Геология-Лаб_прак-2013

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра «Автомобильные дороги и технология строительного производства»

Геология:

лабораторный практикум

УФА

2013

Лабораторный практикум предназначен для студентов при выполнении

лабораторных работ по дисциплине «Геология», предусмотренной учебными

планами профилей подготовки направления «Строительство». Может быть

полезным при изучении смежных дисциплин «Основы геотехники», «Меха-

ника грунтов», «Основания и фундаменты», а также для расширения круго-

зора по инженерной геологии.

Лабораторный практикум имеет практическую направленность и преду-

сматривает изучение производственных материалов, отчетов по инженерно-

геологическим изысканиям, топографических карт, производственного опыта

химического закрепления грунтов, а также изучение образцов главных поро-

дообразующих минералов, осадочных горных пород, магматических и мета-

морфических горных пород, имеющих практическую значимость в строи-

тельстве.

Лабораторный практикум разработан для студентов архитектурно-

строительного факультета УГНТУ всех уровней и форм обучения.

Составители: Гареева Н.Б., проф., д-р техн. наук Мулюков Э.И., проф., д-р техн. наук Урманшина Н.Э., доц., канд. техн. наук Галимнурова О.В., доц., канд. техн. наук

Рецензент Гончаров Б.В., проф., д-р техн. наук

©Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2013

2

3

Предисловие

Люди, жившие в глубочайшей древности, делали свои первые шаги на пути обустройства своего быта именно с использования прежде всего горной породы, начиная с каменного века. Это было жилище в известняковых (а не в гипсовых!) природных пещерах, каменные утварь, орудия труда и охоты,

ксилофон, поющие скульптуры, краски, украшения… Изумляет, как те люди умудрялись находить карьеры, добывать и рационально использовать горную породу. И это в те далёкие времена, когда ничего не было, кроме воды, воз-

духа и земли под ногами!

Профессионалы-строители любого ранга обязаны знать инженерно-

геологическую обстановку своих регионов, поскольку все архитектурно-

строительные замыслы человека реализуются только на Земле. Беспомощен инженер, теряющийся даже в элементарных сведениях и особенностях гор-

ной породы (грунтов), не говоря уже о более серьезных аспектах инженерной геологии.

Недосмотры при инженерно-геологических изысканиях, просчёты при проектировании оснований зданий и земляных сооружений, нарушения ре-

жима эксплуатации водонесущих коммуникаций ведут к отказам, авариям и потере геостойкости строительных объектов.

Лабораторный практикум предназначен закрепить познания студентов,

полученные на лекциях по дисциплине «Геология». Студентам предстоит уг-

лубить знание минералов, всех типов горных пород (осадочных, магматиче-

ских и метаморфических), изучить документальный материал по инженерно-

геологическим изысканиям, усвоить закрепление грунтов, необходимое при недостатке несущей способности оснований, а также при аварийных дефор-

мациях оснований зданий (сооружений).

4

Введение

Лабораторный практикум по инженерной геологии отведён для практического изучения инженерной геологии как определяющей дисциплины о геостойкости строительных объектов. Инженерная геология – наука, изучающая свойства горных пород (грунтов), природные геологические и техногенно – геологические (инженерно-геологические) процессы в верхних напластованиях земной коры в связи со строительной деятельностью человека.

Инженерная геология включает три самостоятельные, тесно связанные между собой, научные направления, изучающие три главных элемента геологической среды:

•Грунтоведение – горные породы (грунты).

•Инженерная геодинамика - природные и антропогенные геологические процессы и явления.

•Региональная инженерная геология – строение, свойства и особенности геологической среды определенного региона, т.е. в нашем случае РБ.

Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде и в первую очередь в породах в процессе строительства и при эксплуатации зданий и сооружений. В современных условиях ни одно здание или сооружение не может быть запроектировано, построено и эксплуатироваться с достаточной надёжностью, без достоверных и полных инженерно-геологических сведений в «пятне» застройки.

Сложный узел проблем, возникающих при взаимодействии современных строительных объектов с окружающей геологической средой, предопределяет необходимость для инженера-строителя обладать знаниями в инженерной геологии. В настоящее время только такое «взаимопроникновение» позволяет грамотно и экологично решать все задачи при строительстве, эксплуатации, реконструкции строительных объектов с сохранением их геостойкости.

В настоящем лабораторном практикуме приводится описание восьми лабораторных работ, в которых названа цель, сформулировано задание, перечислены учебно-наглядные пособия, приводится методика выполнения лабораторной работы.

По каждой лабораторной работе необходимо составить отчёт и ответить на контрольные вопросы преподавателя, т.е. защитить её.

Лабораторный практикум построен таким образом, что в приложениях А-Ж приводятся общие сведения, которые помогут студенту выполнить лабораторные работы. Отчет по лабораторным работам выполняется на листах формата А4.

В приложении И приводится образец обложки отчета по лабораторной работе. В приложении К приводится краткий перечень контрольных вопросов для самопроверки при подготовке к защите лабораторных работ.

Приводится библиографический список.

5

Лабораторная работа 1

ГЛАВНЕЙШИЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ

Цель работы: определение минералов по основным диагностическим признакам.

Задание: изучить коллекцию минералов и составить их описание в форме таблицы (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Основные породообразующие минералы и их свойства

Учебно-наглядные пособия: коллекция минералов различного происхождения; общие сведения о минералах (приложение А); определитель основных породообразующих минералов (таблица А.4).

Методика выполнения работы:

1Внимательно рассмотреть минерал и определить его характерные свойст-

ва.

2Записать определенные свойства минералов в таблицу 1.1.

3По свойствам определить название минерала, пользуясь «Определителем» (таблица А.4). В «Определителе» использованы два основных свойства: цвет и твёрдость. Для удобства работы все минералы разделены на две группы:

1)минералы светлоокрашенные (с твёрдостью больше 5-ти и с твёрдостью меньше 5-ти);

2)минералы тёмноокрашенные (с твёрдостью больше 5-ти и с твёрдостью меньше 5-ти).

4Дополнить записи в таблице 1.1 сведениями из «Определителя», запомнить внешний вид и диагностические признаки минерала.

Итог работы: определены наименования следующих минералов:

__________________________________________________________________.

Пример заполнения таблицы 1.1

Итог работы: определено наименование следующего минерала – гипс.

6

Лабораторная работа 2

ОБЛОМОЧНЫЕ ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы: диагностирование обломочных осадочных горных пород и их описание.

Задание: изучить коллекцию обломочных пород и составить описание образцов пород различных наименований.

Учебно-наглядные пособия: коллекция осадочных горных пород, Общие сведения о обломочных осадочных горных породах (приложение Б), определитель обломочных осадочных горных пород (таблица Б.1).

Методика выполнения работы:

1Убедиться в том, что образец горной породы имеет обломочное происхождение, т.е. представляет собой продукт механического разрушения горной породы.

2По размерам составляющих породу обломков, их форме и степени сцементированности установить название пород, пользуясь определителями (таблица Б.1, Б.2).

3Изучив минеральный состав обломков и цемента, а также текстурные особенности породы, составить его описание в принятой последовательности (см. пример).

Итог работы: составить его описание в принятой последовательности (см. пример), изучив минеральный состав обломков и цемента, а также текстурные особенности породы.

Пример описания породы:

Песчаник красновато-серый, полимиктовый с зёрнами кварца, ортоклаза и слюд и карбонатно-глинистым цементом, разнозернистый с гравийным материалом. Зёрна окатанные и полуокатанные, с преимущественно изометрическим размером от 1 до 8 мм. Цемент базальный, умеренный равномерный, горизонтально слоистый от неравномерного распределения гравийного материала с толщиной прослоек до 5 см, плотный.

Лабораторная работа 3

ХЕМОГЕННЫЕ И ОРГАНОГЕННЫЕ ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы: определение породы по минералогическому составу, структуре и прочим признакам и описание их.

Задание: изучить коллекцию и составить описание образцов различных наименований горных пород.

Учебно-наглядные пособия: коллекция хемогенных и органогенных горных пород, общие сведения по определению и описанию хемогенных

7

и органогенных осадочных горных пород (приложение В), определитель хемогенных и органогенных пород (таблица В.1).

Методика выполнения работы:

Убедиться в том, что образец горной породы имеет хемогенное (органогенное) происхождение, т.е. представляет собой продукт химического разрушения горных пород.

Итог работы: составить описание породы (см. пример), изучив минеральный состав, цвет, текстурные особенности породы.

Пример описания породы:

Органогенный известняк – светло-серый мономинеральный, неравномерно зернистый, в основном органогенно-обломочный детритовый, неслоистый, с песчаниковидным и искристым изломом, пористый, средней крепости.

Лабораторная работа 4

ГЛИНИСТЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы: научиться определять глинистые породы и описывать их по размокаемости в воде и строению.

Задание: изучить коллекцию пород и составить описание этих пород. Учебно-наглядные пособия: коллекция глинистых горных пород, общие сведения по определению и описанию глинистых горных пород (при-

ложение Г).

Методика выполнения работы:

1Ознакомиться с теоретическим материалом (приложение Г), внимательно рассмотреть каждый образец, определить его название по «реакции» с водой (глина или аргиллит).

2Изучить цвет породы, его оттенки, равномерность окраски.

3По цвету, размокаемости в воде, реакции с кислотой и прочим признакам определить основной состав породы и имеющиеся примеси. При затруднениях указывать на предположительность выводов.

4Определить примерный размер частиц, наличие более крупнозернистых фракций, их относительное количество; назвать структуру; внести, если нужно, добавления в название породы (например, глина песчанистая).

5Изучить текстуру и текстурные особенности образца. Определить вид слоистости, ее характер, возможное наличие трещин.

Итог работы: составить и записать результаты исследований образцов (см. пример) в следующем порядке: название породы, цвет, минералогический состав, структура, текстура.

8

Пример макроскопического описания глинистой породы:

Глина темно – серая (в сухом состоянии), олигомиктовая, вероятно, в основном гидрослюдистая, слабо известковистая, с тонким рассеянным обугленным растительным веществом, алевропелитовая, неотчетливо тонкослоистая, с раковистым изломом, слаборазмокающая, мелкотрещиноватая.

Лабораторная работа 5

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы: определение породы по минералогическому составу, структуре, текстуре и описание этих пород.

Задание: изучить коллекции пород и составить описание образцов магматических пород в форме таблицы (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Магматические горные породы

Учебно-наглядные пособия: коллекция магматических горных пород, общие указания по теории и диагностике магматических горных пород (приложение Д).

Методика выполнения работы:

1Ознакомившись с теоретическим материалом (приложение Д) и классификацией породы (таблица Д.1), внимательно рассмотреть каждый образец горной породы и по его минералогическому составу, структурным и текстурным особенностям определить название породы, условия образования, пользуясь «Определителем для магматических пород» (таблица Д.2).

2Записать результаты исследования пород, сведя их в таблицу

(таблица 5.1).

Итог работы: определены наименования следующих магматиче-

ских горных пород ___________________________________________.

Пример заполнения таблицы 5.1

Итог работы: определено наименование магматической горной породы – гранит.

9

Лабораторная работа 6

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы: определение породы по минералогическому составу, структуре, текстуре и описание этих пород.

Задание: изучить коллекции пород и составить описание образцов метаморфических горных пород.

Таблица 6.1- Метаморфические горные породы

Учебно-наглядные пособия: коллекция метаморфических горных пород, общие указания по теории и диагностике метаморфических горных пород (приложение Е).

Методика выполнения работы:

1Ознакомившись с теоретическим материалом (приложение Е) и классификацией породы (таблица Е.1), внимательно рассмотреть каждый образец горной породы и по его минералогическому составу, структурным и текстурным особенностям определить название породы и условия ее образования, пользуясь «Определителем для метаморфических пород» (таблица Е.1).

2Записать результаты наблюдения трех пород, сведя их в таблицу (таблица 6.1).

Итог работы: определены наименования следующих метаморфи-

ческих горных пород ___________________________________________.

Пример заполнения таблицы 6.1

Итог работы: определено наименование метаморфической горной породы – кварцит.

10