Вопрос 1

Инженерная геология как наука является отраслью геологии, изучающей верхние горизонты земной коры в связи с инженерной деятельностью человека. Ни одно инженерное сооружение ( железная дорога , мост, тоннель, жилой дом) не может быть построено без предварительного изучения геологических условий местности будущего строительства.

Основной задачей инженерной геологии является изучение инженерно-геологических условий для строительства :

-характера слагающих данную местность горных пород, условий залегания, их физико-механических свойств;

- наличия подземных вод, условий залегания , влияния их на состояние горных пород и устойчивость строительных конструкций;

-строения рельефа;

-геологических процессов ,как природных, так и вызванных инженерно-хозяйственной деятельностью человека, осложняющих строительство и эксплуатацию инженерных сооружений .

К природным геологическим процессам относятся эндогенные и экзогенные процессы.

Эндогенные ( глубинные) процессы происходят под действием внутренней энергии земли. К ним относятся магматизм, тектонические движения земной коры, землетрясения.

Экзогенные (поверхностные) процессы происходят под действием тепловой энергии солнца, в результате воздействия на породы луны и других планет.К ним относятся выветривание горных пород, разрушение пород под влиянием речных, морских, подземных вод, ветра и льда.

В настоящее время выделяется группа инженерно-геологических процессов, обусловленных инженерной деятельностью человека.

Инженерная геология изучает природную геологическую обстановку местности до начала строительства, но и должна предвидеть изменения, которые произойдут в геологической среде, в горных породах в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

Вопрос 2

11.2. Происхождение подземных вод

Существуют следующие теории происхождения подземных вод:

1. Инфилътрационная теория объясняет образование подзем­ных вод просачиванием (инфильтрацией) атмосферных осадков и вод поверхностных водоемов в глубь земной коры. Просачива­ясь по порам и трещинам, вода накапливается на водонепрони­цаемых породах, и происходит формирование пресных подзем­ных вод. Интенсивность инфильтрации зависит, прежде всего, от количества атмосферных осадков, водопроницаемости поверх­ностных грунтов и рельефа местности. 2. Конденсационная теория объясняет образование подзем­ных вод за счет конденсации водяных паров, проникающих из атмосферы в трещины и поры грунтов. Так образуются подзем­ные воды в южных районах степей, где выпадает незначительное количество атмосферных осадков (юг Западной Сибири, Степ­ной Алтай).3. Седементационная теория объясняет происхождение под­земных вод как результат интенсивного отложения обломочного материала в озерные водоемы. Наносы полностью заполняют озерную впадину, и вода озера оказывается под толщей осадков. Таким образом были сформированы подземные воды южных районов Сибири (Чано-Кулундинской впадины), характеризую­щиеся повышенной соленостью. 4 . С ювенильной теорией связывают образование подземных вод за счет выделения кислорода, водорода, водяного пара из магматических очагов. Ювенильные воды выходят на поверх­ность земли в виде паров и горячих источников при вулканиче­ской деятельности (долина гейзеров на Камчатке). Можно пола­гать, что в большинстве минеральных источников присутствует ювенильная вода. Такие источники характеризуются обильным выделением газов, оригинальным химическим составом. Ювенильным происхождением следует объяснить радоновые воды гранитной интрузии Новосибирска, выходов палеозойских пород Томской области (долины р. Басандайки, с. Заварзино, Семелуж-ки) и многочисленных источников на Горном Алтае (Белокуриха). В чистом виде ювенильные воды не встречаются, они обычно раз­бавлены инфильтрационными и конденсационными водами. Подземная вода представляет собой сложный раствор, содер­жащий более 60 химических элементов Периодической таблицы Менделеева. Минеральные соли (минералы), растворяясь в воде, распадаются на анионы: С1, 8О₄, СО₃, НСО₃, ОН', N0^ и ка­тионы: Ма⁺, М§²⁺, Са²⁺, К⁺, Ре²⁺, Мп²⁺. Эти ионы составляют бо­лее 90 % всех растворенных в воде солей. В воде присутствуют газы: О₂, Н, СО₂ СИ), №₂, Н₂8, реже гелий, радон. Железо, нит­раты, бром, йод, фтор, бор содержатся в меньшем количестве, но могут оказывать существенное влияние на оценку пригодно­сти подземных вод для целей водоснабжения. Химический состав подземных вод выражается в виде дроби Курлова: Температура подземных вод изменяется в широких пределах, зависит от геологического строения, климатических и тектониче­ских условий местности. По температуре выделяются следующие типы подземных вод: холодные (0-20 °С), теплые (20-37 °С), тер­мальные (37-50 °С), горячие (50-100 °С), гейзеры (более 100 °С). Жесткость подземных вод обусловлена присутствием в них катионов Са и М§. В зависимости от содержания Са и М§, выра­женного в мг-экв/л, воды изменяются от очень мягких (до 1,5 мг-экв/л) до очень жестких (более 9,0 мг-экв/л). Различают устранимую жесткость, исчезающую при ки­пячении воды, и неустранимую. При кипячении происходит вы­падение в осадок карбоната кальция и магния. Неуст­ранимая (постоянная) жесткость определяется вычитанием из общей жесткости устранимой. Жесткие воды не пригодны для использования в отопительной системе. Для питьевого водоснабжения разрешается использование подземных вод с общей жесткостью до 7 мг-экв/л. В зависимости от величины концентрации ионов водорода (рН) подземные воды имеют кислую реакцию (рН < 7), ней­тральную (рН = 7) и щелочную (рН > 7). Наилучшими питьевы­ми качествами обладает вода при рН = 6,5...8,5. Подземные воды с малыми значениями рН (кислые, болотные воды) вызывают коррозию труб и ухудшают питьевые качества. Агрессивность подземных вод - - способность разрушать строительные конструкции путем воздействия химических со­единений, содержащихся в них. В зависимости от химического состава агрессивного вещества различают следующие виды аг­рессивности воды. 1. Сульфатная агрессивность — обусловлена присутствием в воде аниона 8О^. Основой бетонных конструкций является портландцемент, состоящий из карбоната кальция. При взаимо­действии карбоната кальция с 8О₄ происходит замещение аниона СОз на 8О₄, образуется сульфат кальция: СаСОз + Н₂О + SО₄ = Са SО₄ + 2 Н₂О (гипс); в итоге увеличивается в 2 раза объем вещества бетона, он стано­вится рыхлым (образуется цементная бацилла — соль Деваля), конструкция разрушается. Вода считается агрессивной для обычных цементов при концентрации 8О^~ свыше 250 мг/л. 2. Углекислая (карбонатная) агрессивность возникает в ре­зультате действия агрессивной СО₂ на бетон. В процессе воздей­ствия ССЬ происходит разрушение бетона в результате выщела­чивания из него бикарбоната кальция. Агрессивными считаются воды с содержанием СО₂ > 3 мг/л. 3. Магнезиальная агрессивность - - проявляется в процессе воздействия воды с содержанием катиона М§ более 2000 мг / л. 4. Кислородная агрессивность - - вызывается воздействием кислорода, содержащегося в воде. Проявляется по отношению к металлическим строительным конструкциям. 5. Общекислотная агрессивность — обусловлена кислой ре­акцией воды при рН < 5,0. Особенно агрессивны болотные воды, У которых рН менее 3,0, по отношению к металлическим конст­рукциям. Интенсивность агрессивности подземных вод и коррозии строительных конструкций возрастает с увеличением температу­ры подземных вод и скорости их движения. Агрессивность подземных вод устанавливается сопоставлени­ем данных химического анализа воды с требованиями норматив­ных документов, после чего определяют меры борьбы с ней: применение сульфатостойких и других специальных цементов, гидроизоляция подземных частей сооружений, дренаж и др. Качество подземных вод для целей водоснабжения оценива­ется по их органолептическим показателям, химическому соста­ву и бактериальному загрязнению. Требования к качеству воды определяются государственными стандартами. По органолептическим свойствам питьевая вода должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь неприятного запаха и вкуса. В химическом составе питьевой воды величина сухого остат­ка не должна превышать 1 г/л, общая жесткость должна быть до 7,0 мг-экв/л, в ней должно содержаться не более 0,1 мг/л свинца, 0,05 мг/л мышьяка, 1,5 мг/л фтора, 3 мг/л меди, 1 мг/л железа, 0,6 мг/л урана и 0,005 мг/л ртути.

Бактериальное загрязнение оценивается по содержанию бак­терий и количеству кишечных палочек в 1 л воды (коли-индек-сом). Вода является безвредной с коли-индексом не