Оглавление

А.Основные материалы…………………………………….………..................

1.Задание 2 (вариант1 )…..……………………………………………………….

2.Задание 4 (вариант е)…..……………………………………………………….

3.Задание 5 (вариант 10,)………………………………………………… ……...

4.Задание 6 (вариант з)……………………………………….. ……..................

5.Задание 7 (вариант а)……………………………………. …………………….

6.Задание 9 (вариант 13)…………………………………….. ………………….

7.Задание 10 (вариант 7)…………………………………….. ………………….

8.Задание 13 (вариант д)………………………………………………… …….

9.Задание 14 (вариант 17)……………………………………………….. …….....

10.Задание 16 (вариант 8)………………………………………………… ……...

11.Задание 17 (вариант 13)……………………………………….. ……..................

12.Задание 18 (вариант 1)……………………………………………….. …….....

13.Задание 19 (вариант 8)……………………………………………….. …….....

14.Задание 21 (вариант 1)……………………………………………….. …….....

15.Задание 22 (вариант 8)……………………………………………….. …….....

Б. Зачетные вопросы……………………………………………………………...

1. Вопрос 21…………………………………………………………………………

2. Вопрос 31…………………………………………………………………………

3. Вопрос 55……………………………………………………………....................

В. Дополнительные задания

1. Задание 1 (вариант 8)………………………………………………………….

2. Задание 2 (вариант 5)……………………………………………………………

3. Вопрос 6…………………………………………………………………………

4. Вопрос 13…………………………………………………………………………

5. Вопрос 64…………………………………………………………………………

6. Вопрос 70…………………………………………………………………………

Список используемой литературы.......................................................................

Задание №2(1) Описать одну из пород магматического, метаморфического и осадочного происхождения группы

Пегматиты (франц. pegmatite, от греч. pégma, родительный падеж pégmatos — скрепление, связь, нечто сплочённое) — как правило кислые (могут быть и основными) интрузивные преимущественно жильные горные породы. Для них характерны:

• крупные размеры слагающих минералов, среди которых преобладают минералы с легколетучими компонентами (вода, фтор, хлор, бром и другие);

• разнообразный минеральный состав куда входят не только главные минералы, общие для пегматитов и материнских пород, но и минералы редких и рассеянных элементов: Li, Rb, Cs, Be, Nb, Ta, Zr, Hf, Th, U, Sc и др.

• наличие большого количества минералов, образующихся в процессе метасоматического замещения и гидролиза полевых шпатов.

Концентрация легколетучих, редких и рассеянных элементов в пегматитах иногда в сотни и тысячи раз больше, чем в соответствующих материнских породах.

Свойства:

Кислотность. SiO₂ >75 %.

Минералогический состав. Полевые шпаты, чаще всего калиевые, кварц, слюда. Возможно присутствие берилла, бавенита, турмалина.

Цвет. Розовый, красноватый, светло-серый, желтоватый и др.

Структура. Полнокристаллическая, крупнозернистая. В пегматитах часто развиваются своеобразные структуры закономерного прорастания полевого шпата правильно ориентированными зернами кварца — пегматитовая (графическая) структура.

Текстура. Эвтектоидная.

Удельный вес. 2,5-2,7.

Форма залегания. Жилы, штоки, линзы. Размеры пегматитовых жил сильно варьируют и могут достигать нескольких километров в длину при нескольких метрах по мощности.

Отдельность. Пластовая.

Практическое значение

• Собственно горная порода «пегматит» (письменный гранит) используется как недорогой поделочный камень.

• Пегматитовые жилы являются основным источником полевых шпатов, используемых в керамической и стекольной промышленности.

• Слюды и пьезокварц, часто содержащиеся в пустотах центральных частей пегматитовых жил, применяются в электротехнической промышленности.

• Ряд редкометальных и редкоземельных минералов, а также сподумен, берилл, колумбит, танталит, лепидолит, касситерит, поллуцит используются как драгоценные камни.

Пегматит с синими кристаллами корунда.

Контактовый роговик — метаморфическая порода, образовавшаяся при прогреве (контактовом метаморфизме) горных пород внедрившейся интрузией.

Роговики обычно имеют тонкозернистую полнокристаллическую гранобластовую или порофиробластовую структуру. Текстура массивная либо полосчатая (наследующая слоистость протолита), иногда пятнистая. Основная ткань породы — агрегат неразличимых на глаз кварца, кальцита, биотита, мусковита, эпидота, альбита, роговой обманки, силлиманита, углистого вещества и сульфидов.

Порфиробласты обычно представлены андалузитом, кордиеритом, гранатом альмандин-спессартинового состава, иногда биотитом, ставролитом, полевыми шпатами, роговой обманкой и др.

Окраска роговиков разнообразна. Преобладают серые, белые, желтоватые (кварц, андалузит, мусковит и др.), зеленые (хлорит, эпидот) черные (углистое вещество) цвета. Распределение окраски равномерное либо пятнистое и полосчатое. Порода крепкая. Излом неровный, раковистый (роговиковый). Ороговикование является признаком горячего интрузивного контакта и доказательством более древнего возраста ороговикованных пород по отношению к интрузии.

Где встречается:

Вследствие привязанности к плутоническим интрузиям,роговики залегают близ плутонических пород. Значительные залежи роговиков есть на территории Канады, США, России, ЮАР, Норвегии и Швеции.

Образец полосчатого роговика из карьера Борок в городе Новосибирске. Роговики образовались в результате прогрева песчаников и алевролитов инской серии гранитной интрузией.

Песчаник(a.sandstone;н.Sandstein;ф.gres;и.arenisca) - осадочная горная порода, представляющая собой однородный или слоистый агрегат обломочных зёрен размером от 0,1 мм до 2 мм (песчинок) связанных каким-либо минеральным веществом (цементом).

Пo времени появления цементирующие вещества могут быть сингенетичными, т.e. отложившимися одновременно c зёрнами песка, и эпигенетичными, проникшими в рыхлую породу и заполнившими пустоты между зёрнами спустя определённое время после её отложения. Пo преобладающему размеру зёрен песчаники подразделяются на тонко-, мелко-, средне-, крупно- и грубозернистые. Песчаники, сложенные преим. зёрнами одного минерала, наз. мономинеральными, двумя - олигомиктовыми, многими - полимиктовыми. . К олигомиктовым относят кварцевые песчаники (более 90 % обломочного материала составляет кварц), полевошпатово-кварцевые, слюдисто-кварцевые и др. (кварца 60—90 %).

Среди полимиктовых разновидностей выделяют:

аркозы — песчаники с заметным преобладанием полевых шпатов над кварцем;

граувакки — песчаники имеющие сложный состав, в частности содержащие большое число обломков горных пород, и цемент из тонокозернистого обломочного материала (алевритовой и пелитовой размерности).

Песчаник может быть разного цвета, но преобладает серый, желтовато-серый или белый, реже красноватый.

Плотность песчаника 2250—2670 кг/м³; Пористость 0,69—6,70 %; водопоглащение 0,63—6,0 %; предел прочности на сжатие 30-266 МПa. Наиболее высокие физико-механические свойства имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым. Огнеупорность песчаника также различна, наивысшая (до 1700 С) характерна для чистых кварцевых песчаников с кремнистым цементом.

Hаиболее крупные месторождения песчаников и кварцитов сосредоточены, видимо, в зонах передовых прогибов геосинклиналей. Kрупные месторождения кварцитов известны среди пород кристаллического фундамента. Mесторождения песчаников встречаются и в пределах платформ. Формы залегания весьма разнообразны. Докембрийские и палеозойские кварциты и кварцитовидные песчаники образуют обычно мощные пластовые тела. Cреди молодых образований чаще развиты линзообразные и гнездообразные залежи песчаников, реже кварцитовидных песчаников. Hаибольшей выдержанностью отличаются песчаники c первичным цементом и кварцитовидные песчаники.

Использование песчаника

В строительстве в качестве стенового и облицовочного материала, бутового камня, щебня различного назначения.

Кварцевый песчаник с содержанием кремнезёма [[SiO₂]] выше 95 % используется для производства динаса, в качестве флюса при выплавке меди и никеля, для изготовления стекла и др.

Методы обработки:

- Торцевая нарезка - Фасадно-стеновая нарезка - Фасадно-стеновая "Руст" нарезка - Плитка - Плитка "Руст" - Плитка "Руст" + "Фаска" - Тротуар, мозайка - Брусчатка

Задание №4.(е)Составить описание геологического разреза типа .

Т ерритория сложена породами каменноугольного, пермского, мелового, палеогенного и четвертичного возраста.

Стратегический перерыв наблюдается между пермским и меловым периодами. В это время в триасе и юре происходило разрушение верхних пород.

На данной схеме геологического разреза мы можем наблюдать разрывную дислокацию. Это может быть связано с сейсмической

активностью, которая приводит к разрыву сплошности пород и смещению разорванных частей относительно друг друга. Здесь мы можем видеть такой вид разрывной дислокации, как ступенчатый сброс.

Вследствие тектонических движений породы каменноугольного, пермского, мелового и палеогенного периодов подверглись ступенчатому сбросу. Действию сейсмической активности не подверглись лишь четвертичные отложения, они самые молодые, залегают ровно на поверхности

Задание №6.(з) Составить описание поперечного разреза речной долины по схеме з).

Как известно, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами. Последовательность террас отвечает последовательным циклам эрозии.

Каждый цикл начинается врезанием водного потока и заканчивается выработкой нового днища долины, превращающегося затем в террасу. Самая высокая терраса является наиболее древней, а нижняя самой молодой. Нумерацию террас обычно начинают снизу, от более молодой.

У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или с коренным склоном, в который врезана долина в целом.

Уступ каждой террасы и площадка нижележащей террасы соответствует одному циклу эрозии. Различная степень выраженности уступа террас зависит от их возраста и последующих экзогенных процессов.

В поперечном разрезе речной долины (схема з) выделяется русло, пойма, заливаемая в период паводков, первая и вторая надпойменные террасы, берег. Такой тип речных террас относится к аккумулятивному типу.

Аккумулятивные типы речных террас – это такие террасы, в которых и площадка, и уступ полностью сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород всегда ниже уровня реки и никогда не обнажается.

Аккумулятивные типы террас – типы речных террас, формирующиеся при устойчивой тенденции к опусканию.

Такое строение свидетельствует о том, что река прошла весь цикл развития от глубинного врезания до формирования поймы с накоплением аллювия, которая в последующем была прорезана и оставлена в виде террасы.

Произошло наложение аллювиальных отложений друг на друга. Аллювий средней эпохи Q₂ слагает только правую часть надпойменной террасы. Это говорит о том, что аллювий более молодого типа, в нашем случае Q₃ – верхней эпохи, размыл мощную толщу Q₂ и , накапливаясь, образовал надпойменную террасу. Ещё ниже залегает слой современной эпохи Q₄ . Этот аллювий слагает пойму и русло реки.

Изучение речных террас, их строение имеет большое научное и практическое значение. Типы террас, высоты их поверхностей и цоколя, состав аллювия, соотношение его различных фаций позволяют судить об истории новейшего развития территории, о климатических изменениях. С аллювиальными отложениями связаны россыпные месторождения многих важных полезных ископаемых.

Задание №7.(а)Составить описание поперечного разреза озёрного побережья по схеме (а).

Озёрное побережье:

В результате действия факторов абразии в основании берега 1, образуется выемка, которая постепенно углубляясь ,превращается в волноприбойную нишу. Волноприбойная ниша углубляется до тех пор, пока не обрушаются породы берегового склона. В результате образуется подводная терраса Q1.В средне четвертичный период Q2 терраса была сложена морскими отложениями. В конце средне четвертичного периода Q2 наблюдается тектонический подъем берега. В результате чего начинается следующий абразионный процесс. Образуется подводная терраса Q3. В современный четвертичный период терраса была сложена морскими отложениями Q4.

Задание №9 (вариант 13).Составить описание оползневого генетического типа четвертичных отложений

Оползнем называется скользящее смещение горных пород, сла­гающих склон, вследствие механического разрушения или течение пород склона и его основания без потери контакта между сме­щающейся и неподвижной частью массива.

В строении оползней различаются сле­дующие основные элементы: стенка отрыва оползня, поверхность скольжения, подошва оползня, или базис, оползневой цирк, ополз­невое тело и оползневые накопления (рису­нок).

Морфологические элементы оползня: 1 - подошва, или базис, оползня; 2 - язык оползня; 3 - оползневые блоки; 4 - стенка срыва; 5 - голова (вершина) оползня; 6 - бровка срыва; 7 - оползне­вые ступени; 8 - оползневые трещины; 9 - поверх­ность (зона) скольжения

С тенка отрыва представляет собой по­верхность, по которой оползень отделился от массива пород. Поверхностью скольжения называется плоскость, по которой происходит смещение блока пород. В однородных глини­стых породах кривая скольжения (в разрезе) имеет очертания циклоиды, которую для про­стоты принимают за часть окружности. При скольжении массива по поверхностям напла­стования, тектоническим или иным трещинам поверхность скольжения может иметь форму прямой, ломаной или волнистой линии. У неглубоких оползней, захватывающих почвен­ный слой, поверхность скольжения обычно следует за рельефом. Очень часто смещение происходит не по четко выраженной поверх­ности а захватывает некоторую зону массива (зону смещения) или носит характер пласти­ческих деформаций. В зоне скольжения по­роды имеют нарушенную структуру и повы­шенную влажность. Подошвой, или базисом, оползания называется линия пересечения поверхности скольжения с поверхностью склона. На одном и том же склоне может быть несколько оползней, подошвы которых располагаются на разных уровнях. Такие оползни называются многоярусными. Иногда смещение земляных масс происходит после­довательно, и образуется ступенчатый опол­зень. Поверхность оползневых уступов при движении часто приобретает наклон в сторо­ну склона, что объясняется выполаживанием кривой скольжения. Оползневым телом на­зывается массив оползших пород. В нём вы­деляют голову — самую верхнюю часть оползня и язык - самую нижнюю часть. Глу­биной оползания, или захвата, склона назы­вается мощность оползневых масс, измерен­ная по нормам к поверхности склона. Под оползневым цирком понимают выемку, обра­зовавшуюся на склоне в результате ополза­ния, а дугообразная линия, которой, оползне­вой цирк ограничивается со стороны склона, называется бровкой, или линией срыва.

В нешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неустойчивом состоянии. Там, где происхо­дит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости склонов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдав­ливания. Между валами и буграми при опре­деленных условиях скапливаются поверхно­стные и подземные воды. Это вызывает за­болоченность склонов. При активном сполза­нии на склонах хорошо видны смещенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый «пьяный лес» и ра­зорванные стволы деревьев. За счет сполза­ния пород стволы деревьев теряют свою вер­тикальность, а иногда даже расщепляются. Аналогичным образом теряют вертикаль­ность столбы телефонной связи и электро­линий, заборы, стены. На оползневых скло­нах можно наблюдать разрушенные дома или здания ее значительными трещинами. Харак­терной чертой этих трещин является наи­большее раскрытие в нижней части здания по склону.

Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные усло­вия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строение, свойства пород, гид­рогеологические условия.

При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутизной менее 15° оползней не образуют. Оползни свойственны склонам выпуклой и нависаю­щей конфигурации.

Большое влияние на развитие оползне­вых процессов оказывает геологическое строение и литологический состав пород склона. Наиболее часто оползни проявляют­ся при залегании слоев с падением сторону склона, например, оползни Черноморского по­бережья (Сочи). Типичными оползневыми по­родами следует считать различные глини­стые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, на­пример происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большинство оползней при­урочено к выходам подземных вод.

Причины образования оползней мож­но свести в три группы:

1) изменение формы и высот ы склона;

2) изменение строения, состояния и свойств пород, слагающих склон;

3) дополнительная грузка на склон.

К первой группе причин относятся под­мыв склона вследствие колебаний базиса эрозии, разрушающая работа волн и текучих вод, а также подрезки склона. Во вторую группу сведены процессы, изменяющие строение пород и ухудшающие их физико-механические свойства. К ним относятся вы­ветривание и увлажнение пород дождевыми, талыми и подземными водами, раздробление отдельных блоков, при смещении, выщела­чивание растворимых солей и вынос мелких частиц фильтрующимися водами (суффозия). К третьей группе причин относятся гидроди­намическое и гидростатическое давление, ис­кусственные статические и динамические на­грузки на склон, а также сейсмическое воз­действие.

Ч аще всего подвижка земляных масс на склонах происходит вследствие сочетания ряда причин. В зависимости от конкретных условий и причин подвижки пород на склонах имеют различную динамику и разные формы проявления: они могут быть поверхностными или глубокими. К поверхностным относятся смещения дернового покрова и маломощного делювия; среди них различает: сплывы, оп-лывины и осовы. Все они образуются в ре­зультате насыщения и разжижения пород во­дой, действуют обычно периодически и име­ют малую скорость движения.

Глубокие смещения, или собственно оползни, захватывают склон на глубину, ино­гда измеряемую десятками метров. Динамика оползневого процесса в данном случае зави­сит не только от причин развития оползней, но и от геологического строения склона (со­става пород, условий их залегания, слоисто­сти и т.д.).

К лассификация оползней предусмат­ривает выделение собственно оползней, а также их разновидностей в виде сплывов (или сплывин) и оползней - обвалов. Собст­венно оползни происходят только путем скольжения земляных масс по склону. Плос­кость скольжения обычно располагается на значительных глубинах (многие метры). Сплывы - смещение земляных масс на не­большой площади (сотни квадратных метров) вследствие водонасыщения верхних слоев. Глубина залегания плоскости скольжения до 1 м. Свойственны весеннему периоду годя. Оползни-обвалы представляют собой сме­щение земляных масс одновременно по типу скольжения и обвала. Типичны для крутых склонов.

Ф. П. Саваренский выделил следующие типичные случаи, учитывающие влияние гео­логического строения на морфологию и ди­намику оползней: а) оползни в неслоистых породах (асеквентные); б) оползни по слоям или по трещинам, наклоненным в сторону склона (консеквентные); в) оползни, при кото­рых поверхность скольжения сечет слои или породы различного состава (инсеквентные). Асеквентные оползни часто образуются вследствие изменения консистенции глини­стых пород. Движение оползня начинается снизу, оползневое тело соскальзывает цели­ком, и образуется запрокинутая в сторону склона площадка — оползневый уступ. Кон­секвентные оползни могут начинаться как снизу, так и сверху. В последнем случае про­исходит смятие и дробление нижележащих частей склона с образованием бугров. Иногда соскальзывание пород по поверхностям, пре­допределенным геологическим строением склона, происходит быстро и сопровождается обвалами и дроблением пород. Инсеквент­ные оползни обычно возникают в результате изменения консистенции пород и гидродина­мического давления, а также вследствие раз­вития суффозии. Оползневое тело может пе­редвигаться с разными скоростями как в пла­не, так и по глубине, в результате чего обра­зуется очень сложная система трещин.

Существующие, представления о меха­низме оползнеобразования позволяет разде­лить всё многообразие, оползней на две группы по степени сохранности структуры смещающихся пород, определяющей их со­стояние и свойства. К группе I относятся оползни, приуроченные к коренным породам, отличающиеся относительной сохранностью первоначальной структуры смещающихся по­род в массиве и резким измененном состоя­ния и свойств в зонах разрушающих дефор­маций (зонах смещения). Оползни, входящие в группу II, характеризуются значительным или полным изменением структуры, состоя­ния и свойств всей или почти всей массы смещающихся пород. Чаще всего такие оползни развиваются в поверхностных обра­зованиях.

В пределах обеих групп оползни разли­чаются по размерам глубине захвата, возрас­ту и фазам развития.

Задание 10 (вариант 10).Для конкретных инженерно-геологических условий (категория пород по сейсмическим условиям 1 и силе землетрясения – 7-8 баллов) составить прогноз характера разрушения зданий и сооружений и влияния на грунты и режим поверхностных и подземных вод.

Землетрясения — подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными.

Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряжённых пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли.

Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли — землетрясения.

Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

1-Скальные грунты всех видов (в том числе вечномерзлые и вечно­мерзлые оттаявшие) невыветрелые и слабо-выветрелые: крупнообло­мочные грунты плотные маловла­жные из магматических пород, содержащие до 30% песчано-глинистого заполнителя: выветрелые и сильновыветрелые скальные и нескальные твердомерзлые (вечномерзлые) грунты при температуре минус 2°С и ниже при строительстве и эк­сплуатации по принципу I (сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии)

Задание 13 (д).Для расчетной схемы (Д) определить приток воды к подземным выработкам и сооружениям (схема).

схема

Расчетная схема для определения притока воды к подземным выработкам и подземным сооружениям:

 среднезернистые водовмещающие породы

Схема Д

Определим радиус влияния R по формуле Кусакина:

R=2 ∙S√ H∙K_ф

S – понижение УГВ

H =11,8 м – мощность грунтовой воды

Т.к. высотная отметка УГВ равна 29,1 м, а отметка воды в скважине при откачке 25,0 м, то S=29,1 – 25,0= 4,1 м (принимаем для среднезернистого песка коэффициент фильтрации равный 10 м/сут.).

R=2 ∙ 4,1 √11,8 ∙ 10 = 89,1 м

Радиус колодца r=d /2= 1,2 /2= 0,6 м

Т=Н – S – I расстояние от дна колодца до водоупора

R/H= 89,1 / 11,8= 7,6 <10

Задание №14(17). Составить сводную таблицу свойств и характеристик для грунтов типов супеси тяжёлые, суглинки и глины.

Показатель	Супеси тяжёлые	Суглинки	Глины
Зерновой состав		30-40% 0,002мм
Степень выветрелости
Сопротивление грунту при зондировании А) статическом Б) динамическом		Суглинки (не моренные) очень прочные qc>10	Глины очень прочные qc>10
Коэффициент уплотнения
Коэффициент пористости, е	Среднее значение 0,6	Среднее значение 0,61	Среднее значение 0,75
Величина пористости		0,65-0,85
Число пластичности, Ip	1-7	12-17	>17
Показатель консистенции, IL		<0
По степени плотности, ID
Угол внутреннего трения, град.	24-30	21-30	11-18
Относительная просадочность		Среднее значение 0,003
Степень влажности		Среднее значение 0,86
Коэффициент хрупкости
Истираемость
Предел прочности, МПа
Водопоглащение, %
Показатель твёрдости по шкале Мооса
Пустотность, %
Грязеёмкость, мг/см
Коэффициент фильтрации, м/сут		0,01-0,05
Максимальная молекулярная влагоёмкость, %		11,82
Высота капиллярного поднятия, м		3,5-6,5

Задание №16(8): Определить характер воздействия и последствия фактора №8 (технические воздействия) на устойчивость откосов и меры борьбы со склоновыми процессами.

На устойчивость откосов влияют следующие действующие факторы: ненарушенные рыхлые породы, условия залегания, гидрогеологогические условия, выветривание, профиль откоса, морфологические условия, нагрузки, технические воздействия, растительность, деятельность животных.

Каждый из этих факторов влияет на устойчивость откосов, многие из этих факторов взаимосвязаны.

Впоследствии неустойчивые откосы могут стать причиной различных склоновых процессов, таких как обвалы, оползни и т.п..

К склонам относятся участки поверхности Земли с углом наклона, превышающим 1°. Они занимают не меньше 3/4 площади суши. В зависимости от особенностей состава горных пород склоновые процессы имеют различный облик:

Оползни — скользящее смещение масс рыхлых горных пород по склону под действием силы тяжести.

Оползнями называют и формы рельефа, возникшие в результате оползания на склонах долин, на берегах рек,озер, морей. Скольжение масс породы происходит по склонам, подмываемым берегам рек. «Подошва» оползня часто скользит по насыщенному водой слою. Поэтому весной после продолжительных дождей оползни оживают. Скорость их движения различна.Сползший оползень покрывает нижнюю часть склона ступенями или буграми. Оползень может толкать перед собой рыхлые горные породы, из которых у подножья холма образуется оползневый вал.

Оползневый рельеф типичен для побережья Черного и Азовского морей, для южной части Русской равнины. Нередко на поверхности оползня сохраняются деревья, росшие здесь до его образования. При сползании они наклоняются в разные стороны, и возникает так называемый «пьяный лес».

Оползни могут разрушить дома, транспортные магистрали, приводят к человеческим жертвам. Так как они наносят большой ущерб народному хозяйству, с ними ведется борьба, заключающаяся главным образом в отводе поверхностных и грунтовых вод от места, подверженного оползневым явлениям. Изучением этого явления и борьбой с ним занимаются специальные оползневые станции.

Обвал — это быстрое обрушение крупных глыб или массива горных пород с крутых откосов. Возникает он внезапно, когда породы на склоне теряют устойчивость в результате подмыва их рекой или морем, а также при землетрясениях, при строительных работах на склонах. Обвалы отличаются от оползней тем, что последние сползают без опрокидывания и сильного дробления. Особенно грандиозны обвалы в молодых горах.

Лавины — большие массы снега, обрушивающиеся с горных склонов. Они вовлекают в движение горные породы, слагающие склоны. Внизу, у основания склонов, скапливаются снесенные с них обломки, разбитые деревья, содранный дерн.

Лавине предшествуют сильные снегопады и метели. Сила ее огромна: ведь в одно мгновение обрушивается до миллиона тонн плотно слежавшегося за зиму снега.

Лавины можно предвидеть. С этой целью создана сеть лавинных станций на Кавказе, Тянь-Шане, Памире, в Хибинах. На станциях ведутся постоянные наблюдения за погодой, накоплением снега, состоянием очагов лавинной опасности, поскольку это явление приносит большие разрушения и человеческие жертвы. Различные меры защиты выбираются в зависимости от конкретных условий.

Склоновые процессы, как и выветривание, относятся к экзогенным (внешним) процессам, влияющим на изменение рельефа.

Задание 17(13). Описать камеральные работы при инженерно-геологических исследованиях.

Камеральные работы – всесторонняя научная обработка и обобщение материалов, собранных в процессе полевых топографических, геологических и др. специальных исследований какой-либо территории или каких-либо геологических объектов.

В процессе камеральных работ составляются сводные отчёты и графические, табличные и текстовые документы, отражающие результаты проведённых полевых работ.

Требования к камеральным работам устанавливаются действующими инструкциями и положениями в зависимости от целей и задач проведённых работ, а затраты на их производство определяются по справочникам укрупнённых сметных норм (СУСН) или обосновываются при проектировании геологоразведочных работ.

Камеральные работы по геологической съёмке включают палеонтологическое, геохронологическое, литолого-петрографическое, минералого-геохимическое, структурное, геофизическое и др. изучение образцов и проб геологических пород для выявления их состава, строения и возрастных взаимоотношений.

Камеральные работы включают обобщение и увязку всех полевых, лабораторных и литературных материалов с составлением стратиграфических колонок, геологических разрезов и карт. Отчёт по геолого-съёмочным работам состоит из текста, графических и текстовых приложений, комплектов обязательных и специальных карт.

Комплекты обязательных карт включают геологическую карту заданного масштаба со сводной стратиграфической колонкой и геологическими разрезами, карты фактического материала, четвертичных отложений и карту полезных ископаемых, их размещения и прогноза. Содержание специальных карт определяется проектами геолого-съёмочных работ.

В состав камеральных работ по поискам полезных ископаемых, кроме перечисленных видов работ входит оценка всех проявлений полезных ископаемых, изучение их вещественного (химического и минерального) состава и условий залегания, а также оценка прогнозных ресурсов, определяющих перспективы рудоносности всей изучаемой территории.

По результатам разведочных работ составляется окончательный отчёт с подсчётом разведанных и предварительно оценённых запасов, а также прогнозных ресурсов полезных ископаемых для их последующего рассмотрения и утверждения.

Задание 18(6). Ручное ударно - вращательное бурение скважин

Ручное бурение скважин на воду как промышленный способ применялось еще сравнительно недавно. Да и теперь оно возможно в тех местах, куда трудно доставить буровую технику.

Ручным ударно-вращательным бурением, используя только мускульную силу человека, проходят скважины наибольшим диаметром 200–250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях – и до 100 м.

Проходку скважины ударно-вращательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах – долблением специальными долотами и стаканами. Эти буровые инструменты подсоединяют к стержням – буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки «ручное ударно-вращательное бурение».

Для проходки пластичных пород (глины и смеси глин с песками) наиболее приспособленным инструментом являются ложковые буры (ложки).

Ложка – это полуцилиндр, свернутый из листовой стали, с левой отогнутой режущей кромкой (если смотреть сверху).

Порода в полости полуцилиндра удерживается сжатием и прилипанием, поэтому продольная щель между кромками для более сыпучих пород должна быть более узкой.

Ложка забирает породу вертикальной и нижней режущими кромками. Нижнюю часть ложки устраивают по-разному. Для самодельного исполнения наиболее доступны следующие варианты (рис. 20): низ ложки выполнен ковшеобразным резцом; низ ложки с левой стороны сделан в виде резца, а с правой – в виде поперечного выступа, причем между этими отгибами можно пропустить сверло по металлу и приварить его к телу ложки. И то и другое несложно выполнить, если есть возможность нагреть металл до пластичного состояния. Ложку можно также сделать из трубы подходящего диаметра и использовать ее даже без термического упрочнения режущих кромок. Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообразный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от оси вращения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось вращения штанги должны совпадать, а ось тела ложки следует сместить на расстояние е (эксцентриситет), равное 10–15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в скважине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диаметра по сравнению с диаметром ложки. Подобное уширение скважины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диаметр которых в большинстве случаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасности обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу.

Порода, которую ложка забирает в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инструментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30–40 см.

Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде простого бурава – стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками.

Конечно, можно что-то сделать и таким буром в пластичных, необваливающихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая часто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующего пояска, то об уширении скважины для обсадной трубы в данном случае не может быть и речи.

Ручное бурение скважин на воду как промышленный способ применялось еще сравнительно недавно. Да и теперь оно возможно в тех местах, куда трудно доставить буровую технику. Ручным ударно-вращательным бурением, используя только мускульную силу человека, проходят скважины наибольшим диаметром 200 — 250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях — и до 100 м. Проходку скважины ударно-вращательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах — долблением специальными долотами и стаканами. Эти буровые инструменты подсоединяют к стержням — буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки «ручное ударно-вращательное бурение».

Ложковые буры: а — с ковшеобразным резцом; б — с отгибами и сверлом

Для проходки пластичных пород (глины и смеси глин с песками) наиболее приспособленным инструментом являются ложковые буры (ложки). Ложка — это полуцилиндр, свернутый из листовой стали, например Ст. 3, с левой отогнутой режущей кромкой (если смотреть сверху). Порода в полости полуцилиндра удерживается сжатием и прилипанием,- поэтому продольная щель между кромками для более сыпучих пород должна быть более узкой. Ложка забирает породу верти реальной и нижней режущими кромками. Нижнюю часть ложки устраивают по-разному. Для самодельного исполнения наиболее доступны следующие варианты (рис. 11): низ ложки выполнен ковшеобразным резцом; низ ложки с левой стороны сделан в виде резца, а с правой — в виде поперечного выступа, причем между этими отгибами можно пропустить сверло по металлу и приварить его к телу ложки. И то и другое несложно выполнить, если есть возможность нагреть металл до пластичного состояния. Ложку можно также сделать из трубы подходящего диаметра и использовать ее даже без термического упрочнения режущих кромок. Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообразный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от ось вращения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось вращения штанги должны совпадать, а ось тела ложки следует сместить на расстояние е (эксцентриситет), равное 10 — 15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в скважине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диаметра но сравнению с диаметром ложки. Подобное уширепие скважины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диаметр которых в большинстве случаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасности обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу. Порода, которую ложка забирает в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инструментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30 — 40 см. Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде простого бурава — стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Конечно, можно что-то сделать и таким буром в пластичных и обваливающихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая часто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующего пояска, то об устройстве скважины для обсадной трубы в данном случае не может быть и речи.

Для бурения плотных глин и суглинков применяют змеевиковый бур (змеевик), напоминающий бурав по дереву (рис. 12). Нижнее режущее лезвие змеевика имеет форму ласточкина хвоста и должно закаливаться. Змеевик действует подобно штопору: вращаясь, он ввинчивается в породу. При подъеме бура порода удерживается на его винтовых лопастях. Змеевик во время работы приподнимают на несколько сантиметров через каждые 1,5 — 2 оборота буровых штанг для отрыва от основного массива породы. В противном случае усилие подъема будет очень велико и штанги можно порвать. . Змеевиковый бур Изготовить самому такой змеевик трудно, поэтому в самодеятельном бурении вместо него с успехом используют отрезки винтовых шнеков от сельхозмашин. Для этого берут часть шнека с 6 — 4 витками, снизу приваривают сверло по металлу (или просто конический штырь) для центрирования-бура в забое, а сверху — отрезок трубы для соединения со штангами. Хорошие результаты получают, приспосабливая для бурения плотных глин и суглинков рыболовные ледовые буры. Для проходки твердых пород и валунно-галечниковых отложений служит буровые долота. При необходимости их также делают эксцентричными по отношению к оси шейки, чтобы вырабатывать уширенную скважину, доступную для прохода обсадной трубы. Долота изготавливают из закаливающихся сталей УЮ, 45, 65Г, 40ХН и др.) и закалывают до твердости зубила на высоту не более 25 мм. В зависимости от крепости проходимых пород лезвие долот должно иметь различный угол заострения. Для проходки относительно мягких пород угол заострения (двугранный угол) — 70 — 80°, для твердых пород 110 — 130°. Долота имеют разную форму применительно к различным по буримости породам (рис. 13). Бурение не очень твердых пород ведут зубильным (плоским долотом), более твердых — двутавровым и с Z-образным лезвием. Для бурения твердых трещиноватых пород служит крестовое долото, у которого два лезвия пересекаются под прямым углом, — это препятствует его заклиниванию в трещине. Скругляющее долото применяют также для проходки твердых пород, оно обеспечивает более правильную округлость скважины и дает хорошие результаты при проходке трещиноватых пород и валуно-галечниковых отложений. Эксцентричное долото разрабатывает скважины большего диаметра, чем размер лезвия. Для раздробления небольших валунов или отодвигания их в сторону в забое применяют долото в форме клипа — пирамидальное долото. Сделать самому в домашних условиях долота классической формы, представленные на рис. 13, чрезвычайно сложно. Изготовляют их ковкой в штампах из цельной заготовки, сварка категорически запрещается, так как при сварке закаливающихся сталей шов в обычных условиях получается хрупким. Для изготовления таких долот необходимы: кузнечно-прессовое тяжелое оборудование, закрытые печи с восстановительной атмосферой, специальная технологическая оснастка и т. п. Кузнецы, работающие в настоящее время вручную еще в некоторых ремонтных мастерских, неспособны сделать такие долота из-за невозможности прогреть массивную заготовку в открытом горне и невозможности удержать ее раскаленную в клещах из-за большой массы. Например, наименьшее плоское долото с длиной лезвия 148 мм имеет массу 42 кг. Поэтому форму долот надо воспринимать как «информацию к размышлению» при конструировании самодельных аналогов. Итак, возникает проблема. Решить ее можно следующим образом: либо фрезеровать долото из цельной заготовки (такую возможность имеет далеко не каждый); либо все же попытаться сварить долото из мягкой стали (имея в виду его непродолжительную работу) с твердосплавной наплавкой режущих кромок, либо сделать долото составным, то есть корпус сварить из мягкой стали, а режущую часть набрать из таких стальных зубильных лезвий, которые кузнец смог бы прогреть, вручную отковать о закалить. На рис. 14 показаны составные долота, способные разрабатывать скважину диаметром 250 мм. Все долота сделаны в основном своими руками, опробованы на практике (поработали они основательно), показав хорошие результаты. Буровые долота: 1 — зубильное (плоское); 2 — двутавровое; 3 — крестовое; 4 — скругляющее; 5 — эксцентричное; 6 — пирамидальное Корпус долота (а) вырезали кислородным резаком из стальной пластины толщиной 40 мм. Механической обработке его не подвергали, кроме незначительной зачистки на наждаке. К корпусу сверху приварена электросваркой шейка для соединения со штангами. Снизу просверлены 4 глухих отверстия диаметром 20 мм для вставных зубильных лезвий и 4 сквозных боковых отверстия диаметром 12 мм для цилиндрических клиньев, закрепляющих зубильные лезвия. Зубильные лезвия были откованы кузнецом из заготовок (инструментальная сталь УЮ), предварительно выточенных на токарном станке. После ковки в закалки зубильные лезвия были заточены, на хвостовиках напильником сделаны лыски. Затем лезвия закрепили в отверстиях цилиндрическими клиньями, нарезанными из стального прутка диаметром 12 мм. Клиновые лыски на этих деталях также сделали напильни-ком. Вставные зубильные лезвия можно отковать не из точеных заготовок, а, к примеру, из изношенных пальцев тракторных гусениц. Смонтировать зубильные лезвия в корпусе также можно по-разному — в линию, крестообразно, змейкой и др., приблизив форму долот к вышеописанным классическим образцам. Все это, попятно, легко сделать в одном корпусе, меняя только зубильные лезвия. . Составные самодельные долота: 1 — клин; 2 — вставное лезвие; 3 — заклепка Лезвия долота (б) изготовили из куска листовой рессоры, которую обрезали кислородным резаком в размер, отпустили, просверлили отверстия и установили на заклепках в корпус, подготовленный сваркой из нарубленных стальных пластин. Клепка горячая. Для долота (в) в качестве лезвий использовали обрезки отличной стали от гильотинных ножниц для рубки листового металла. Толщина обрезков 36 мм, поэтому вставные долота получились очень «мощными» и показали хорошие результаты при проходке отложений. Форма этого долота в какой-то мере воспроизводит классическое скругляющее долото. Как видим, во всех случаях соединение лезвий, сделанных из закаливающихся сталей, с корпусом из стали, не способной к закалке, выполнено клиньями, заклепками, болтами, по только не сваркой, которая бы дала хрупкий шов. Конечно, у самодельных составных долот, да еще изготовленных с применением сварки, ресурс работы и производительность будут меньше, но уж тут, как говорится, не до жиру... Тем более что задача самодеятельного бурильщика сделать только одну свою скважину, а для этого составного долота должно хватить. Но всяком случае, в практике автора вставные лезвия тупились, но поломок не было. Кстати, по старым инструкциям при каждом поднятии долота из забоя на поверхность его нужно тщательно осматривать, своевременно производить заточку и т. д. Заметим, что если в породе много валунов, может оказаться легче поднять их на поверхность, чем дробить в забое. На этот счет самодеятельными бурильщиками придумано немало хитроумных устройств: различные «пауки», вилки с тремя-четырьмя стальными зубьями и др. Автор при глубине до 10 м применял сачок — овальный стальной пруток с мешком (пруток приварен к штанге) и «гарпун» — заостренный стальной стерженьке приваренной на конце под углом острой пластинкой. Вылавливали валуны так: «гарпуном» валун выворачивали из окружающего плотного суглинка, предварительно размоченного водой, и закатывали в сачок. Для бурения пород рыхлых, сыпучих, обломочных (пески, гравий, галечник, ил), пород, наполненных водой, а также для чистки скважины после работы долотом применяют инструмент, называемый желонкой. Последняя представляет собой отрезок трубы длиной 2 — 3 м, иногда до 4 м, снабженной внизу башмаком с клапаном, а вверху — устройством для соединения со штангами (рис. 15). Клапан обычно делается плоским из стальной пластины с уплотнением резиной, кожей или без него. В желонках небольшого диаметра применяют шариковый клапан. При сбрасывании в забой башмак желонки врезается в породу, которая приподнимает клапан и входит в трубу. Когда желонку поднимают, клапан закрывается и удерживает избранную породу. После заполнения породой желонку извлекают на поверхность и очищают, поворачивая ее для этого вверх клапаном с помощью специального устройства, позволяющего по отсоединять желонку от штанги. Бурильщику, который впервые «изобретает» желонку из случайных материалов, порекомендуем не гнаться за производительностью и сделать общую высоту желонки поменьше, скажем, около 1 м, и с боковым окном (рис. 16), чтобы можно было рукой дотянуться до клапана. Через это окно можно ее и чистить не переворачивая. Косынки и конус в верхней части желонки предназначены для того, чтобы при подъеме не зацепить желопку за обсадную трубу. В качестве буровых штанг для неглубокого бурения (до 25 м) вполне достаточными по прочности являются газовые трубы внутренним диаметром 33 мм (применяют также трубы диаметром 42 и 48 мм). Длина труб отдельных звеньев штанги — 5 м. Отбирая трубы для штанг, надо внимательно осмотреть сварные швы. Если швы плохо проварены, то во время бурения при скручивающих нагрузках они легко расходятся. Обычные водопроводные или газовые муфты для соединения штанг нежелательны из-за недостаточных прочности и длины. Для соединения буровых штанг лучите изготовить специальные муфты Польшей, длины, бочкообразной формы и с гладкими концевыми внутренними проточками, в которые концы свинчиваемых штанг должны плотно заходить своими ненарезанными частями (рис. 17). Последнее делается для того, чтобы уменьшить опасные изгибающие нагрузки в концевых сечениях штанг, ослабленных резьбой. Конечно, намного ускоряет процесс соединения-разъединения штанг коническая резьба. Однако сделать такую резьбу очень трудно, и если, что скорее всего, придется ограничиться цилиндрической резьбой, то нарезать ее на штангах надо на токарном станке или клуппом с направляющей втулкой, чтобы избежать перекоса резьбы. Желонки: а — с плоским клапаном: 6 — с шариковым клапаном; 1 — труба; 2 — отбивной штифт; 3 — клапан; 4 — ось; 5 — башмак; 6 — ограничитель Самодельная желонка: 1 — ударная штанга; 2 — окно; 3 — клапан; 4 — башмак . Муфта В самодеятельном бурении применяют и другие способы соединения штанг: на фланцах, штифтами с помощью соединительных втулок или патрубков из труб меньшего диаметра. Однако оба эти способа не позволяют добиться надежного соединения штанг вследствие небольших погрешностей в установке фланцев на сварке и люфта во втулках. А устранить эти дефекты практически невозможно. При подъеме и спуске штанг в скважину их развинчивают не по одному звену (колену), а по два или по три — «столбами», или «свечами». «Столбы» нельзя класть на землю, так как при подъеме с земли они гнутся. Их надо удерживать в вертикальном положении, прислонив к надежной опоре. В старину, если бурение производилось без вышки, назначением одного рабочего в буровой команде было удерживать «столбы» руками в вертикальном положении. Штанги в «свечах» можно соединять цилиндрическими резьбами, а для соединения «свечей» между собой очень хорошо применить конические. Когда нет подходящих труб, штанги можно сделать из дерева с металлическими наконечниками, соединяя их внахлестку на болтах. В старинных руководствах эта конструкция описана как вполне реальная. Дерево для штанг: тонкослойная ель, лиственница, ясень, дуб. Деревянными штангами бурили на небольшую глубину при диаметре скважины до 3 дюймов только ударным способом. При свинчивании-развинчивании штанги висят в скважине на подкладной вилке, опираясь на нее муфтой, для этой же цели, а также для подъема и спуска штанг в скважину служит фарштуль (рис. 18). Фарштуль состоит из серьги, надетой своими ушками на цапфы массивной траверсы с вырезом посредине для пропуска рабочих штанг. Вырез закрывается откидной щеколдой (собачкой, заградительной планкой или шпилькой). Штанга, заведенная в фарштуль, садится муфтой на края выреза траверсы. Вращательное движение штанг в скважине осуществляется с помощью накидного хомута, который может быть выполнен из дерева и стягиваться шпильками. Принадлежности для штанг: а — подкладная вилка; б — фарштуль; 1 — серьга; 2 — щеколда; 3 — траверса В процессе ударно-вращательного бурения, несмотря на все предосторожности, случаются неполадки и аварии, приводящие к тому, что из скважины приходится извлекать какие-то предметы. Для этого служит ловильный инструмент (рис. 19). Чаще всего приходится вытаскивать из скважины оторвавшиеся штанги. Разрыв штанг происходит в первую очередь потому, что в домашних условиях для штанг часто используют случайные материалы, а также из-за неопытности бурильщика. Для вытаскивания оторвавшихся штанг применяют ловильный винт, или метчик, представляющий собой стальной закаленный винт конической формы, нижний конец которого свободно входит в отверстие штанг. Продольные канавки ловильного винта предназначаются для стружки, образующейся при прорезывании винтом стенок штанги трубок. . Ловильный инструмент: 1 — винт (метчик); 2 — колокол; 3 — штопор; 4 — «счастливый» крюк В тех случаях, когда отверстие оторвавшейся части замято и конец ловильного винта в него не входит, а также для вытаскивания оторвавшегося рабочего инструмента с шейкой из сплошного металла, используют ловильный колокол. Аналогичные ловильные инструменты применяют и для обсадных труб. Когда упущенная в скважину штанга имеет наверху муфту, для ее ловли применяют «счастливый» крюк, которым штангу подхватывают под муфту. Для того чтобы из скважины вытащить упавший мелкий предмет, необходим ловильный штопор — спирально согнутая стальная пластина (полоса) с резьбовым хвостиком наверху. Штопор опускают в скважину на штангах, и при вращении он вместе с породой захватывает упавший предмет. Для подъема тяжелой колонны штанг из глубоких шахт потребуется ворот или лебедка, а также опора для верхнего блока. Обычно в этом случае устанавливают буровую вышку (рис. 20), которая представляет собой треногу высотой 4,5 — 5 м с канатным блоком наверху. Через блок должна быть пропущена крепкая веревка или стальной трос, с помощью которых колонну штанге инструментом и разбуренной породой можно было бы вытащить лебедкой или воротом на поверхность. . Буровая вышка При ударном бурении, когда инструмент со штангами поднимают на 1 — 1,5 м и сбрасывают в забой, для облегчения труда применяют балансир (рычаг 1-го рода) — деревянный брус или крепкую доску-шестидесятку. Чтобы долота разрабатывали круглую скважину, штанги с инструментом при каждом ударе поворачивают руками на некоторый угол. Поэтому к балансиру их подвешивают через штанговый вертлюг (рис. 21). Солее совершенным устройством по сравнению с балансиром является специальная фрикционная лебедка, позволяющая осуществить удар в результате оттягивания каната. . Вертлюг Одним из серьезных моментов при ударно-вращательном бурении является заложение скважины. Надо помнить, что вращательное бурение ложковыми бурами всегда связано с опасностью скручивания штанг. И эта опасность тем больше, чем глубже скважина. Если нрп этом скважина заложена не отвесно, а под некоторым углом, то к .напряжениям скручивания добавляются еще напряжения от изгиба буровой колонны. Кроме того, всякая наклонная скважина имеет тенденцию с глубиной все более и более уходить от вертикали, что сильно затрудняет как само бурение, так и опускание (особенно!), а также подъем обсадных труб. При наличии треноги заложение скважины производят подвешенным инструментом, чем и достигается нужная вертикальность. Если треноги пет и штанги удерживают руками, то для закладки скважины необходимы три человека: двое закручивают ложковый бур, а третий следит за вертикальностью штанги. Когда ложковый бур углубится в землю на половину его длины, его вынимают, очищают и опускают вновь, подлив в скважину воды, чтобы стенки скважины не осыпались, а обмуровывались. Затем скважину опять проверяют на вертикальность и т. д. Если вертикальность не получилась, скважину надо начать вновь. Сухая порода плохо удерживается в ложковом буре, поэтому надо в скважину подливать воду — она играет также и роль смазки. При длине ложки 750 мм скважина при полном заполнении ложки разбуренной породой углубляется примерно на 350мм. Так как устье скважины в земле сильно разрабатывается, то, пройдя буром первые 3 — 4 м, следует обсадить скважину одним или двумя звеньями обсадной трубы. Это первое крепление скважины обычно происходит без затруднений. Обсадная труба дол мен а иметь внизу режущий башмак (см. раздел «Обсадные трубы»), а вверху — патрубок, предохраняющий резьбу от занятия. В скважине обсадная труба должна висеть свободно на деревянном или стальном хомуте. Крепление скважины обсадной трубой обусловлено следующими причинами. Пластичные породы, особенно глины, пройденные буром, имеют тенденцию набухать под воздействием воды или вспучиваться в скважину от давления верхних пластов. В результате просвет скважины сужается и затрудняет (или даже делает невозможным) спуск бурового инструмента. Когда же скважина прорезает неустойчивые породы (пески, гравий, гальку, рухляки и т. п.), она начинает засыпаться или заплывать этими породами. Неизбежным становится крепление скважины и в том случае, когда приходится переходить к долблению твердых пород долотами. Разбуренная при этом твердая порода в виде бурильной грязи отбирается небольшими порциями желонкой; скорость проходки скважины подчас измеряется сантиметрами в сутки.

Задание 19 (вариант 9). Составить для биогенного класса грунта сводный перечень основных нормативно-расчётных характеристик.

Наименование группы показателей	Показатель	Условное обозначение	Расчётная формула и размерность
1	2	3	4
1)Вещественный состав	Минеральный состав: скопление остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Химический состав: углерод 50-60 %, водород 5-6.5 %, кислород 30-40 %, азот 1-3 %, сера 0.1-1.5 %. Органическая часть более 50%.	- - -	- - -
2)Показатели структуры и текстуры	1) Текстура пористая, слоистая 2) Структура волокнистая, пластичная. 3) Пористость	n
3)Механическая прочность	1) Сопротивление сдвигу 2) Удельное сцепление 3) Угол внутреннего трения 4) Коэф. бокового давления	с
4)Показатели физических свойств	1) Плотность 2) Плотность частиц 3) Плотность сухого грунта 4) Набухание	p p p
5)Физическое состояние	1) Влажность 2) Число пластичности 3)Модуль общей деформации	W J E

Задание №21(1). Дать описание методики проведения динамического зондирования и по данным зондирования в точке Д3-5 оценить свойства грунтов.

Динамическое зондирование выполняется согласно ГОСТ 19912-61. При динамическом зондировании подсчитывается число ударов молота при погружении зонда на определенный интервал глубины, который называется залогом.

В результате полевых испытаний грунтов динамическим зондированием определяют условное динамическое сопротивление грунта погружение зонда. Его вычисляют по данным рукописного журнала динамического зондирования или по диаграммным лентам, полученным при автоматической записи результатов.

Результаты динамического зондирования оформляются в виде графика изменения по глубине количества ударов молота в залоге и вычислении среднего количества ударов молота в залоге для каждого инженерно-геологического элемента.

Метод полевых испытаний грунтов динамическим зондированием следует применить в сочетании с бурением скважин и другими видами инженерно-геологических исследований при:

-выделения инженерно-геологических элементов.

-оценки пространственной изменчивости состава и свойств, грунтов.

-определение глубины залегания кровли скальных и крупно-обломочных грунтов.

-ориентировочной оценки физико-механических свойств, грунтов.

По результатам зондирования, представленным на рисунке, определим средневзвешенное значение:

Определим, что при P=5.25 МПа пески мелкие маловлажные характеризуются средней плотностью сложения, а нормативное значение угла внутреннего трения и модуля общей деформации равны:

φ=31.5 Е=24МПа

Задание №22(8). Дать описание геофизического метода изучения горных пород

РАДИОАКТИВНЫЙ КАРОТАЖ (а. radioactive logging; н. radioaktives Kernen; ф. diagraphie radioactive, diagraphie par radioaction; и. perfilaje radioactivo, testificaciyn radioactivo) — комплекс ядерно-физических методов изучения состава и строения горных пород, слагающих стенки скважин, а также контроля за техническим состоянием скважин. В соответствии с видом регистрируемого излучения различают разновидности гамма-каротажа и нейтронного каротажа. Методы гамма-каротажа основаны на измерении интенсивности g-излучения, обусловленного естественной радиоактивностью пород (гамма-каротаж), и вторичного g-излучения (гамма-гамма-каротаж) или нейтронного излучения (гамма-нейтронный каротаж), возникающих в породах при облучении их источниками g-квантов. Методами нейтронного каротажа регистрируют параметры многократно рассеянных тепловых и надтепловых нейтронов, образующихся в результате замедления в горных породах быстрых нейтронов (нейтрон-нейтронный каротаж) или g-квантов, возникающих при захвате медленных нейтронов в горных породах (нейтронный гамма-каротаж).

При проведении радиоактивного каротажа применяют скважинный прибор, в котором размещаются детекторы нейтронов или гамма-излучения (интегрального или спектрометрического типа), для регистрации вызванной активности в скважинную аппаратуру помещают также источники нейтронов или гамма-квантов. Сигналы детекторов передаются по кабелю на поверхность на каротажную станцию, где они регистрируются. Радиоактивный каротажа входит в обязательный комплекс методов поисков, разведки и контроля разработки месторождений (в т.ч. в скважинах, обсаженных стальными трубами).

Методы гамма-каротажа широко используются для поисков и разведки радиоактивных руд, калийного и фосфатного сырья, характеризующихся повышенной радиоактивностью, а также при разведке нефтегазоносных и угольных пластов. Гамма-гамма каротаж применяют для изучения плотности горных пород, определения содержания в них тяжёлых элементов, а также состояния цемента в затрубном пространстве. Методы нейтронного каротажа дают важную информацию о содержании в пластах таких элементов, как водород, хлор, железо, хром, бор и др., позволяют выявлять водородсодержащие (в т.ч. нефтегазоносные) пласты. Для различения пластов, насыщенных нефтью или пластовой водой (в них близкое содержание водорода), применяют импульсный нейтронный каротаж.

Дальнейшее повышение эффективности и безопасности радиоактивного каротажа связано с использованием управляемых источников излучения, спектрометрического, многозондовых систем измерения, цифровой регистрации и обработки результатов на ЭВМ.

Ответы на зачётные вопросы:

Вопрос №21. Использование горных пород в строительном производстве.

Магматические породы

Главнейшими глубинными строительными горными породами являются: гранит, сиенит, габбро, лабрадорит, диорит.

Из числа глубинных пород наиболее распространен гранит. Гранит по содержанию кремнезема - кислая порода, в его состав входят в основном три минерала: кварц, полевой шпат и слюда. Содержание основных минералов в гранитах (проц.): кварца 25-30, полевого шпата 60-70, слюды 5-10. В граните содержатся также в небольших количествах второстепенные минералы - пирит и др.

Наиболее устойчивым минералом гранита является кварц, менее устойчивым - полевой шпат и слюда. Цвет гранита бывает от светло- до темно-серого; он зависит от цвета минералов, в основном полевого шпата.

Для гранитов характерны мелко-, средне- и крупнозернистые, а также порфировидные структуры. Текстура гранита преимущественно массивная. Месторождения гранитов - кристаллическая гряда Украины, Карелии, Урал, Закавказье и другие.

В строительстве применяют для изготовления облицовочных плит, лестничных ступеней, полов, бортовых камней, бута, щебня и др. Особое применение гранит находит при строительстве гидротехнических сооружений, возведении памятников.

Встречающиеся обычно жильные породы, связанные преимущественно с гранитной магмой и состоящие из полевого шпата и кварца, называются пегматитами. Пегматиты заменяют полевой шпат в фарфоровом производстве.

Диорит по содержанию кремнезема входит в группу средних пород. По свойствам сходен с гранитом. Он состоит преимущественно из плагиоклаза и роговой обманки. Диорит, содержащий значительное количество кварца, называют кварцевым диоритом. Цвет диорита от темно-зеленого до светло-серого, предел прочности при сжатии (1500-2700)*10⁵ н/м²; хорошо поддается полировке. Диорит применяется как дорожный материал и для облицовки.

Сиенит - горная порода, отличающаяся от гранита малым содержанием кварца или полным его отсутствием. Сиенит легче поддается обработке, чем гранит, хорошо полируется. По объемной массе и прочности сиенит аналогичен граниту. Габбро - горная порода, состоящая из минералов плагиоклаза, авгита и др. Часто в габбро встречается оливин и титаномагнетит. Габбро обладает большой прочностью при сжатии, хорошо полируется.

Лабрадорит - горная порода, аналогичная габбро, состоящая преимущественно из полевого шпата - Лабрадора. Поверхность его после полировки весьма декоративна и характерна явно выраженными сине-лиловыми иризирующими зернами титанистого железняка в кристаллах минерала Лабрадора.

Габбровые породы применяют главным образом для облицовки монументальных сооружений, а отходы при добыче камня - для мозаичных изделий.

Главнейшими излившимися породами являются липарит, перлит, обсидиан, пехштейн, андезит, порфирит, трахит, базальт, диабаз, пемза.

Липарит является эффузивным аналогом гранита и используется в качестве каменного строительного материала, как сырье для получения минеральной ваты и др.

Андезит - плагиоклазовая горная порода порфирового строения, состоящая из плагиоклаза, авгита и роговой обманки. Объемная масса 2200-2700 кг/м³. Предел прочности при сжатии (2000-2500)*10⁵ н/м²-. Андезит - кислотостойкий материал, он является хорошим заполнителем в кислотоупорных бетонах; используют его также для специальных облицовок.

Порфириты применяют для облицовки в дорожном строительстве, из них изготовляют лестничные ступени и другие штучные изделия.

Трахиты - эффузивные горные породы невысокой плотности. Структура - порфировая, в изломе трахиты шероховаты, что обусловлено тонкопузырчатой структурой основной массы породы. Объемная масса трахита около 2200 кг/м³, предел прочности при сжатии (500-ь 1000) IО5 н/м², цвет - от серого до светло-желтого. Применяют трахит в качестве стенового материала и заполнителя для бетонов. Месторождения трахита - Урал, Украина и др.

Базальт - плотная мелкозернистая, реже среднезернистая порода со скрытокристаллической и иногда стекловатой структурой. Это одна из наиболее тяжелых излившихся пород: объемная масса достигает 3300 кг/м³. Предел прочности при сжатии (3000-4000)105 н/м². Базальт трудно поддается обработке, но хорошо полируется. Применяют для изготовления бута, щебня, дорожной шашки и других изделий. Базальт является прекрасным сырьем для каменного литья, минеральной ваты.

Диабаз - полнокристаллическая средне- и мелкозернистая горная порода, состоящая из полевого шпата и авгита. В состав диабаза часто входит оливин. Встречается диабаз также и порфировой структуры. Цвет его темно-серый, объемная масса 3000- 3100 кг/м³. Предел прочности при сжатии (3000 -М000) 105 н/м². Диабаз отличается высокой твердостью, кислотоупорностью, вязкостью, и является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий. Характерная особенность диабаза - сравнительно невысокая температура его плавления (1200-1300° С). Он является ценным сырьем для каменного литья. Диабазы встречаются на Украине, Урале, Кавказе.

Пемза - вулканическое стекло ячеистого строения, образовавшееся при быстром охлаждении преимущественно кислой, реже средней по составу лавы, сопровождающемся бурным выделением из нее газов. Объемная масса пемзы 450-500 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,17-0,23 вт/м o град. Частицы пемзы величиной до 5 мм называют пемзовым песком. Наиболее распространенные месторождения пемзы - Северный Кавказ, Камчатка. Применяют пемзу в качестве легкого заполнителя в бетоне, пемзовый песок - для акустических штукатурок. Некоторые декоративные кристаллические породы показаны на цветной вклейке.

Осадочные породы.

Первичные породы, находясь на поверхности земли, подвергаются постепенному воздействию разрушающих атмосферных агентов (температурных изменений, влияния воздуха, воды и др.), становятся рыхлыми и пылеватыми. Под влиянием ветра и воды часть рыхлых пород изменяется в составе и переносится, осаж даясь в низменных местах рек, морей, озер, создавая при этом осадочные (или вторичные) породы.

Глинами называют тонкообломочные отложения, характеризующиеся наличием частиц размером менее 0,005 мм, состоящих в основном из гидрата кремнекислого глинозема (каолинита) и более крупных частиц кварца, слюды, полевых шпатов, карбонатов кальция и магния, окислов железа и др.

Характерной особенностью увлажненной глины является способность ее приобретать пластичность, сохранять приданную форму после высушивания и снова приобретать пластичность при увлажнении.

По химическому составу, структуре и свойствам глины подразделяются на огнеупорные, тугоплавкие, легкоплавкие, а также на каолиновые, железистые, мергелистые, лесс, бентонитовые и др.

По степени сопротивления действию огня глины делят на огнеупорные (температура плавления не ниже 1580° С), тугоплавкие (температура плавления 1350-1580° С) и легкоплавкие (температура плавления ниже 1350° С).

Каолин - глина белого цвета, состоящая в основном из минерала каолинита. Применяется в фарфоровой и фаянсовой промышленности, в производстве бумаги, резины, обладает высокой огнеупорностью. Огнеупорные глины характеризуются высоким содержанием глинозема; применяются для изготовления огнеупорных изделий, входят в состав фарфора, фаянса, плиток и труб.

Глины, характеризующиеся большим интервалом между температурами спекания и плавления (более 100° С), называют тугоплавкими. Их применяют для изготовления клинкера, плиток для полов, кислотоупорных изделий.

Железистые легкоплавкие глины содержат повышенное количество окислов железа; их широко применяют для производства кирпича, тонкостенных керамических изделий, керамзита.

Мергелистые глины характеризуются повышенным содержанием в них карбоната кальция, равномерно распределенного в глинистой массе. Из мергелистых глин, содержащих до 40% СаС03, изготовляют кирпич, крупные керамические камни, кафель. В УССР известны мергелистые киевские глины, из которых изготовляют высококачественный пустотелый кирпич.

Лессы и лессовидные суглинки - весьма распространенные породы, состоящие из мельчайших зерен песка и глины. Применяют их для изготовления строительного кирпича и в качестве добавки к цементным растворам вместо извести.

Бентонитами называют высокопластичные глины, состоящие в основном из минералов группы монтмориллонита. Бентонитовые глины используют как адсорбент, в литейном деле для связки песчаных форм, как наполнитель при производстве бумаги, резины, пластмасс, мыла, красок, в буровом деле при проходке скважин, для получения водонепроницаемых бетонов, при изготовлении теплоизоляционных материалов из минеральной ваты и др.

Обычные пластичные глины применяют также для устройства гидроизоляционных подушек.

Горные (овражные) пески имеют шероховатую поверхность и угловатую форму" зерен, речные, дюнные и морские - окатанную форму зерен. Горные (овражные) пески содержат иногда примеси глин и органических веществ. Озерный песок часто загрязнен илистыми примесями. Пески, содержащие глину в количестве до 10 %- называют глинистыми, при большем содержании - супесями.

При изменении влажности песок меняет объем. Кривая изменения объема зависит от крупности песка. При определении объема песка следует проверять его влажность и вносить соответствующие коррективы.

Пески применяют в качестве заполнителя в бетонах и растворах, для изготовления автоклавных силикатных плотных и ячеистых изделий, для устройства оснований под дорожные одежды и др. В молотом виде песок применяют как добавку к автоклавным бетонам. Пески с малым содержанием железа используют для производства стекла.

Практический интерес представляют отходы горнообогатительных комбинатов, получаемые при обогащении руд. Они представляют собой мелкозернистый материал типа песка полиминерального состава. Кварц, карбонаты и магнетит являются основными минералами отходов. Отходы применяются в качестве мелкого заполнителя в бетонах и строительных растворах.

Гравием называют рыхлую обломочную породу, образовавшуюся при разрушении различных горных пород. По внешнему виду гравий представляет собой смесь окатанных обломков горных пород и минералов размером от 5 до 150 мм. По происхождению и условиям образования залежей гравий делят на речной, морской, озерный и овражный. В зависимости от происхождения встречается гравий с частицами округлой яйцевидной, игольчатой и пластинчатой форм. Зерна окатанной формы размером 10^-50 мм называют галькой.

В строительстве гравий применяют как заполнитель в бетоне, асфальтобетоне, в качестве подсыпки под фундаменты, балласта для устройства железнодорожного полотна и др.

Валуны - естественные окатанные глыбы различных горных пород ледникового происхождения крупностью более 150 мм. Их называют также булыжниками.

Валуны применяют для бутобетонов, а после дробления - в виде щебня в бетонах.

Песчаники - плотные горные породы, представляющие собой сцементированный различными минеральными растворами песок. В зависимости от вида цементирующего вещества различают песчаники глинистые, кремнистые, известковые, битуминозные.

Глинистые песчаники маловодостойки. Кремнистые песчаники сцементированы кремнеземом и обладают большой прочностью. Предел прочности их при сжатии (1000-2000) 105 н/м², объемная масса 2400-2600 кг/м3. Кремнистый песчаник трудно обрабатываем, кислотоупорен. Его применяют в строительстве в виде бута, плит для тротуаров, ступеней, в виде щебня для бетона и др. Некоторые виды кремнистого песчаника в полированном виде применяют для облицовки.

Известковые песчаники сцементированы кальцитом. Этот песчаник некислотоупорен, сравнительно легко обрабатывается.

Битуминозные песчаники сцементированы битумом (горной смолой). В зависимости от содержания смол их можно применять как исходное сырье для получения битумов, а также асфальтовых мастик.

Конгломерат - обломочная порода, состоящая из сцементированных округлых зерен гравия и гальки.

Брекчия - обломочная порода из сцементированных угловатых обломков горных пород.

Прочность конгломерата и брекчии зависит от прочности входящих в них пород и цементирующего вещества. Применяют эти породы в виде бута и щебня. Некоторые разновидности конгломератов и брекчиевидных камней после полировки имеют красивый вид.

Эффузивно-осадочные породы. К этой группе горных пород, применяемых в строительстве, относят рыхлые разновидности (вулканические пепел, песок и шлаки) и сцементированные (туфы, вулканические трассы, туфовая лава).

Вулканические пеплы и пески представляют собой рыхлую массу из вулканической лавы в виде тонкодисперсных и более крупных частиц. Применяют пеплы и пески в качестве гидравлических добавок при получении пуццолановых цементов.

Вулканические шлаки представляют собой крупные обломки ячеистой стеклообразной породы с объемной массой 500- 700 кг/м3 и пределом прочности при сжатии (50-г-80)105 я/л*2. Применяют вулканические шлаки в качестве стенового материала и в дробленом виде - для легких бетонов. Встречаются они на Кавказе, Камчатке и в других районах СССР.

Вулканический туф представляет собой пористую породу, образованную путем сцементирования рыхлых вулканических продуктов (пепла, песка и др.), розовато-фиолетового, серого цветов, с объемной массой 1100-1300 кг/м3 и пределом прочности при сжатии (80-120) 105 н/м2. Коэффициент теплопроводности его 0,34-0,76 вт/м o град. Встречаются более плотные и более прочные разновидности туфа, например, фельзитовые с объемной массой 1800-2100 кг/м3 и пределом прочности при сжатии (200-800)105"/ж2.

Туф легко обрабатывается. Его можно пилить на тонкие плиты, на нем можно вырезать различные рисунки, орнаменты. Применяют туф для кладки стен, перегородок, перекрытий. Мелкие осколки туфа и туфовый фресок пригодны для производства легких бетонных блоков, теплнх растворов, акустической штукатурки. Туф достаточно морозостоек, хорошо гвоздится. Крупные месторождения туфа имеются в Армянской (Артикское) и Грузинской ССР, в Закарпатье и на Камчатке.

Плотная тонкая разновидность вулканических туфов более ИЛИ менее метаморфизованная и измененная носит название трассы. Эта порода имеет высокую объемную массу 2500-2800 кг/м3 и повышенную прочность (800-1500) 105 н/м2. В молотом виде трассы применяют в качестве гидравлической добавки к цементам.

Туфовая лава (туфолава) представляет собой стекловатую пористую породу с туфовой массой, состоящей из лавы, пепла и обломков стекла, образовавшихся при извержении.

Свойства туфовой лавы такие же, как и у вулканического туфа. Применяют этот материал в качестве стенового и как заполнитель для бетона.

Химические и биохимические осадочные горные породы. Эти породы образовались в замкнутых бассейнах, мелководных морских заливах и соленых озерах, в которых благодаря сильному испарению воды получается пересыщенный раствор и происходит кристаллизация солей. К таким породам относят гипс, ангидрит, известняк, известковый туф, известковый мергель, магнезит, доломит.

Гипс представляет собой водосодержащую породу белого или светло-серого цвета, состоящую в основном из минерала двувод-ного сульфата кальция (CaSC₄ o 2Н₂0). Объемная масса гипса 2100-2200 кг/м3, плотность (2,3-2,4) 103 кг/м³, твердость 2. В природе встречаются крупнокристаллические разновидности прозрачного гипса - гипсовый шпат, тонковолокнистый гипс-селенит, зернистый гипс.

Гипс применяют как сырье для производства строительного гипса и других гипсовых вяжущих. Учитывая невысокий коэффициент теплопроводности, равный 0,41-0,52 вт/м oград, его можно применять в качестве стенового материала.

Наиболее значительные месторождения гипса находятся в районе Волги возле Горького, в Башкирии, Донбассе, западных областях Украины.

Ангидрит - порода, состоящая в основном из безводного сернокислого кальция CaS0₄ плотностью (2,9 -3,0) 103 кг/м³.Ангидрит в полированном виде применяют для внутренней облицовки зданий.

Известняк - широко распространенная плотная и мелкопористая сравнительно однородная по составу порода, состоящая из сцементированного кальцита СаСОз. Кроме кальцита, известняки всегда содержат некоторое количество окиси железа, глины, кварца, а часто и органогенных остатков - ракушек. Предел прочности при сжатии известняков (150-1500) 105 н/м², объемная масса 1800-2500 кг/м³. Известняк служит сырьем для производства извести, цемента, также применяется в виде бута, щебня для бетона и как флюс в металлургии.

Мелкопористые известняки по структуре состоят из шаровидных образований кальцита, внутри которых находятся пустоты или песчинки, сцементированные кальцитом, и носят название икряного (оолитового) камня. Предел прочности такого известняка (50-300)105 н/м², объемная масса 1500-1800 кг/м³. Такие известняки залегают в Крыму (Инкерман), возле Каменец-Подольска (Приворотье), в Тернопольской области (Добрыводское), Молдавии и др. Мелкопористые известняки - прекрасный стеновой и облицовочный камень.

Известковым туфом называют легкую ноздреватую породу, образовавшуюся из углекислого кальция, выпавшего в осадок из водных растворов. Известковый туф легко обрабатывается. Объемная масса его 1300-1600 кг/м³, предел прочности при сжатии (5-500)105 н/м². Известковый туф применяют как стеновой материал и заполнитель в легких бетонах.

Плотная разновидность известкового туфа носит название травертин. В полированном виде это красивый отделочный материал.

Мергель - осадочная горная порода, состоящая из смеси глины с известняком и доломитом. Применяется как основное сырье при производстве портландского цемента.

Породы, содержащие 90-98% СаСО₃, называют мергелистыми известняками. Их применяют для производства гидравлической извести и как строительный камень.

Доломит - порода, состоящая в основном из минерала доломита CaC0₃MgC0₃. Твердость доломита 3-4. Применяется для изготовления огнеупорных изделий, доломитового вяжущего, в качестве добавки к стекольной шихте. Месторождения - на Украине, в РСФСР, Карельской АССР.

Органогенные осадочные породы. Эти породы образовались за счет отложения остатков животных и растительных организмов, скелеты и панцири которых содержат минеральные вещества. К ним относят известняк-ракушечник, мел, трепел, диатомит, опоку, углеродистые породы - природный битум, битуминозные породы, нефть, уголь, торф, озокерит.

Известняк- акушечник представляет собой сцементированную углекислым кальцием породу, состоящую из раковин и панцирей моллюсков и корненожек. Объемная масса ракушечника 1000-1700 кг/м³, водопоглощение до 30%, прочность при сжатии (4 - 50) 105 н/м² и более.

Ракушечник хорошо обрабатывается, гвоздим. Применяется в качестве стенового материала в виде камней и блоков, для арочных конструкций и др. Широко известны ракушечники, залегающие по побережью Черного моря, в южных областях Украины, в Молдавии, Азербайджане и других местах.

Камни из ракушечника обладают пониженной теплопроводностью 0,35-0,47 вт/м o град, хорошей звукопоглощаемостью, повышенной воздухопроницаемостью. Отходы ракушечника применяют как заполнитель для изготовления легких бетонов, а также как сырье для производства извести.

Мел - белая, тонкозернистая мягкая порода, содержащая 98-99% минерала кальцита СаС03. Образовался мел в результате осаждения остатков ракушек. Применяется как сырье для изготовления извести, цемента, стекла, шпаклевок, замазок, белых красочных составов.

Диатомит - легкая, рыхлая, преимущественно белая горная порода, состоящая в основном из водного аморфного кремнезема. Эту породу иногда называют инфузорной землей, горной мукой, кизельгуром.

В аморфном состоянии кремнезем отличается от обычного кристаллического кремнезема большей химической активностью и способностью вступать во взаимодействие в присутствии воды с гидратом окиси кальция даже при нормальном температурном режиме. Образовался диатомит из скоплений скелетов морских водорослей - диатомей, радиолярий и губок.

Трепел состоит из мельчайших частичек аморфного кремнезема в виде шариков опала и телец халцедона.

Диатомит и трепел имеют примерно одинаковый химический состав. Плотность их (2,0-2,4)*10³ кг/м³. Объемная масса 400- 1200 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,09-0,16 вт/м o град, температура плавления 1450-1610° С. Количество Si0² в трепелах и диатомитах достигает 70-95%. Примесями в них являются окислы железа, марганца, глинозем.

Месторождения диатомитов и трепелов в СССР весьма распространены. На Украине известны месторождения трепелов и диатомитов в районе Приднестровья, в Кировоградской и Днепропетровской областях, Донбассе и др.

Диатомиты и трепелы широко применяют в строительстве и промышленности в качестве добавок к цементам, легких засыпок для конструкций, как сырье для диатомито-трепельного кирпича и других теплоизоляционных изделий.

Опока - уплотненная и сцементированная кремнистым веществом разновидность диатомито-трепельных пород. Объемная масса опок 600-1500 кг/м³. Предел прочности при сжатии (50-150)105 н/м². Встречаются опоки и известняково-кремнистого состава. Опоку применяют в качестве стенового камня и заполнителя для легких бетонов в сыром или обожженном виде. В УССР опоки залегают большими массивами в Могилев-Подольском районе (Приднестровье), возле Николаева, Харькова, Луганска и др.

Углеродистые породы (нефть, природный битум, битуминозные породы, уголь, торф) служат при комплексном использовании для получения органических вяжущих (битума, дегтя, пека, смолы). Озокерит, называемый горным воском, является сырьем для получения мастик и др.

Торф в зависимости от вида применяют для получения изоляционных материалов (торф сфагнумовый), из обычного торфа получают торфяные смолы. Твердые остатки при сжигании топлив используют при изготовлении растворов и бетонов.

Метаморфические породы.

Гнейсы являются породой сланцеватого строения. По минералогическому составу они аналогичны граниту. Объемная масса гнейсов 2400-2800 кг/м³. Предел прочности при сжатии (1200-2000) 105 н/м². Гнейсы применяют в виде бута, щебня для бетона, плит для тротуаров и др.

Разновидностью гнейсов являются м а г м а т и т ы, образовавшиеся путем проникновения магмы между отдельными слоями осадочных пород вдоль плоскостей сланцеватости.

Сланцы представляют собой горные породы с характерным ориентированным расположением слагающих их минералов, что обусловливает их сланцевую структуру. Образуются они из изверженных и осадочных пород. Разновидностей сланцев много. Из них для строительства имеют в основном значение глинистые, тальковые, горючие сланцы.

Глинистые сланцы состоят из субмикроскопических обломков кварцевых зерен, слюды и глинистого вещества. Цвет их чаще всего серый; встречаются сланцы и более темных (до сине-черного) цветов. Глинистый сланец раскалывается на тонкие пластинки толщиной 3-10 мм. Такие пластинки являются долговечным кровельным и облицовочным материалом в малоэтажном строительстве. Пластинки из сланца можно применять для изготовления электроизоляционных щитков. Месторождения таких сланцев известны на Кавказе и на Украине в районе Кривого Рога.

Отходы глинистых сланцев являются хорошим сырьем для получения вспученных заполнителей.

Тальковые сланцы - мягкая порода (твердость 1-2), жирная на ощупь, бледно-зеленоватого цвета, состоящая в основном из талька и кварца, хлорита, слюды и др. Тальковые сланцы обладают огнеупорностью и используются в качестве сырья в керамической промышленности и огнеупора для футеровки промышленных печей.

Встречаются в природе также сланцы, содержащие органические соединения (менилитовые сланцы Прикарпатья, горючие сланцы Эстонии и др.).

Менилитовые сланцы представляют собой породу, состоящую из 45-55% аморфного кремнезема, 25-35% органических высокомолекулярных веществ и глинистого вещества. Встречаются менилитовые сланцы в Закарпатье в виде толстослоистых и мелкопластинчатых образований. Они могут быть использованы после выделения из них летучих веществ для получения легких заполнителей (путем вспучивания), называемых карпазитом.

Горючие сланцы Эстонии по составу приближаются к менилитовым. Из них при комплексной переработке получают для строительства цемент, клей, ячеистый материал - кукермит.

Мрамор - плотная зернистая порода, состоящая в основном из зерен кальцита и являющаяся продуктом перекристаллизации различных известняков (доломитов) под влиянием высокой температуры или большого давления. В состав мрамора иногда входят углекислый магний и примеси марганца, железа и углеродистых веществ, окрашивающих мрамор в различные цвета. Твердость мрамора 3-4, плотность (2,7-2,9)*10³ кг/м³, предел прочности при сжатии (800-300)*10⁵ н/м², водопоглощение незначительное.

Мрамор хорошо обрабатывается, шлифуется и полируется, но легко разрушается кислотами, малоустойчив по отношению к сернистому газу, углекислым водам. Применяют его для внутренней облицовки стен, для изготовления лестничных ступеней, плиток полов, а также как заполнитель в мозаичных бетонах. Мрамор неэлектропроводен, применяется для изготовления электрощитов и др. Полупрозрачный мрамор называют ониксом.

В Советском Союзе имеются богатейшие запасы красивых мраморов, которыми оформлены интерьеры лучших сооружений. Наиболее известны месторождения мраморов на Урале, в Грузии, Армении, Азербайджане. Крупные месторождения цветных мраморов находятся в Закарпатье (Деловое, Новоселица, Хоривское, Большая Уголька и др.), в Крыму (Мраморское, Кадыковское, Гаспринское и др.). Большой интерес представляют недавно открытые на Украине месторождения белых мраморов в районе Ставищ Житомирской области. Мрамор украинских месторождений применяют для отделки станций метрополитенов и других общественных зданий и сооружений.

Кварцит - метаморфическая плотная порода, состоящая из перекристаллизованных зерен кварца, сцементированных кремнеземом в сплошную массу. Текстура однородная. Применяют кварцит как сырье в промышленности огнеупоров для изготовления динаса. Кварцит может содержать в небольшом количестве примеси, которые окрашивают его в различные цвета и оттенки.

Кварцит является хорошим облицовочным материалом.

Асбест является волокнистой разновидностью водных силикатов магния. Отличительная особенность асбеста - возможность расщепления на тончайшие, гибкие, эластичные волокна. Асбест негорюч, щелочестоек, волокна его обладают адсорбционными свойствами, способностью связываться с цементом, низкой теплопроводностью в распушенном состоянии и т. д.

Различают в основном два вида асбеста: хризотиловый, или змеевиковый, и амфибол-асбест. Хризотиловый асбест обладает высокой щелочестойкостью, но слабой кислотостойкостью; амфибол-асбест более кислотостоек.

Асбест применяют в строительной промышленности для изготовления асбестоцементных изделий, асбестового картона, в производстве тепло- и гидроизоляционных материалов, а также для изготовления несгораемых тканей и др. Некоторые декоративные осадочные и метаморфические породы приведены на цветной вклейке.

Советский Союз располагает самой крупной в мире сырьевой базой хризотил-асбеста: Баженовское (Свердловская область), Джетыгринское, Киембайское (Восточный склон Южного Урала), Актовракское, Ильчирское, Молодежное (Бурятская АССР) и др.

При получении асбеста остается много породы, которую можно использовать в строительстве. Щебень и песок, получаемый при обогащении асбеста сухим способом, используются в качестве крупного и мелкого заполнителей в бетонах. Характерной особенностью асбестового щебня является своеобразная форма, близкая к окатанным кубам, и шероховатая поверхность. Благодаря этому бетонная смесь на таком щебне более удобоукладываема, чем смесь на гранитном щебне, а цемент прочнее связывает щебень.

По пределу прочности при сжатии исходной породы щебень относится к марке 1000.

Вопрос №31.Общие сведения о геоморфологии.

Геоморфоло́гия (от греч. Geo — Земля + μoρφо — форма + Logos — слово) — наука о рельефе, его внешнем облике, происхождении, истории развития, современной динамике и закономерностях географического распространения. Основополагающий вопрос: «Как выглядит процесс, формирующий рельеф?» Геоморфологи пытаются понять историю и динамику изменения рельефа, и предсказывают будущие изменения, проводя полевые измерения, физические эксперименты и математическое моделирование. На практике дисциплина непосредственно связана с географией, геологией, геодезией, археологией, почвоведением, планетологией, а также со строительством.

Формы рельефа выделяют согласно их генезису и размеру. Рельеф формируется под влиянием эндогеных (тектонических движений , вулканизма и кристаллохимического разуплотнения вещества недр), экзогенных (Денудация) и космогенных процессов.

Практическое применение геоморфологии состоит в инженерной оценке рельефа при строительстве, измерении влияния изменения климата, прогнозе и смягчении последствий катастрофических явлений (оползней, обвалов и др.), контроль за водообеспеченностью территорий, береговая защита.

Палеогеоморфология — раздел геоморфологии, изучающий облик поверхности Земли в определённые периоды истории.

История:

Предшественном геоморфологии был китайский учёный и государственный деятель Шэнь Ко (1031—1095), наблюдавший за раковинами морских животных, находящейся в геологическом слое горы, расположенной за сотни миль от Тихого океана. Заметив слой раковин двухстворчатых моллюсков, движущийся в горизонтальной протяженности вдоль сечения обрыва, он высказал предположение, что этот обрыв ранее являлся морским побережьем, которое с прошествием веков сместилось на сотни миль. Он сделал вывод, что форма земли изменилась и сформировалась вследствие почвенной эрозии и отложении наносов, наблюдая за эрозией гор вблизи Вэньчжоу. К тому же он выдвинул теорию о постепенном изменении климата с течением веков, так как древние останки бамбука были найдены в сухой северной климатической зоне Янчжоу, ныне провинция Шэньси.

Основоположником современной геоморфологии в БСЭ назван немецкий геолог Фердинанд фон Рихтгофен. Геоморфология первоначально опиралась на географию. Первая геоморфологическая модель, выдвинутая Уильямом Морисом Дейвисом, между 1884 и 1899 годом, носила название 'географический цикл' или 'цикл эрозии'. Этот цикл был привязан к 'принципу актуализма', который был сформулирован Джеймсом Хаттоном. Относительно впадин, этот цикл опирался на последовательность, с которой реки могут вырезать впадины все более и более глубокие, но затем береговая эрозия в конечном счёте снова выравнивает территорию, теперь уже понижая её. Цикл может снова начать поднимать территорию. Эта модель сегодня рассматривается со значительными упрощениями для более удобного использования на практике.

Вальтер Пенк развил альтернативную модель в 1920-х, основанную на соотношении подъемов и эрозии, но этим также очень трудно было объяснить все многообразие форм рельефа.

Основы геоморфологии в России были заложены П. П. Семёновым-Тян-Шанским, П. А. Кропоткиным, В. В. Докучаевым, И. Д. Черским, И. В. Мушкетовым, С. Н. Никитиным, Д. Н. Анучиным, А. П. Павловым, Я. С. Эдельштейном, В. А. Обручевым, И. С. Щукиным, С. С. Шульцом и др. Первая кафедра геоморфологии в России была создана в Географическом институте в Петрограде в 1918 г. Её возглавил видный тектонист - профессор Михаил Михайлович Тетяев, получивший образование в Льежском университете (1912). В дальнейшем кафедра вместе с самим институтом вошла в состав Ленинградского Государственного Университета.

Возраст океанского дна. Красный цвет — наиболее молодой[править] Процессы

Современная геоморфология сосредотачивается на количественном анализе взаимосвязанных процессов, таких как роль солнечной энергии, скорость круговорота воды и скорость движения плит для вычисления возраста и ожидаемого будущего отдельных форм рельефа. Использование точной вычислительной техники дает возможность непосредственно наблюдать такие процессы, как эрозию, в то время как ранее можно было основываться на предположениях и догадках. Компьютерное моделирование также очень ценно для тестирования определённой модели территории со свойствами, которые схожи с реальной территорией.

Рельеф формируется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов.

Эндогенные процессы

Тектонические движения

Тектонические (вертикальные и горизонтальные) движения создают наиболее крупные формы рельефа (мегарельеф). Например, большие равнинные территории и горные страны.

Магматизм

Магматизм проявляется в интрузивной и эффузивной форме. Данный процесс характерен для границ литосферных плит, рифтовым зонам, современным геосинклиналям, зонам молодых и омоложенных гор, срединно-океаническим хребтам.

Метаморфизм

Изменения горных пород под воздействием температуры, давления и других преобразований в недрах Земли. Различают: динамометаморфизм, термометаморфизм, контактный метаморфизм (перекристаллизация пород с изменением химических и минеральных свойств), гидротермальный метаморфизм.

Выветривание

Совокупность процессов разрушения и химического изменения горных пород на земной поверхности или вблизи неё под воздействием атмосферы, воды и организмов. Выделяют соответственно физическое (подразделяется на температурное и механическое), химическое и органическое выветривание.

Склоновые процессы

Склоновые (или гравитационные) процессы в общем виде — это процессы переноса и сноса материала со склонов под действием сил земного тяготения.

Карст

Данный процесс образует наземные (карры, карстовые воронки, полья, карстовые котловины и долины) и подземные (пещеры, колодцы, полости) карстовые формы.

Суффозионные процессы

Суффозия- процесс выноса из горных пород глинистых и алевритовых частиц. В результате этого образуются своеобразные формы рельефа овальной или округлой формы: падины, западины, блюдца.

Эоловые процессы получили свое название от греческого бога ветра Эола.Это процессы формирования рельефа под действием ветра. Формируются аккумулятивные формы (например, барханы) и денудационные формы (например, рвы выдувания вдоль дорог в пустыне). Основной действующий фактор- ветро-песчаный поток (частицы захватываются с поверхности при скорости ветра свыше 4 м/c).

Береговые процессы

Это формирование рельефа в прибрежной зоне морей, озёр и т. д. Формируются аккумулятивные и денудационные формы. Пример аккумулятивных — пляжи, а денудационных — клиф.

Биогенные процессы

Это формирование рельефа под воздействием живых организмов. Примеры: тропинки в лесах, термитники, плотины, в тропических морях- коралловые рифы (окаймляющие, барьерные и атоллы).

Антропогенные процессы

Формирование (вернее изменение) рельефа человеком. Данный процесс наблюдается при открытой добычи полезных ископаемых в карьерах, дорожном и гидротехническом строительстве, эксплуатации городов и промышленных центров, сельскохозяйственных работах.

Космогенные процессы

Характерны для планет Земной группы, но не являются основными факторами рельефообразования. Пример формы рельефа: кратер (наиболее крупный- Аризонский).

Флювиальная геоморфология

Реки и водотоки — это не только потоки воды, но и наносы. Вода может мобилизировать наносы и переносить их вниз по течению. Скорость транзита наносов зависит от доступности и наличия наносов и от расхода воды реки.

Если реки текут по равнине, то они обычно увеличиваются в размерах, объединяясь с другими реками. Сеть рек таким образом образует речную систему, часто реки являются дендрирующими (ветвящиемся), но могут приобретать и другие формы, которые зависят от конкретной поверхности и геологогического строения.

Ледниковая геоморфология

Ледники являются важной силой, преобразующей рельеф. Постепенное движение льда вниз является причиной корразии подстилающих горных пород. Корразия производит тонкий налет, называемый ледяным порошком. Обломки пород, переносимые внутри ледникового покрова и в его основании, называются основной мореной.