МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
"БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра оснований, фундаментов, инженерной геологии и геодезии
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
И ГИДРОГЕОЛОГИЯ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
БРЕСТ 2009
2.1.1. Введение (1 час) 6
Общие понятия о науке – гидрогеология. 6
Общие понятия о науке – инженерная геология. 6
2.1.2. Основные сведения о Земле(1 час) 7
Тепловой режим земли. 8
2.1.3. Сведения о минералах. Происхождение минералов(2 часа). 8
Строение, химический состав и свойства минералов. 9
Физические свойства минералов. 9
Классификация минералов по химическому составу. 10
2.1.4. Общие сведения о горных породах. 11
Сведения о магматических горных породах. 11
Формы залегания и отдельности магматических горных пород. 11
Структура и текстура магматических горных пород. 12
Условия образования и классификация осадочных горных пород. 12
Обломочные осадочные горные породы, условия образования и классификация. 13
Осадочные породы химического и смешанного происхождения. 14
Осадочные породы органогенного происхождения. 15
Метаморфические горные породы. Условия образования. 16
Особенности и классификация метаморфических горных пород. 17
Классификация магматических горных пород по химическому составу. 17
2.1.5. Геологическая хронология земной коры (1 час) 18
Методы определения возраста горных пород. 18
Понятия абсолютного и относительного возраста горных пород. 19
Геохронологическая шкала. 19
2.1.6.Тектонические структуры земной коры(3 часа). 19
Виды тектонических движений земной коры. 20
Складчатые дислокации горных пород. 21
Разрывные дислокации горных пород. 21
Значение дислокаций и их учет при строительстве. 21
Моретрясения. 23
Сейсмическое районирование и строительство в сейсмических районах. 23
2.1.7. Геоморфология(1 час) 23
Типы рельефа. 24
Роль геоморфологических исследований при строительстве. 25
2.1.8. Основы грунтоведения (5 часов) 25
Понятие о грунтах. Классификация грунтов по строительным признакам. 25
Классификация скальных грунтов. 25
Классификация нескальных грунтов. 26
Общая характеристика скальных и полускальных грунтов. 27
Гранулометрический состав и свойства нескальных грунтов. 27
Виды воды в грунтах. 28
Естественная влажность грунтов, степень влажности. 29
Общая характеристика нескальных грунтов. 29
Пластичность, число пластичности и консистенция глинистых грунтов. 30
Набухание и усадка глинистых грунтов. 30
Водостойкость, липкость и тиксотропность глинистых грунтов. 31
Сжимаемость и сопротивление грунтов сдвигу. 31
Искусственные грунты 32
Гидросфера, круговорот воды в природе. 33
Водоснабжение подземных вод. 33
Количественное выражение круговорота. 34
Инфильтрационная и конденсационная теории происхождения подземных вод. 34
Седиментационные и ювенильные воды. 34
Влагоемкость горных пород. 34
Водоотдача горных пород. 35
Водопроницаемость горных пород. 36
Физические свойства подземных вод 36
Зона аэрации и зона насыщения. 37
2.1.10. Виды подземных вод (2 часа) 37
Классификация подземных вод по характеру использования. 37
Классификация подземных вод по условиям залегания. 37
Грунтовые воды. Карта гидроизогипс. 38
Межпластовые воды. Карта гидроизопьез. 39
Подземные воды в трещиноватых и закарстованных породах. 40
Естественные выходы подземных вод на поверхность. 41
2.1.12. Динамика подземных вод. Инфильтрация и фильтрация. Виды фильтрационных потоков.(6 часов) 42
Фильтрационные потоки в плане, границы потоков. 43
Основной закон движения подземных вод. 44
Скорость движения подземных вод, действительная и кажущаяся. 44
Коэффициент фильтрации. Определение коэффициента фильтрации расчетным методом. 45
Лабораторные методы определения коэффициента фильтрации. 45
Полевые методы определения коэффициента фильтрации. 46
Определение направления и скорости движения грунтовых вод по методу треугольника. 46
Определение направления и скорости движения грунтовых вод по методу скважин. 47
Определение направления и скорости движения грунтовых вод по карте гидроизогипс. 47
Расход плоского безнапорного потока в однородных пластах при горизонтальном водоупоре. 48
Расход плоского безнапорного потока в однородных пластах при наклонном водоупоре. 49
Расход плоского напорного потока в однородных пластах при параллельных водоупорах. 49
Расход плоского напорного потока в однородных пластах при непараллельных водоупорах. 50
2.1.13. Приток воды к водозаборным сооружениям(6 часов) 50
84. Понятие о депрессионной воронке. Радиус депрессии. 51
Дебит совершенной безнапорной скважины. 52
Дебит совершенной напорной скважины. 52
Дебит совершенной напорно-безнапорной скважины. 53
Виды несовершенных скважин. 53
Дебит несовершенных скважин. 54
Поглощающие колодцы и их дебит. 54
Удельный дебит скважин. 55
Взаимодействующие водозаборы. 55
Суммарный дебит взаимодействующих скважин. 56
Приток безнапорных вод к горизонтальному водозабору. 56
Приток напорной воды к горизонтальному водозабору. 57
2.1.14. Запасы подземных вод, их охрана от истощения и загрязнения(2 часа) 57
Режим подземных вод в естественных условиях. 57
Влияние искусственных факторов на режим подземных вод. 58
Баланс подземных вод. 58
Естественные запасы подземных вод. 59
Эксплуатационные запасы подземных вод. 59
Искусственное пополнение запасов подземных вод. 60
Истощение запасов подземных вод. 60
Загрязнения подземных вод. 61
Мероприятия по борьбе с загрязнением подземных вод. 61
Охрана подземных вод. 62
2.1.15. Выветривание горных пород и геологическая деятельность ветра(2 часа) 62
Мероприятия по борьбе с выветриванием. 63
Геологическая деятельность ветра. Выдувание, обтачивание и перенос частиц. 64
Эоловые песчаные и пылеватые накопления. 64
2.1.17. Геологическая деятельность атмосферных вод. Понятие эрозии. Дэлювий и пролювий.(2 часа) 65
Образование оврагов. 65
Селевые потоки 66
Снежные лавины. 67
Геологическая деятельность рек. Строение речных долин. 68
Виды аллювиальных отложений. Борьба с эрозией рек. 69
Геологическая деятельность ледников. Моренные отложения. 69
Водно-ледниковые отложения. 70
2.1.17. Геологическая деятельность моря(2 часа). 70
Строение морских берегов. 70
Разрушительная работа моря, борьба с разрушением берегов. 71
Геологическая деятельность озер и водохранилищ. 72
Геологическая деятельность болот. Заболоченные земли. 72
Суффозионные явления. 73
Карстовые процессы. 74
Оползни. Мероприятия по предотвращению оползней. 75
2.1.20. Сезонная и вечная мерзлота(1 час). 76
Мерзлотные явления. 77
Строительство в районах вечной мерзлоты. 77
2.1.21. Виды инженерно-геологических и гидрогеологических исследований при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений водоснабжения, канализации и очистных сооружений(4 часа) 77
Задачи инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. 77
Состав, объем и содержание инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. 78
Инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемка. 78
Гидрогеологическая съемка. 79
Проходка шурфов, дудок, штолен, траншей, расчисток. 80
Геологическая документация буровых и горнопроходческих работ. 80
Виды геофизических исследований. 80
Опытные полевые работы. 80
2.1.1. Введение (1 час)
Геология – наука о земле, о ее строении, составе и истории развития, процессах происходящих в ней.
Основной объект изучения геологии – литосфера (каменная оболочка Земли).
Основоположник – Ломоносов. 18 в. – «О слоях Земли» (1 научный труд по геологии).
Шотландский ученый Ретто – «Теория земли».
В состав геологии входят:
- общая геология
- инженерная геология
- гидрогеология
- минералогия
- геология полезных ископаемых
- региональная геология и др.
Общие понятия о науке – гидрогеология.
Гидрогеология – наука о подземных водах, об их происхождении, составе и свойствах, закономерностях движения, условиях залегания и распространения в земной коре.
В гидрогеологии выделяют 2 раздела:
Общая гидрология – происхождение подземных вод, условия залегания и распространения, свойства, взаимодействие с горной породой.
Динамика подземных вод – закономерности движения подземных вод.
В гидрогеологии есть следующие науки:
- общая гидрогеология
- динамика подземных вод
- гидробиохимия
- региональная гидрология
- учение о минеральных водах
Общие понятия о науке – инженерная геология.
Инженерная геология – это наука, изучающая геологические процессы в верхних горизонтах земной горы и физико-механические свойства горных пород в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.
Грунтоведение – учение о грунтах.
Динамическая инженерная геология – учение о процессах, происходящих в земной коре, вызванных природными факторами и деятельностью человека.
Региональная инженерная геология – наука, изучающая закономерности пространственного распространения инженерно-геологических условий.
2.1.2. Основные сведения о Земле(1 час)
4,5 – 5,5 млрд. лет – возраст Земли.
Форма земли – сплюснутый шар по полюсам (геоид), экваториальный радиус земли – 6378,245 км, полярный 6356,863 км.
Земля состоит из внутренней части (земная кора (30 км), мантия, ядро).
Л
итосфера
состоит из 3 поясов:
Осадочные породы (10-15 км – мощность);
Гранитный пояс (гранит находится только под материками);
Базальтовый пояс (покрывает всю землю своей оболочкой, толщина 15-30 км).
Мощность литосферы:
- в горной местности 60-70 км
- на равнинной местности 30-35 км
- на дне океана 5-6 км
Мантия – огненный сплав, состоящий из кремния, железа, магния. Средняя плотность – 5,5 г/см3.
Ядро (никель, магний, железо), средняя плотность – 12 г/см3, температура в центре ядра до 5000 °С, давление 3-3,5 млн. атмосфер, максимальная температура по земле +58 °С, минимальная -87 °С, средняя 14 °С.
Внешняя оболочка:
1. Гидросфера (занимает 70,8% поверхности, максимальная глубина – 11 км, средняя глубина - 3,8 км).
94% - мировой океан;
4,12% - в подземных водах.
Пресная вода составляет 2% от общего количества и лишь 0,3% –находится в пользовании.
2. Биосфера – сфера жизнедеятельности организмов, находящихся в постоянном взаимодействии с литосферой, гидросферой и атмосферой.
3. Атмосфера – газовая оболочка земли, верхняя граница находится на высоте до 3000 км.
Состоит из следующих слоев:
– тропосфера (8-9 км – у пояса, 16-17 км у экватора);
– стратосфера;
– мезосфера;
– термосфера.