
- •Вопрос 1. Предмет инженерной геологии. Основные сведения о Земле.
- •Вопрос 3. Породообразующие минералы. Типы классификаций. Виды минеральных агрегатов. Основные свойства минералов: форма кристаллов, цвет, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость по Моосу.
- •Вопрос 4. Классификация минералов по химическому составу. Оксиды, гидрооксиды, карбонаты. Строительная оценка минералов.
- •Классификация минералов по химическому составу. Сульфаты, галоиды, силикаты и алюмосиликаты. Строительная оценка минералов.
- •Магматические горные породы. Интрузивные и эффузивные магматические горные породы.
- •Типы структур и текстур. Классификация магматических горных пород.
- •Виды и свойства интрузивных магматических горных пород при изменении содержания SiO2.
- •9. Виды и свойства эффузивных магматических горных пород при изменении содержания SiO2.
- •10. Формы залегания интрузивных магматических тел. Блоки и отдельности. Строительная оценка интрузивных магматических горных пород.
- •11. Формы залегания эффузивных магматических тел. Предел прочности на одноосное сжатие и коэффициент выветрелости магматических горных пород. Строительная оценка эффузивных магматических пород.
- •12. Пирокластические магматические горные породы. Основные виды и их свойства.
- •13. Виды выветривания: физическое, химическое, биологическое. Природные факторы, способствующие выветриванию.
- •14. Осадочные горные породы. Обломочные осадочные горные породы. Классификация. Вода в обломочных породах.
- •Классификация по гранулометрическому (зерновому) составу
- •15. Законы движения воды в обломочных осадочных горных породах. Гидравлический градиент. Закон Дарси.
- •16. Гистограммы и кумулятивные кривые для обломочных пород. Коэффициенты неоднородности и формы обломков.
- •21. Глинистые осадочные горные породы. Классификация по содержанию глинистых частиц. Характерные влажности, число пластичности, показатель текучести. Виды консистенции.
- •22. Вода в глинистых осадочных горных породах. Свободная и связанная вода. Начальный гидравлический градиент. Электроосмос.
- •23. Свойства пластичных глинистых пород: тиксотропия, ползучесть, релаксация напряжений. Учет свойств глинистых пород в строительстве.
- •24. Отбор и анализ проб нескальных горных пород. Полевая лаборатория Литвинова.
- •29 Тектонические дислокационные процессы. Платформы. Виды разрывных дислокаций, их влияние на условия строительства.
- •30 Метаморфизм. Виды метаморфизма и метаморфических горных пород. Строительная оценка.
- •31 Региональный и контактовый метаморфизм. Виды исходных и соответствующих метаморфических пород.
- •32 Изохимический и метасоматический метаморфизм. Виды исходных и соответствующих метаморфических пород.
- •Денудационные процессы. Геологическая работа ветра. Формы рельефа. Виды отложений. Лессы.
- •Геологическая работа болот. Виды болот и болотных отложений. Зольность и степень разложения торфа. Полевое определение прочности торфа.
- •Особые геологические условия. Сейсмические явления. Виды сейсмических волн. Магнитуда, сейсмическое ускорение, коэффициент сейсмичности, инерционная сила. Опасные факторы при землетрясениях.
- •Просадочные явления. Лёссы. Борьба с просадочностью.
- •Плывунные явления. Опыт е.Д.Кадомского. Борьба с плывунностью.
- •Карстовые явления. Условия, способствующие карсту. Критерий м.М.Протодьяконова при оценке опасности обрушения свода карстовой полости.
23. Свойства пластичных глинистых пород: тиксотропия, ползучесть, релаксация напряжений. Учет свойств глинистых пород в строительстве.
В результате диагенеза илы преобразуются в мягкие пластичные слабоуплотненные глинистые породы, а последние – в средне-, и сильноуплотненные породы, постепенно приближающиеся к твердому состоянию. Глинистые породы двух указанных типов чаще всего встречаются в строительстве. Четкой границы между ними нет; практически они выделяются по рассматриваемым далее показателям состояния и уплотненности. В принципиальном отношении важно, что для слабоуплотненных пластичных глин характерны коагуляционные структурные связи, а для глин второй группы смешанные связи –коагуляционные и цементационные. Далее рассматриваются показатели состава и состояния этих двух групп.
Тиксотропия представляет собой общее свойство дисперсных систем с преобладанием коагуляционных (коагуляция – укрупнение частиц с образованием их агрегатов и возникновением внутри-, и межагрегатных связей) связей: утрачивая прочность при некоторых воздействиях, они восстанавливают ее полностью или частично после удаления воздействия. Поэтому такие «обратимые» связи называют еще тиксотропно-коагуляционными.
Ползучесть происходит при прохождении высокопластичных глин, склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т. е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате малого противодействия они ползут, заполняя ствол скважины.
Релаксация напряжений в горных породах — изменение во времени поля напряжений образца породы или горного массива в условиях, препятствующих изменению деформаций. Релаксация напряжений состоит в убывании упругой и возрастании необратимой (пластической) деформации при неизменной общей, и поэтому её можно рассматривать как ползучесть, происходящую при напряжении, изменяющемся по определенному закону.
С
цементированные
глинистые гп
(алевролиты и аргеллиты) обладают яркой
слоистостью, значительной анизотропией,
легко выветриваются, часто образуют
подвижные осыпи на склонах, но массивные
алевролиты по прочности могут превосходить
крепкий песчаник. Так же породы
неморозостойкие, не выдерживают
механического перемятия и размягчения,
резких колебаний температур и возникающих
при этом напряжений. Глинистые алевролиты
обладают пористостью и меньшей , чем у
песчаных. Фиговые основания, требующие
длительного изучения. Осушение:
закрытый трубчатый дренаж, электроосматическое
осушение.
Так, при возведении и последующей эксплуатации сооружений на глинистых (несцементированных!) гп может происходить значительная осадка и вспучивание пород, достигающая нескольких сантиметров, а иногда и более. Поэтому одним из главных вопросов, который предстоит решать при строительстве на глинистых породах, является прогноз осадки сооружения и оценка критических условий деформирования пород оснований, при превышении которых может наступить разрушение самого сооружения.
24. Отбор и анализ проб нескальных горных пород. Полевая лаборатория Литвинова.
Позволяет производить отбор проб грунта природного сложения и природной влажности из шурфов, котлованов и поверхности земли
Лаборатория Литвинова: набор сит, режущие кольца с крышкой, пробоотборники, чашечки для перемалывания грунта, шпатель, горный молоток, весы, конус Васильева, анкреная свая, малый сушильный шкаф, рычаг, бюксы (весовой стаканчик). Все это для определения физических свойств.
Лаборатория позволяет определить и выполнить
отбор из шурфов, котлованов и с поверхности земли проб грунта
природного сложения и природной влажности для определения их основных
физических характеристик для компрессионных испытаний и испытаний на
просадочность, фильтрацию и проч.
сушку образцов грунта в сушильном шкафу
компрессионные испытания
определение объемного веса грунта (в состоянии природной
влажности)
объемного веса грунтового скелета природной влажности
(весовой и объемной),
степень влажности
пористости и коэффициента пористости
степени плотности песчаных грунтов
пластичности глинистых (связных) грунтов (границы
раскатывания, границы текучести и числа пластичности)
гранулометрического состава песчаных (сыпучих) грнутов
угла естественного откоса песчаных грунтов в сухом состоянии и
под водой
относительной просадочности макропористых грунтов
коэффициента уплотнения
коэффициента фильтрации
максимальной молекулярной влагоемкости
получить расчетные характеристики для
классификации грунтов
коэффициент пористости и оценить плотность сложения
песчаных грунтов.
степень неоднородности гранулометрического состава песчаных
грунтов.
число пластичности глинистых грунтов.
показатель текучести глинистых грунтов.
25. Химические и биохимические осадочные горные породы. Классификация. Строительная оценка химических и биохимических горных пород.
Химическими называются разновидности пород, которые сформировались из растворенных в воде веществ — доломиты, мергели, гипс, ангидрит, каменная соль. К химическим осадкам относятся также чистые глинистые породы, но они крайне редко встречаются в природе, зато часто встречаются смешанные песчано-глинистые породы, рассматриваемые отдельной группой.
Биогенными называют породы, сформированные из остатков скелета и раковин морских животных. Биогенное происхождение некоторых из этих пород хорошо видно невооруженным глазом, а некоторых — только под микроскопом.
Смешанные биохимические породы сформированы в результате одновременного накопления в море химического и биогенного материала.
Породы рассматриваемой группы в зависимости от химического состава подразделяются на группы: карбонатные, кремнистые, сульфатные, галлоидные.
Органогенные: известняк-ракушечник, диатомит, трепел. Обладают значительной пористостью, растворимы многие в воде, большая сжимаемость. Опоки пористые, большая влагоемкость,высокая прочность в сухом и падение при водонасыщении, слабая морозоустойчивость. Трепел и диатомит обладают огнеупорными, кислостойкими, звуко- и теплоизоляционными свойствами. В общем, в качестве оснований не применяются, больше в стройматериалах.
Карбонатные (известняки, доломиты, мел и т.д.) часто используются как основания, есть способность к карстованию, сильно выветривается (крист. известняк), при стройке на мергеле стоит учитывать набухание, быстрое выветривание, лучше в цемент его. Мел тоже в стройку, мнется, слабая цементация, большая влагоемкость, возможна механическая суффозия по трещинам.
Сульфатные увеличиваются в объеме (гипс), галоиды тоже не подходят для строительства, т.к. сильно растворяются.
26. Осадочные породы карбонатного и сульфатного составов. Основные свойства.
Карбонатные породы. Эти породы являются наиболее распространенными из класса химических и биогенных пород и состоят преимущественно из кальцита и доломита. Больше других пород среди карбонатов встречается известняков. Это очень разнообразные породы — химические и биогенные, плотные и пористые, вплоть до сильно кавернозных, от крупно- до микрокристаллических. Основные минералы, слагающие карбонатные породы: кальцит, доломит и в меньшей степени магнезит. В карбонатных породах почти всегда присутствуют глинистое и органические вещество, кварц, часто глауконит, пирит, фосфорит, кремень и т.д. Основная масса карбонатных пород образовалась осадочным путём в морских и озёрных бассейнах.
Характерной особенностью пород является их вскипание под воздействием соляной кислоты, неустойчивость в зоне выветривания, растворение в воде с образованием карстовых пустот. Карбонатные породы являются главным сырьем для производства вяжущих. Многие биогенные известняки получают дополнительное название по имени слагающих их окаменелостей — ракушечник, нуммулитовый, фузулиновый и прочий известняк.
Доломиты. Имеют химическое происхождение. Главная их составная часть — минерал доломит. Примеси — кальцит, песчаные и глинистые частицы. Разновидности — от крепкого кристаллического доломита до доломитовой муки.
Мергель. Порода химического происхождения. Кальцит и доломит в составе превышают 50%, глинистые минералы — от 20% и более. Мелкокристаллический, имеет характерный плитчатый излом с гладкой поверхностью, обычно трещиноватый.
Мел — мягкая белая биогенная порода. Состоит из кальцитовых остатков морских планктонных водорослей — кокколитофорид.
Сульфатные породы
К этим классам относятся гипс, ангидрит, каменная соль и некоторые другие породы. Их часто называют солями. Они представляют собой химические осадки морей с повышенной соленостью. В породах обычно хорошо видны кристаллы со стеклянным блеском, хотя нередко встречаются разности с землистым изломом. Изначально породы плотные, но возможно быстрое развитие карста. Территории с сульфатным карстом считаются более сложными, чем с карбонатным.
В природных условиях в результате гидратации и дегидратации они часто переходят друг в друга. Ангидрит при взаимодействии с водой переходит в гипс, при этом происходит увеличение объема породы, возникает значительное давление набухания (до 0,5 МПа), что ведет к деформациям инженерных сооружении. Залегают сульфатные породы в форме слоев, линз и жил в скальных породах. Плотность — 2,4—2,7 т/м3, предел прочности 5—10 МПа.
При взаимодействии с водой происходит интенсивное растворение с образованием карстовых пустот. Применяются в качестве вяжущих.
27 Осадочные породы кремнистого, хлоридного и углисто-битуминозного составов. Основные свойства.
Кремнистые породы
Породы этой группы сложены кремнеземом (опалом, халцедоном) хемогенного и биогенного происхождения. Они образуются в процессе коагуляции кремнистых коллоидных растворов или в ре-зультате жизнедеятельности организмов, потреблявших кремнезем для построения скелетов. К ним относятся кремень, имеющий особенный механизм образования и формы залегания, а также морские химические и биогенные породы — опока, трепел и диатомит. Эти три породы отличаются микропористостью, которая, будучи невидимой глазом, распознается по малому весу породы. Они состоят из мельчайших скорлупок опала и халцедона, внешне совершенно не похожи на эти минералы, имеют преимущественно землисто-раковистый излом.
Применяется в качестве облицовочного и поделочного материала.
Кремень — плотная, монолитная, твердая порода с матовым блеском, халцедоно-опалового состава. Выделяется из подземных вод и постепенно накапливается в пустотах трещиноватых и кавернозных карбонатных пород, образуя желваки, секреции и даже небольшие пласты.
Хлоридные породы
Соляные породы хлоридной группы весьма разнообразны, но абсолютно преобладает каменная соль (эта порода является ведущей по объему и среди всех соляных пород вообще), в значительно меньшем количестве образуется сильвин Для соляных галогенных пород характерны весьма крупные размеры кристаллов, часто значительно превосходящие размеры кристаллов других осадочных пород.
Наиболее чистая соль -- белая и водяно-прозрачная, но из-за наличия примесей чаще всего серая, реже красная. Порода относительно легкая (плотность галита 2,2 г/см3), не прочная (твердость галита по шкале Mooca 2--2,5), соленая на вкус. Сильвин -породы легкие, не твердые, горько-соленые на вкус.
Углисто-битуминозного
К углисто-битуминозным породам относятся ископаемые угли (бурый, каменный, антрацит), торф, асфальт, горючие сланцы. В отличие от других ОГП, это темные породы от бурого до черного цвета. Основное значение перечисленные породы имеют как полезные ископаемые; свойства торфа – основного типа отложений болот – важны также для строительства, особенно транспортного.
Битуминозные породы представляют собой, по существу, песчаники, пропитанные вязкой тяжелой нефтью, аналогичной по составу битуму, который получается в качестве одного из конечных продуктов переработки нефти. По своему химическому составу это обычные для нефтепереработки тяжелые углеводороды.
Цвет битуминозных пород бывает коричневато-серый, темно-серый, буроватый до черного. При ударе битуминозные породы издают характерный запах.
28 Тектонические складкообразовательные процессы. Геосинклинали. Виды складок. Влияние складчатости на условия строительства.
Тектонические процессы: Колебательные, складкообразовательные (грунтовые слои не меняют сплошность), дислокационные процессы (разрыв слоев). Складкообразование— широко распространенный процесс, проявляющийся в земной коре под влиянием тект. движений и отчасти экзогенных процессов и приводящий к возникновению в пластах г. п. изгибов разного масштаба и формы. Складкообразовательные (складчатые) движения создают необратимые изгибы пластов горных пород, называемые складками. Основой классификации складок является положение их изгиба.
Геосинклиналь - участок с высокой подвижностью, где происходит интенсивное складкообразование. Линейная часть - крылья, перегибы - замки. Складки встречаются в геосинклиналях, в платформах не идет складкообразование.
Складки делят еще: Стоячие, лежачие, наклонные, изоклинальные(крылья ll), моноклинные, флексура (похожа на z по форме). Хар-ся: угол падения, азимут падения (направление падения складки, направленной на север).
Под трещиноватостю понимают совокупность трещин (разрывов сплошности в массиве горных пород) любого происхождения, всех размеров и направлений. Трещиноватость является важнейшей характеристикой породного массива, оказывающей существенное влияние на выбор системы разработки, на параметры буровзрывных работ. Трещины разделяют на закрытые (с плотно сомкнутыми стенками) и открытые. Ширина раскрытия изменяется от долей миллиметра до десятков сантиметров. Трещины с раскрытием более 1 м относятся к разрывам. Чем больше трещиноватостей, тем выше модуль деформации и меньше прочность пород, следовательно грунт не может выдерживать большие нагрузки. Эту проблему можно устранить с помощью цементации. При этом трещины заполняются цементным раствором, который после схватывания увеличивает сопротивление породы деформациям. В среднем модуль деформации скальных пород после цементации возрастает в 1,5 раза.