долин, в горах, на берегах морей.

Причиной образования обвалов является нарушение равновесия между сдвигающей силой тяжести и удерживающими силами.

Оно вызывается: