Контрольная работа по "Геологии"

В природных условиях лессовые породы отличаются тем, что частицы  в них находятся в агрегированном состоянии. Высокая истинная дисперсность, выраженная в преимущественном преобладании пылеватых частиц, сильная агрегированность глинистых и коллоидных частиц, наличие  кальцита в значительных количествах  создают благоприятные условия  для развития в лессовых породах  просадочных явлений.

Элювиальные глинистые грунты образуются в результате разложения различных пород и накопления на месте разрушения — в коре выветривания — глинистых продуктов  указанного разложения (разрушения). По гранулометрическому составу среди  этих отложений встречаются разновидности  от высокодисперсных глин до неравномерно зернистых супесей, содержащих различное  количество грубообломочных включений.

Для толщ элювиальных глинистых  фунтов в вертикальном разрезе характерен постепенный переход к материнским  породам. Формы залегания весьма разнообразны и своеобразны: гнездовые, карманообразные, плащеобразные и  др.

Протяженность указанных  форм очень изменчива, иногда носит  прерывистый характер. Мощность колеблется от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Толщи элювиальных  глинистых грунтов обычно лишены слоистости, которая может наблюдаться  только, как реликт слоистой текстуры материнской породы. Окраска глин весьма разнообразна: от белой, желтоватой, зеленоватой до красной и пестрой. Растительные остатки и органическое вещество практически не встречаются. Минералогический состав элювиальных  глин различен, он определяется главным  образом тем составом, которым  обладали исходные материнские породы, а также характером и степенью развития процессов их выветривания. В результате в зависимости от длительности выветривания формируются  различной, иногда значительной, мощности глинистые толщи соответствующего состава — каолинитовые, галлуазит-каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые или  смешанного состава. Именно среди глин этого генетического типа достаточно часто встречаются обычно редкие мономинеральные разности. Элювиальные  глины характеризуются различными инженерно-геологическими свойствами. Еще большим разнообразием отличаются такие петрографические разности элювиальных  глинистых отложений как суглинки и супеси в силу чрезвычайной изменчивости, а также количества и вида глинистых  минералов в их составе. Особенно ярко это проявляется в таком  их свойстве как пластичность. Покажем  это на примере «чистых» элювиальных  глин: наиболее пластичные их разности формируются при разложении осадочных  глинистых и основных изверженных, чаще эффузивных, пород. При разложении кислых пород обычно образуются слабопластичные  глины, главным образом, каолинитового  состава. Пластичность других петрографических разностей элювиальных глинистых  пород обусловлена также наличием и количеством песчаной, пылеватой  и грубообломочной фракций. Прочность  элювиальных глинистых пород  во много раз меньше, чем в исходных материнских породах.

Элювиальные образования - почвы. В современном почвоведении под  почвой понимается поверхностный слой земной коры, несущий растительность суши и обладающий плодородием. Почвы  развиваются иногда в верхней  части коры выветривания, но чаще в  областях умеренного влажного климата  почвенный покров отождествляется  с маломощной корой выветривания. Почвы характеризуются тремя  отличительными признаками:

• следы корневой деятельности;
• зональность (почвенные горизонты);
• почвенные текстуры (макро- и микро-).

Следы корневой деятельности объединяют собственно корневые остатки  и прикорневые образования (ризоконкреции). Однако сохранность корневых структур во многих типах почв невысокая. Более  того можно отметить, что большинство  палеопочв не содержит очевидных  корневых остатков. Элювиальный горизонт (до 50см) светло-серый белесый сложен тонкодисперсным кремнеземом, многие компоненты из которого вынесены.

 

 

 

 

 

 

 

Задание 4

Охарактеризуйте одну из форм дислокаций горных пород, взятую в соответствии с номером  варианта из табл. 3.6. Необходимо дать характеристику дислокации, привести схематический  рисунок и оценить её влияние  на условия строительства различных  сооружений.

Форма дислокации горных пород-грабен.

Разрывные дислокации образуются в результате интенсивных тектонических  движений, сопровождающиеся разрывом сплошности пород и смещением  слоев относительно друг друга. Амплитуда  смещения может быть от нескольких сантиметров до километров при ширине трещин до нескольких метров. К разрывным  дислокациям относятся сбросы, взбросы, грабены, горсты, сдвиги и надвиги.

Грабен (англ. graben, ров) —  дислокация, участок земной коры, опущенный  относительно окружающей местности  по крутым или вертикальным тектоническим  разломам. Грабенами называются участки  земной коры, опущенные в системе  сбросов. Сбросом называется разрывное  смещение, при котором висячее  крыло движется вниз по круто падающей плоскости смесителя в направлении, близком к вертикальному. Длина  грабенов достигает сотен километров при ширине в десятки и сотни  километров. Места обычных образований  грабенов в зонах растяжения земной коры (рифтовые зоны). Величайшая система  грабенов в Восточной Африке находится  вдоль озер Виктория, Ньяса, Танганьика. В России большой провал (грабен) образовавшийся по разломам, представляет собой котловина глубокого озера  Байкал, также известна Баргузинская впадина.

С инженерно-геологической  точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость. Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства – нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5

1.Зная  период Т и амплитуду А колебаний  сейсмической волны (табл. 3.7) вычислить  сейсмическое ускорение α и  коэффициент сейсмичности К.

Таблица 1.5

Номер варианта	Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний  сейсмической волны А, мм	Сейсмическое  ускорение α=А, мм/с²	Сила землетрясения, балл	Коэффициент сейсмичности Кs=	Инерционная сила S=Ksρ, т
2	0,95	25	1092,50	9	0,11	605

 

2.Подсчитать  сейсмическую инерционную силу  S (в т), воздействующую на сооружение при землетрясении. Массу сооружения P принимают равной 5500 т.

3.Используя  величину сейсмического ускорения  и шкалу MSK, определить силу землетрясения в баллах. Все эти данные внести в табл. 1.5.

4.По  данным о силе землетрясения  уточнить расчётную балльность  строительной площадки в районе, сложенном рыхлыми осадочными  породами с глубиной залегания  грунтовых вод до 5 м от поверхности земли и скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого аллювия.

1.  α=А= =1092,50 мм/с²

K_S = = = 0.11

2.  S=Ksρ =0,11*5500=605 т

3.  Так как сейсмическое ускорение равно 1092,50 мм/с², сила землетрясения равна 9 баллам.

4. а) расчетная балльность равна 10 баллам

    б) расчетная балльность равна 9 баллам

Участок с рыхлыми осадочными породами неблагоприятен для строительства, так как при сейсмическом сотрясении рыхлые породы энергично доуплотнятся и будут разрушать выстроенные на них здания и сооружения.

Сейсмическое ускорение, мм/с2	Сила землетрясения, балл
250-500	6
500-750	7
750-1000	8
1000-2000	9
2000-3000	10
4000-5000	11
5000-6000	12

 

 

Задание 6

Определить  коэффициент фильтрации массива  водоносных песков по результатам откачки  из одиночной скважины. Данные для  расчёта приведены в табл. 3.8.

Номер варианта	Мощность водоносного  горизонта Н, м	Дебит скважины Q, м³/сут	Понижение уровня воды в скважине S, м	Радиус влияния  скважины R, м	Радиус скважины r, м
2	18	809	4	114	0,3

 

Коэффициент фильтрации определим  по формуле Дюпюи:

Q= πkф (Н2 - h2)/(lnR-lnr),

откуда:

kф= Q*(lnR - lnr)/ π*(Н2 - h2),

где h=H – S

Подставляя данные задачи, получаем:

kф=809*(ln 114 – ln 0,3)/3,14*[182 – (18 – 4)2]=4,69 м3/сут.

 

Значение коэффициента фильтрации соответствует проницаемым галечникам и гравию, засоренными мелким песком и частично глиной; среднезернистым  пескам и мелкозернистым, слабозакарстованным, малотрещиноватым породам.

 

 

Задание 7

Составить описание геологического процесса, выбранного в соответствии с номером варианта по табл. 3.9. При характеристике геологических  процессов необходимо рассмотреть: причины образования, стадии развития, условия строительства сооружений в районах развития этих процессов, мероприятия по их предупреждению и  борьбе с ними.

Геологический процесс-механическая суффозия.

Суффозией называют оседание поверхности земли, происходящее вследствие выщелачивания и выноса растворимых частиц. Осевшие места на поверхности земли, в виде воронок, располагаются рядами (цепочками) вдоль подземного потока или вдоль края террасового уступа встречаются довольно часто.

В первом случае расположение воронок определяется тем, что выщелачивание  пород происходит в узкой полосе, ближе к месту выхода источника  на поверхность.

Во втором случае воронки  располагаются в тех местах, где  толща пород, перекрывающих выщелачиваемый слой, выклиниваясь, становится меньше. Эти явления некоторые называют глиняным или лёссовым карстом, от латинского слова suffodio—подкапывать.

Как правило, суффозия происходила в мелу, разрушение которого шло как путем выщелачивания легко растворимого цемента, так и путем выноса частиц, освобождающихся при этом растворении. В настоящее время суффозией называют те же явления (образование воронок, оседания), но они рассматриваются как результат не столько выщелачивания, сколько, механического выноса подземным потоком из породы мельчайших частиц. Растворение играет подчиненную роль: оно освобождает керна породы и разрыхляет ее, благодаря чему увеличиваются фильтрация и ее скорость. Наиболее часто эти явления можно наблюдать в мелких песках, содержащих карбонатные зерна осколки раковин, или в тех случаях, когда карбонаты цементируют нерастворимые зерна песка или слабого пористого песчаника. Для того чтобы было возможно выщелачивание зерен или цемента песок или песчаник должен быть рыхлым. Некоторые пески, даже не содержащие в себе растворимых составляющих, разрыхляются фильтрующимся через них потоком в результате выноса мельчайших зерен. Этот процесс называют механической суффозией. Механическая суффозия может возникнуть только при известных механическом составе и структуре песка и при значительных градиентах падения напора в фильтрационном потоке. Такие градиенты в природных условиях бывают редко, но все же могут возникнуть, например, в зоне, где водоносный горизонт был подперт паводком в реке и спад паводкового уровня произошел очень быстро. Чаще механическая суффозия может возникать в искусственных условиях, например в основании плотин.

Исследования показывают различные возможные условия развития механической суффозии, например: при пористости песков 39%, чаще всего встречающейся у песков разнозернистых, происходит вынос водой мелких песчинок по порам между крупными.

Суффозионные явления  в природных условиях нередко  являются причиной возникновения оползней. Также суффозия может явиться  причиной сползания пород после  быстрого спада паводка, подпиравшего водоносный горизонт в основании  глинистой толщи, слагающей береговой  склон.

На крутых склонах суффозия развивается в зоне выветривания, вынос мелкого материала приводит к опусканию обычно без разрывов почвенного и дернового слоя.

Суффозией зачастую объясняют  образование «степных людец», широко распространенных в степной полосе, которые представляют собой замкнутые  понижения глубиной несколько Дециметров и диаметром десятки метров. В  условиях засушливого климата (Средняя  Азия, Закавказье) в поверхностной  зоне глин и лёссов наблюдается значительная концентрация растворимых солей, выносимых  при капиллярном движении воды, испаряющейся на поверхности. Эти соли, играющие роль цемента, могут вновь растворяться, водой, циркулирующей по трещинам, в  результате чего происходит размыв последних  с образованием пещер, ходов и  других пустот.

Размыв породы может происходить  при струйчатом движении воды через  породу, т. е. по достаточно крупным  пустотам, в которых возможно завихрение струй и при этом срыв слабо  связанных механических элементов  породы. Чаще и легче всего размываются  пылеватые по механическому составу  породы, например .лёссы. Подобные явления  известны и в глинах.

В лёссах развитие карста вызывается нисходящим движением воды по вертикальным трубчатым канальцам, характерным для строения этих пород, и по подземным ходам. Размыв начинается вблизи крутого обрывистого берега реки, оврага или скоса канала, где могут создаться большие градиенты фильтрации и большие скорости подземного потока.

В более плотных глинистых  породах размыв начинается по трещинам. Более подвержены внутреннему размыву  глины, богатые зюнтмориллонитом, значительно  изменяющиеся в объеме при всяком изменении влажности. В обнажениях такие глины легко шелушатся  и осыпаются, а струйчатое движение по трещинам в них воды срывает  и уносит частицы там, где при  переменном высыхании и увлажнении связь их с породой нарушается. Процесс размыва обычно не распространяется глубоко в толще глин, так как  для этого струи должны иметь  скорость, которая развивается только в трещинах вблизи крутых откосов  или в ходах землероев.

 

При инженерно-геологическом  изучении карста в глинах и лёссах необходимо выяснить ряд следующих  вопросов: