Шпаргалка по "Геологии"

В сейсмических районах  не рекомендуется прокладывать водоводы,магистральные линии и канализационные коллекторы в водонасыщенных грунтах (кроме скальных, полускальных и крупнообломочных), в насыпных грунтах независимо от их влажности, а также на участках стектоническими нарушениями. Если основным источником водоснабжения являются подземные воды трещиноватых и карстовых пород, дополнительным источником всегда должны служить поверхностныеводоемы.

Большое практическое значение для жизни и производственной деятельности человека имеет предсказание момента начала землетрясения и  его силы. В этой работе уже имеются  заметные успехи, но в целом проблема прогнозирования землетрясений  еще находится на стадии разработки.

Вулканизм - это процесс прорыва магмы из глубин земной коры на поверхность земли. Вулканы - геологические образования в виде гор и возвышений конусовидной, овальной и других форм, возникшие в местах прорыва магмы на земную поверхность.

Вулканизм проявляется  в районах субдукций и обдукций и внутри литосферных плит геосинклиналей. Различают вулканы действующие и потухшие. Действующими называют те вулканы, которые постоянно или периодически извергаются; потухшими, которые прекратили свое действие и об их извержениях нет данных. В ряде случаев потухшие вулканы снова возобновляют свою деятельность.

На территории России вулканы известны на Камчатке и на Курильских островах. Извержения вулканов происходят по-разному. Это  в большой мере зависит от типа магмы, которая извергается. Кислая и средняя магмы, будучи очень  вязкими, дают извержения со взрывами, выбросом камней и пепла. Излияние магмы основного состава обычно происходит спокойно, без взрывов. На Камчатке и Курильских островах извержения вулканов начинаются с подземных толчков, далее следуют взрывы с выбросом водяных паров и излиянием раскаленной лавы.

Извержение, например, Ключевской сопки в 1944-1945 гг. сопровождалось образованием над кратером раскаленного конуса высотой до 1500 м, выбросом раскаленных газов и обломков пород. После этого произошло излияние лавы. Извержение сопровождалось землетрясением в 5 баллов. При извержении вулканов типа Везувия характерно выпадение обильных дождей за счет конденсации водяных паров. Возникают исключительные по силе и грандиозности грязевые потоки, которые, устремляясь вниз по склонам, приносят огромные разрушения и опустошения. Так же может действовать вода, образовавшаяся в результате таяния снегов на вулканических склонах кратеров; и вода озер, сформировавшихся на месте кратера.

Строительство зданий и сооружений в вулканических  районах имеет определенные трудности. Землетрясения обычно не достигают  разрушительной силы, но продукты, выделяемые вулканом, могут пагубно сказаться  на целостности зданий и сооружений и их устойчивости.

Многие газы, выделяемые при извержениях, например сернистые, опасны для людей. Конденсация паров  воды вызывает катастрофические ливни и грязевые потоки. Лава образует потоки, ширина и длина которых зависят от уклона и рельефа местности.

13. Понятие о геологических и инженерно-геологических процессах и явлениях, их общие и отличительные черты. Инженерные мероприятия по их предупреждению, локализации и ограничению развития.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ (ЯВЛЕНИЯ) – процессы, протекающие в литосфере (геологической среде) и имеющие следствием изменения структуры, состава, состояния и свойств слагающих ее компонентов (горных пород, подземных вод, рельефа и присущих им физических полей). Под явлением следует понимать результат протекания того или иного вида геологического процесса, проявляющийся в различных специфических наземных и подземных формах Земли, как например, оползневой срыв, карстовая воронка (пещера), овражный врез, тектонический разлом, вулканический купол и др. В самом общем виде под Г.п.(я.) следует понимать движение геологической среды в физическом времени, обусловленное, с одной стороны, ее взаимодействием с другими частями среды обитания человека (окружающей среды), а с другой — взаимодействием между элементами самой геосреды. Следовательно, Г.п.(я.) есть последовательная смена состояний геологической среды во времени.

Принято различать эндогенные и экзогенные Г.п.(я.). Под эндогенными геологическими процессами понимаются процессы, возникающие под воздействием внутренних (литосферы) геологических факторов (изменения состава и свойств веществ и физических полей литосферы и более глубоких горизонтов Земли), как, например, землетрясение, извержение вулканов, грязевый вулкан. Под экзогенными геологическими процессами понимаются процессы, возникающие в приповерхностной зоне литосферы под воздействием внешних (по отношению к литосфере) природных и техногенных факторов, как, например, оползни и обвалы, карст, суффозия, овражная и речная эрозия, термокарст, наледи, подтопление и др.

Методология изучения Г.п.(я.) основана на выявлении его механизма, под которым понимается последовательность взаимодействия отдельных элементов геосреды под влиянием определенной совокупности природных и техногенных факторов. Разницей в механизме формирования Г.п.(я.) обусловлено видовое и типовое разнообразие Г.п.(я.) — оползни и обвалы, карст и овражная эрозия, просадки и оседание земной поверхности; оползни скольжения и оползни течения и т.д. Изучение любого Г.п.(я.) предусматривает выявление обусловливающих его факторов (причин), которые определяют как возникновение самого процесса, так и его распространение. Принято различать две основные группы факторов Г.п.(я.): природные и техногенные. Из числа природных факторов Г.п.(я.) наиболее часто рассматриваются атмосферные осадки, состав и состояние горных пород, температурный режим поверхностных и подземных вод, ветро-волновой режим в береговой зоне акваторий и др. В качестве техногенных факторов применительно к Г.п.(я.) могут рассматриваться нагрузки на грунты оснований от веса зданий и сооружений, обводнение и подтопление территорий за счет утечек из систем водо- и теплоснабжения, канализации; строительные выемки и подрезка склонов при дорожном строительстве и устойстве карьеров, котлованов и подземных сооружений различного назначения; искусственные взрывы и прочие динамические воздействия, связанные с хозяйственной деятельностью человека. В зависимости от преобладающей роли факторов той или иной группы различают природные, техногенные и техногенно-природные геологические процессы. В специальной инженерно-геологической литературе для обозначения процессов, вызванных хоздеятельностью, используются и другие термины: "антропогенные геологические процессы" (предложены Ф.В.Котловым), "инженерно-геологические процессы" (см.) (введены Г.Н.Каменским). Как природные, так и техногенные геологические процессы представляют предмет исследования инженерной геологии в аспекте их негативного воздействия на инженерную и хозяйственную деятельность человека. Целый ряд геологических процессов (оползни, карст, подтопление, переработка берегов морей и водохранилищ, просадки, процессы криогенной группы и др.), пользующихся широким распространением на территориях индустриально развитых стран и наносящих большой материальный урон их народному хозяйству, принято называть опасными геологическими процессами.

Под термином инженерно-геологические (антропогенные) процессы и явления  понимаются процессы и явления, возникшие  в результате взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой. 
Инженерно-геологические процессы, так же как и геологические процессы, могут стать опасными и угрожать сохранности сооружений, если они не были своевременно учтены или если их прогноз выл дан неправильно.

Инженерно-геологические процессы, как и геологические, могут стать опасными и угрожать сохранности сооружений, если не были учтены при разработке представлений о геодинамической обстановке, или если их прогноз был дан направлению, и это нашло отражение в конструкции сооружений и разработке мероприятий, связанных с их воздействием. Инженерно геологические процессы тождественны природным геологическим процессам. Например, процессы переработки берегов водохранилищ аналогичны абразии по берегам морей и озёр.

Посадочные явления в лесах  вследствие утечек воды из водопроводов и канализации и при ее фильтрации из каналов можно сравнить с посадкой массивов. При замачивании их в  природной обстановке, в результате чего образуется «чаще оседание»  поверхности земли. Хорошо сравнимы сдвижение горных пород и провалы  над карстовыми пустотами. Инженерно-геологические  процессы обычно приурочены к участку  строительства или обхватывают  территорию в непосредственной близости от него. Они вызываются значительными  изменениями в природной обстановке и сами воздействую на неё и  в частности на состояние и  свойства пород. Горные породы всегда будут оказывать решающие влияние  на развитие и проявление геологических  процессов. Деятельность человека также  зависит от того, с какой горной породой ему приходится сталкиваться.

При уменьшении прочности пород  интенсивность склоновых процессов  возрастает. Кроме указанных выше, роль подземных и поверхностных вод в развитии геологических процессов очень велика. Именно вода в большинстве случаев тот фактор, та причина, в результате которой возникают многие экзогенные процессы. Поэтому хорошее знание гидрогеологических условий, является первейшим требованием для лиц, работающих в области инженерной геодинамики. По существу при оценке геологических процессов необходимо учитывать все факторы, делящие инженерно-геологические условия территории, так как они будут являться либо обязательными, либо вспомогательными факторами.

14. Процесс выветривания и геологическая деятельность ветра

Под процессом выветривания понимают разрушение и изменение состава горных пород, происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание вод, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т. д.

Процесс выветривания воздействует не только на природные  тела (минералы, горные породы), а также  и на искусственно созданные строительные материалы и сооружения.

Главной особенностью процесса выветривания является постепенное  и постоянное разрушение верхних  слоев литосферы. В результате этого  горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минеральный состав, вследствие чего ухудшаются их строительные свойства или они полностью разрушаются.

Интенсивность выветривания находится в зависимости от состава  пород. Разрушению способствуют разнозернистость и крупнозернистость пород, качество природного цемента, например, песчаник с глинистым цементом разрушается значительно легче и быстрее, чем песчаник с кремнеземистым цементом.

Воздействие на земную поверхность, на толщи скальных горных пород процесса выветривания приводит к образованию коры выветривания, которая состоит из видоизмененных выветриванием горных пород или  продуктов их разрушения. Продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте их образования, носят название элювия. Всегда видно, как элювий постепенно переходит в свою «материнскую»  породу. По составу он представляет собой смесь обломков этой породы и глинистого материала. Нескальные породы, залегающие на дневной поверхности, также имеют кору выветривания, но она в большинстве случаев  не имеет четкой зональности. Верхняя  часть коры обычно бывает представлена песчано-пылевато-глинистой массой, а нижняя — обломочным материалом. В карбонатных грунтах, например, известняках, зональность коры выветривания проявляется более четко.

По интенсивности  воздействия тех или иных агентов  выветривания и характеру изменений  горных пород принято выделять три  вида выветривания: физическое, химическое и биологическое (органическое).

Физическое  выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, механической силы ветра и ударов песчинок, переносимых ветром, кристаллизации солей в капиллярах, давления, которые возникает в процессе роста корней растений и т. д.

Большую роль в  этом разрушении играют температурные  явления. В условиях земной поверхности, особенно в пустынях, суточные колебания  температур довольно значительны. Так, летом в дневное время породы нагреваются до + 80°С, а ночью их температура снижается до + 20°С. Кроме попеременного нагревания и охлаждения разрушительное действие оказывает также неравномерное нагревание пород, что связано с различными тепловыми свойствами, окраской и размером минералов, которые составляют горные породы. На контактах отдельных минералов образуются микротрещины и порода постепенно распадается на отдельные блоки и обломки различной формы.

Особенно подвержены температурному выветриванию крупнозернистые  полиминеральные породы. Это объясняется  тем, что минералы имеют различные  коэффициенты линейного и объемного  расширения и при нагревании на контактах  между зернами создаются большие  напряжения различной направленности, которые приводят к разрушению менее  прочных минералов. При колебаниях температур в этих породах происходит разрушение кристаллизационных связей между зернами.

Химическое  выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты.

В породах кроме  растворения протекают реакции  обмена, замещения, окисления, гидратация и дегидратация. Одновременно с разрушением  первичных минералов, например полевых  шпатов, в граните образуются новые, вторичные минералы. Так образуются многие растворимые (хлориды, карбонаты, сульфаты) и нерастворимые минералы типа глинистых образований (гидрослюды, мономориллонит, каолинит и др.).

Простейшим видом  химического выветривания является растворение в воде. Легко растворяются каменная соль, гипс. Разрушительное действие оказывает процесс гидратации. Примером может служить переход ангидрита  в гипс CaSO4 + 2Н2О = CaSO4 * 2Н2О. Этот процесс  сопровождается резким увеличением  объема (до 50—-60 %), что вызывает разрушительное давление гипса на окружающие породы.

При химическом выветривании значительное воздействие на породы оказывает вода, содержащая в своем  составе углекислоту. В результате этого полевые шпаты превращаются в глинистые образования

Интенсивность химического  выветривания зависит от площади  воздействия воды и растворов, их температуры, а также степени устойчивости минералов в отношении агентов выветривания.

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений. Породы дробятся и в значительной мере подвергаются воздействию органических кислот. Механическое разрушение производят растения своей корневой  системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы. Известны случаи, когда растение «верблюжья колючка» прорастало сквозь 20-сантиметровые железобетонные плиты. Корни травянистой растительности легко преодолевают слой асфальта на улицах города.

Многие живые  организмы, особенно из числа землероев, активно азрушают горные породы. В коре выветривания ими создаются многочисленные ходы, пустоты, просверливаются даже твердые породы. На выветривание горных пород большое влияние оказывают многочисленные бактерии. В процессе своей жизнедеятельности они поглощают одни вещества и выделяют другие. Их воздействие особенно сильно сказывается в зоне почв. Отдельные виды бактерий извлекают углерод из карбонатов, разрушают силикаты, создают скопление железных руд и т. д.