Геология-Лаб_прак-2013

Лабораторная работа 7

ОТЧЕТЫ ПО ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ

Цель работы: знакомство с содержанием и особенностями документов, описывающих инженерно-геологическую обстановку на предмет строительства данного объекта.

Задание: изучить среднемасштабную топографическую карту местности и отчет об инженерно-геологических изысканиях.

Учебно-наглядные пособия:

1Уфа и окрестности. Карта М 1:700000.

2Учебная карта М 1: 1000 (30 шт.).

3Топографические знаки.

4Отчеты по инженерно-геологическим изысканиям. ЗапУралТИСИЗ. (Уфа, 1974 – 1990 гг.).

5Аэрофотосъемочные документы ЗапУралТИСИЗа. (Уфа, 1990 гг.).

6Плакаты.

Итог работы: краткий реферат по отчету инженерно-геологических изысканий.

Методика выполнения:

1Произвести рекогносцировку местности по топографической карте. Установить общие сведения (масштаб, абсолютные отметки поверхности, перепады высот). Выявить характерные геологические поверхностные формы, гидрологию (водотоки), признаки опасных геологических процессов и явлений, растительный мир. Назвать пригодные, слабо пригодные и непригодные участки для строительства зданий, в т.ч. автомобильных дорог и др. протяженных сооружений.

2Внимательно изучить отчет об инженерно-геологических изысканиях. Установить цель изысканий, состав, вид и объем полевых и лабораторных исследований грунтов. Выявить внешние проявления геодинамических процессов (карст, оползни, подтопление). Осознать методы исследования грунтов, какие выработки (скважины, шурфы) заложены для оценки и выявления напластования пород (зондирование, геофизические методы, электропрофилирование, сейсмоакустика и др.)

3Составить краткий реферат о характерных особенностях местности и инженерно-геологических и топографических условиях, которые необходимо учесть при разработке технической документации на строительство здания, автомобильной дороги и других объектов. Перечислить инженерногеологические элементы, уровень подземных вод и характеристику воды. Указать на опасные геологические процессы и явления, которые следует учесть при разработке технической документации на строительство здания, дороги.

4 Обратить внимание на исходные данные, приведенные в отчете. К ним относятся: техническое задание и письма заказчика и др.

11

Лабораторная работа 8

ИНЪЕКЦИОННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ ХИМИЧЕСКИМИ РАСТВОРАМИ

Цель работы: знакомство с инъекционным методом химического закрепления грунтов для увеличения расчетного сопротивления, уменьшения деформативности и фильтрационной способности.

Задание: изучить и рассмотреть лабораторную установку для инъекционного химического закрепления грунтов (смола карбамидная, жидкое стекло), а также учебно-наглядные стенды в 135 аудитории с инъекторами, применявшимися в производственных условиях.

Учебно-наглядные пособия:

1 Лабораторная установка по химическому закреплению грунтов и компрессор.

2Стенд: химическое закрепление грунтов (ауд.135).

3Технические решения по химическому закреплению грунтов.

4Общие сведения инъекционного химического закрепления грунтов (приложение Ж).

Методика выполнения работы:

1 Уяснить метод химического закрепления основания фундаментов зданий в дорожном строительстве. Сделать описание сущности смолизации грунтов.

2 Рассмотреть и усвоить конструкцию лабораторного прибора для закрепления грунтов, а также промышленных инъекторов.

Итог работы: краткий реферат о способах химического закрепления основания.

12

Продолжение таблицы А.1

Морфология минералов

Твёрдые минералы в большинстве случаев представляют собой кристаллические вещества. Основным свойством их является строго определен-

14

ная ориентировка слагающих их атомов и ионов, образующих в пространстве кристаллические решётки. От этой взаимной ориентировки зависит форма кристаллов.

В земной коре широко распространены кристаллические и скрытокристаллические (лимонит, опал и другие) минералы. Гораздо реже встречаются аморфные (стеклообразные) вещества.

Кристаллические минералы анизотропны, а аморфные – изотропны. Благодаря этому физические свойства, в т.ч. строительные, имеют разные значения по осям А, В, С (таблица А.2). Например, коэффициент линейного расширения, прочностные параметры и др. Аморфные же минералы имеют равные значения параметров в разных направлениях – стекло, полимер.

Форма минералов

Твёрдые минералы чаще всего имеют неправильную форму зёрен, обладающих, однако, всеми свойствами кристаллического вещества. Хорошо образованные кристаллы встречаются очень редко.

Формы собственных кристаллов и кристаллических зёрен разнообразны. Среди них выделяют три группы (таблица А.2):

1 изометрические: развиты по всем трем направлениям – кубики пирита, октаэдры магнетита, т.е. размеры по 3 осям соизмеримы;

2 удлиненные или вытянутые в одном направлении – призматические, столбчатые, игольчатые, лучистые, волокнистые (кварц, гипс), т.е. один из размеров преобладает;

3 плосковытянутые в двух направлениях – таблитчатые, листоватые, чешуйчатые (гематит, слюда), т.е. два из размеров преобладают.

Кроме того, существуют сложные формы кристаллов или вообще неправильной формы кристаллические образования. К ним можно отнести дендриты, друзы, «щетки», секреции, конкреции, солиты, натёчные формы и т.д.

Встречаются минералы одной и той же кристаллической формы, но с переменным химическим составом. Это явление, при котором возможна замена в кристаллической решетке одних ионов другими, называется изоморфизмом (например, плагиоклазы).

Некоторые минералы способны образовывать различные кристаллические решетки при одном и том же минеральном составе – явление полиморфизма (алмаз, графит).

Внешние признаки и свойства минералов

Цвет минерала – разный и определяется чаще всего химическим составом самого минерала и входящих в него примесей. Определяется визуально (на глаз) при сопоставлении его с окраской какого-либо хорошо известного предмета или вещества. Поэтому широко пользуются двойным названием (молочно-белый, медово-жёлтый, свинцово-серый и т.п.). Некоторые минералы имеют постоянный характерный цвет (магнетит – железно-черный,

15

Таблица А.2 - Кристаллографическая характеристика минералов

малахит – зелёный, каолинит – белый с оттенками), другие могут быть окрашены различно (гипс – бесцветный, молочно-белый, медово-жёлтый, розовый, серый; кварц – бесцветный, молочно-белый, дымчатый, розовый, черный и т.д.).

Часть минералов имеют неравномерную окраску (сильвин – белый, бесцветный с красными и синими пятнами; флюорит – бесцветный, зелёный, фиолетовый).

Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения (явление иризации). Например, лабрадор при некоторых углах поворота приобретает красивую синюю, серую или зелёную окраску.

16

Иногда, кроме основной окраски минерала, тонкая поверхностная плёнка имеет дополнительную радужную окраску (переливается синим, красным и фиолетовым цветом). Это явление называется побежалостью.

Цвет черты – подразумевается цвет тонкого порошка минерала. Этот порошок легко получить, проводя испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной) поверхности фарфора. Черта получается в виде следа на пластинке. Цвет черты или порошка в ряде случаев совпадает с цветом самого минерала. Например, у магнетита она черная, у лазурита – синяя и т.д. цвет других минералов резко различается. Например, стально-серый или черный гематит имеет красную черту, латунно-желтый пирит – черную и т.д.

Блеск минералов – не зависит от окраски и определяется показателем преломления и способностью минералов отражать от своей поверхности свет.

Различают следующие виды блеска:

-металлический – сильный блеск, свойственный металлам (пирит, халькопирит); полуметаллический и металловидный, характерный для потускневших металлов (графит, гематит);

-неметаллический – стеклянный (кварц, кальцит, гипс), перламутровый (слюда, тальк), жирный (сера, кварц в изломе), восковой (кремень, опал), шелковистый (асбест, селенит), матовый (каолинит) и др.

Прозрачность – способность минералов пропускать через себя свет. По этому признаку минералы делят на прозрачные (горный хрусталь, галит), полупрозрачные (халцедон, опал), просвечивающие и непрозрачные (пирит, магнетит).

Излом – вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала, для некоторых минералов очень характерен. Излом может раковистым, имеющим вид вогнутой или концентрически-волнистой поверхности (горный хрусталь); занозистый или игольчатый с поверхностью, покрытой ориентированными в одном направлении занозами (гипс, роговая обманка); землистый с матовой шероховатой поверхностью (лимонит, каолинит); зернистый, встречающийся у мелкокристаллических минералов (сидерит, апатит) и др.

Спайность – способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным гладким поверхностям, параллельным действительным или возможным граням, в направлении которых проявляется наименьшая сила сцепления между частицами. Это свойство связано исключительно с внутренним строением и для одного и того же минерала зависит от внешней формы кристаллов, поэтому оно служит важнейшим диагностическим признаком, позволяющим определить минерал.

Различают пять видов спайности.

Весьма совершенная спайность, когда минерал весьма легко расщепляется на тончайшие листочки (слюды, гипс). Получить излом иначе, чем по спайности, очень трудно.

Совершенная спайность, при которой минералы легко раскалывается молотком на отдельности правильной формы, внешне напоминающие на-

17

стоящие кристаллы. Например, при разбивании галита получаются мелкие правильные кубики, кальцита – ромбоэдры и т.п.

Средняя спайность, при которой на обломках минерала отчетливо наблюдаются как спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, роговая обманка).

Несовершенная спайность обнаруживается с трудом. Ее приходится искать на обломках минерала (апатит, сера).

Весьма несовершенная спайность, т.е. спайность практически отсутствует, что очень характерно, например, для кварца, магнетита.

Минералы, обладающие хорошей спайностью в нескольких направлениях, издавна называют шпатами. Например, гипс – легкий шпат, кальцит – известковый шпат, доломит – горький шпат, барит – тяжелый шпат и т.д.

Твёрдость – способность минерала сопротивляться внешнему механическому воздействию, в частности царапанью.

В минералогии твёрдость обычно устанавливается путём царапанья минералов предметами, твёрдость которых является известной и принята за эталон. Для определения твёрдости принята шкала Мооса (таблица А.3), в которой перечислены минералы с известной и постоянной твёрдостью. Эти минералы расположены в порядке возрастания твёрдости, так что каждый предыдущий минерал царапается следующим за ним.

Таблица А.3 – Твёрдость минералов как прочность кристаллической структуры

Примечание. 1 Твёрдость минералов – сопротивление механическому воздействию другого, более прочного тела, обусловленное прочностью кристаллической структуры (в основном).

2 Различают твёрдость царапанья, вдавливания и шлифования.

3 Твёрдость по шкале Мооса относительная в сопоставлении с твёрдостью 10 эталонных минералов, записанных по возрастающей твёрдости.

4 Твёрдость количественная определяется склерометром или микротвёрдометром.

5 Минералы в большинстве своем анизотропные.

18

При определении твёрдости какого-либо минерала чертят по его свежему излому острым углом минерала с эталонной твёрдостью. Твёрдость двух минералов считается одинаковой, если один из них оставляет на другом слабую царапину, но и сам при этом истирается.

Допускается вместо минералов – эталонов твёрдости – применять подручные распространенные предметы. Так, минералы с твёрдостью меньше 2-х царапаются ногтем, а минералы с твёрдостью более 5-ти царапают стекло. Кончик ножа оставляет след при твёрдости 4.

Происхождение (генезис) минерала. Различают минералы магматиче-

ского, осадочного и метаморфического происхождения. Магматические минералы кристаллизуются при остывании магмы на различных глубинах и при различных, а обычно высоких температурах. Осадочные минералы образуются в поверхностной зоне земной коры при низких температурах и давлениях, близких к атмосферному, в условиях взаимодействия физических и химических агентов атмосферы, гидросферы и биосферы. Метаморфические минералы – минералы магматические и осадочные, а претерпевающие глубинные преобразования (метаморфизм) образуются в недрах земной коры в условиях высоких температур и давлений.

19