ISBN 978-5-89231-468-8

министерство сельского хозяйства

российской федерации

федеральное государственное БЮДЖЕТНОЕ

образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Московский государственный

университет природообустройства

Н.П. карпенко, И.М. Ломакин, В.С. Дроздов

основы инженерной

геологии

учебное пособие

Рекомендовано УМО по образованию в области природообустройства и водопользования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки (специальностям) 280100

москва 2014

УДК 624.131.1

ББК 26.3

К21

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кандидат технических наук, заведующий лабораторией

природоохранных режимов мелиорации ГНУ ВНИИГиМ

им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии

В.М. Яшин

Кандидат технических наук, доцент кафедры комплексного

использования водных ресурсов и гидравлики ФГБОУ ВПО

«Московский государственный университет

природообустройства»

И.В. Глазунова

Карпенко Н.П., Ломакин И.М., Дроздов В.С.

К21 основы инженерной геологии. Учебное пособие (по специальности 280100 «Природообустройство и водопользование»). – М.: ФГБОУ ВПО МГУП, 2014, 278с.

ISBN 978-5-89231-468-8

В учебном пособии рассматриваются основные инженерно-геологические свойства грунтов, инженерно-геологические процессы и явления, виды инженерно-геологических исследований и изысканий, которые выполняются для строительства и эксплуатации инженерных сооружений и объектов природообустройства.

Табл. 17. Рис. 58. Библ. Назв. 11.

ISBN 978-5-89231-468-8

Карпенко Н.П., Ломакин И.М., Дроздов В.С.

© ФГБОУ ВПО МГУП Московский государственный университет природообустройства, 2014.

Введение

Инженерная геология - одна из отраслей геологии. Ее возникновение и развитие связаны с потребностями строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Первые серьезные шаги в области инженерно-геологических исследований в нашей стране были связаны с практикой железнодорожного строительства, точнее с железнодорожными изысканиями, которые осуществляли инженеры-путейцы без привлечения геологов.

Для возведения сооружений при наименьших затратах и достаточной надежности требовалось знать природные условия территории и прежде всего свойства горных пород и геологические процессы в районах строительства. Начало научных исследований в этом направлении и обобщения опыта строительства относится к началу XIX века.

С конца XIX - начала XX века к исследованиям под строительство сооружений стали привлекаться геологи. В СССР инженерная геология оформилась и получила название в двадцатых годах XX века. В эти годы начиналось строительство крупных гидротехнических сооружений (Волховская, Днепровская и Рионская ГЭС, Беломоро-Балтийский канал и др.), производились изыскания для строительства канала Волга-Дон.

Несколько позже началась подготовка к строительству других крупных инженерных комплексов на Кавказе, в верховьях Волги и Москвы-реки, Кузбассе и т.д. Сложные геологические условия участков строительства требовали детального их изучения и решения вопросов, возникавших при проектировании и возведении сооружений. Все это создало условия для быстрого развития инженерной геологии, которую Ф.П. Саваренский определил как отрасль геологии, трактующую вопросы применения геологии к инженерному делу.

К настоящему времени круг задач, решаемых инженерной геологией, значительно расширился. Е.М. Сергеев определяет инженерную геологию как науку, изучающую земную кору, как среду жизни и деятельности человека.

Задачей инженерной геологии является изучение закономерностей формирования и изменения инженерно-геологических условий отдельных регионов участков строительства и эксплуатации сооружений. Инженерная геология в настоящее время призвана изучать вопросы рационального использования геологической среды и ее охраны в связи с широким и интенсивным вмешательством в нее человека.

Огромный, размах городского и сельскохозяйственного, промышленного и гражданского строительства - крупнейших в мире гидротехнических сооружений, атомных электростанций, туннелей, карьеров, шахт, мелиоративных систем – все это ставило перед инженерной геологией все новые задачи и стимулировало ее развитие.

Инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации инженерных сооружений определяются следующими факторами: свойствами горных пород, распространенных в районе расположения сооружений; развитыми в этом районе геологическими процессами; инженерно-геологическими процессами, которые могут возникнуть, и геологическими процессами, которые могут активизироваться во время строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Одна из задач инженерной геологии – это разработка мероприятий, обеспечивающих устойчивость сооружений, склонов и откосов. Современная инженерная геология в соответствии с решаемыми задачами включает три основных раздела - инженерную петрографию (грунтоведение), инженерную геодинамику и региональную инженерную геологию.

Инженерная петрография (грунтоведение) занимается изучением закономерностей формирования, состава, изменчивости и свойств горных пород, современных осадков и почв. Изучение заканчивается получением показателей физических, водных и механических свойств горных пород.

Инженерная геодинамика изучает геологические и инженерно-геологические процессы и явления, оказывающие влияние на сооружения, условия их строительства и эксплуатации. Инженерно-геологические процессы, это процессы, вызванные хозяйственной деятельностью человека. Инженерная геодинамика рассматривает зональность геологических процессов и явлений, их количественную характеристику, оценивает влияние инженерных сооружений на инженерно-геологические процессы, описывает мероприятия, направленные на предупреждение негативного влияния этих процессов на инженерные сооружения.

Региональная инженерная геология занимается изучением закономерностей пространственного распределения инженерно-геологических условий, т. е. таких условий, от которых зависят конструкция сооружения, его размещение, выбор методов ведения строительных работ и мероприятий по предотвращению неблагоприятных процессов и явлений

В понятие «инженерно-геологические условия» входят: геологические условия (тектонические, геоморфологические, сейсмичность и гидрогеологические), состав и свойства пород; геологические процессы (выветривание, эрозия, суффозия, карст, заболачивание, оползни, плывуны, промерзание и т.д.); инженерно-геологические процессы (переработка берегов водохранилищ, просадки, мерзлотные деформации, пучение на дорогах, деформации откосов, оползни и др.).

При проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений инженерная геология решает ряд практических задач:

- выбор наиболее благоприятного по геологическим условиям участка расположения сооружения;

- изучение геологических условий площади расположения сооружений;

- установление и количественная оценка развития геологических и инженерно-геологических процессов, одни из которых могут быть благоприятными, а другие — опасными для нормальной эксплуатации инженерных сооружений;

- выбор для строительства сооружения одного из изученных участков в результате сравнительной их оценки;

- выработка, в случае необходимости, мероприятий для предупреждения возникновения опасных для системы или сооружения инженерно-геологических процессов и явлений.

Развитие инженерной геологии и расширение круга рассматриваемых вопросов способствовали выделению в инженерной геологии разделов: специальной инженерной геологии и инженерной геологии месторождений полезных ископаемых.

Инженерная геология основывается на данных таких геологических наук, как минералогия, петрография, динамическая геология, геоморфология, гидрогеология, геотектоника и историческая геология. При решении отдельных вопросов используются методы, применяющиеся в математике, физике или химии, и данные таких наук, как метеорология, гидрология, гидравлика, гидротехника, мерзлотоведение и др.

В учебном пособии рассматриваются основные инженерно-геологические свойства грунтов, инженерно-геологические процессы и явления, виды инженерно-геологических исследований и изысканий, которые выполняются для строительства и эксплуатации инженерных сооружений и объектов природообустройства.

Учебное пособие может быть рекомендовано студентам, обучающимся по направлениям: 270100 (Строительство), 270104 (Гидротехническое строительство), 270102 (Промышленное и гражданское строительство), 270115 (Экспертиза и управление недвижимостью).

Работа была распределена авторами следующим образом: часть I написана профессором кафедры гидрологии, гидрогеологии и регулирования стока к.г.-м.н. И.М. Ломакиным, часть II написана доцентом той же кафедры к.г.-м.н. В.С. Дроздовым, часть III написана профессором той же кафедры, д.т.н. Н.П. Карпенко.