Geologia_pdf_Metadichka_s_zadaniami
.pdfФедеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
šКузбасский государственный технический университетŸ
Кафедра геологии
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
Программа курса, методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 270102
šПромышленное и гражданское строительствоŸ заочной формы обучения
Составитель М. Д. Скурский
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 16.09.2009 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 270102 Протокол № 37 от 30.09.2009 Электронная копия находится в библиотеке ГУ КузГТУ
Кемерово 2009
ВВЕДЕНИЕ
Геология – наука о строении Земли, её происхождении и развитии, а также месторождениях полезных ископаемых.
Инженерная геология изучает геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические, водно-фи- зические свойства горных пород в связи с инженерно-строите- льной деятельностью человека.
Инженерная геология изучает также геологические и гидрогеологические условия территорий строительства, природную обстановку местности с участка строительства, а также определяет те возможные изменения, которые произойдут а геологической среде, в первую очередь в горных породах, как в процессе строительных работ, так и при эксплуатации зданий и сооружений. Ни одно здание и сооружение не может быть построено без соответствующих инженерно-геологических работ, т. е. инженерно-гео- логических изысканий.
Наиболее полный учёт природных условий в строительстве позволяет выбирать экономичные и технические рациональные варианты зданий и сооружений, обеспечивает высокую их устойчивость, надёжную их эксплуатацию.
В состав инженерной геологии входят грунтоведение – учение о грунтах (горных породах), динамическая инженерная геология – учение о геологических процессах как природных, так и вызванных инженерной деятельностью человека; региональная инженерная геология – учение о закономерностях пространственного распространения инженерно-геологических условий их залегания, свойствах, рельефе местности, мерзлотных и гидрогеологических особенностях и др.).
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Изучение дисциплины šИнженерная геологияŸ студенты осуществляют самостоятельно в соответствии с изложенной ниже программой.
В процессе освоения дисциплины каждый студент выполняет самостоятельно контрольную работу. Ниже приведены контрольные задания и их варианты. Номер варианта контрольной
1
работы по каждому из семи заданий студент принимает в соответствии с последней цифрой зачётной книжки. Выполненная работа направляется в адрес деканата.
В настоящем издании изложены программа по предмету šИнженерная геологияŸ с содержанием этой дисциплины, учеб- но-методические материалы, основная и дополнительная литература.
Перед сессией студенты просматривают установочную лекцию, лекции им читаются в процессе сессии.
К зачёту допускаются студенты, выполнившие контрольную работу.
2. ПРОГРАММА КУРСА “ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ”
2.1. Цели преподавания дисциплины
Формирование у студентов знаний о породообразующих минералах, их классификации; магматических, осадочных, метаморфических породах; их геологическом возрасте и стратиграфии (изучении и описании слоёв горных пород). Студенты изучают также свойства грунтов различных классов: скальных осадочных, магматических, метаморфических; дисперсных крупнообломочных, песчаных и глинистых.
Целью преподавания дисциплины является также получение знаний о подземных водах, их классификации по условиям залегания, режиме. Изучаются экзогенные и эндогенные геологические процессы и меры борьбы с ними в условиях строительства, состав и сущность инженерно-геологических исследований для промышленного и гражданского строительства, методы поисков и разведки месторождений природных строительных материалов (крупнообломочных, песчаных и др.).
В основе указанных целей изучения дисциплины šИнженерная геологияŸ находятся требования государственного образовательного стандарта к минимуму знаний, содержанию и уровню бакалавра по специальности 270102 šПромышленное и гражданское строительствоŸ. Сущность государственного стандарта для указанной дисциплины šИнженерная геологияŸ заключается
2
в следующем: основы общей и инженерной геологии и гидрогеологии; основные породообразующие минералы; магматические, осадочные и метаморфические породы; подземные воды (классификация, законы движения); инженерно-геологические процессы, инженерно-геологические изыскания для строительства.
2.2. Задачи изучения дисциплины
2.2.1.Определение геологических и гидрогеологических условий производства инженерных работ и эксплуатации сооружений различных видов промышленного и гражданского строительства;
2.2.2.Изучение геологических процессов и инженерногеологических явлений, оценка степени их опасности для сооружений, влияния на условия производства работ и меры борьбы с опасными для строительства геологическими явлениями, их прогноз и упреждение;
2.2.3.Освоение лабораторных методов диагностики грунтов (скальных осадочных, магматических, метаморфических), нескальных (дисперсных – песков, глинистых грунтов, гравийных и
т.д.) и характеристика их геологических и инженерных свойств.
2.3.Структура дисциплины
1)Физические поля Земли
2)Стратиграфия
3)Нарушенное и ненарушенное залегание слоёв горных пород
4)Геодинамические процессы: экзогенные и эндогенные
5)Процессы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними
6)Специальная инженерная геология: инженерно-геологичес- кие изыскания, стадии их проектирования
7)Свойства грунтов
8)Категории сложности инженерно-геологических условий строительства, инженерно-геологическое районирование
3
2.4. Содержание дисциплины
2.4.1.Введение. Задачи и разделы современной инженерной геологии. Физические поля Земли: тепловое поле (геотермический градиент, геотермическая ступень); магнитное, электрическое, радиоактивное, гравитационное поля.
2.4.2.Стратиграфия (слой и элементы слоя – почва, кровля, мощность, элементы залегания слоя – азимут простирания, азимут падения, угол падения). Стратиграфическая шкала. Геохронология. Геохронологическая шкала. Возраст горных пород (грунтов) и методы его определения.
2.4.3.Нарушенное и ненарушенное залегание слоёв горных пород, виды нарушений. Стратиграфическое и угловое несогласие. Трансгрессивное и регрессивное залегание слоёв горных пород. Фациальные условия образования осадочных горных пород. Морские, лагунные, континентальные фации.
2.4.4.Геодинамические процессы, их классификация, роль в формировании земной коры. Экзогенные процессы выветривания, денудации, аккумуляции, диагенеза.
2.4.5.Эндогенные процессы образования минералов и горных пород: магматические, метаморфические. Тектонические процессы движения земной коры (пликативные – складчатые, дизъюнктивные – разрывные нарушения земной коры). Геологические карты, их типы. Геологические разрезы.
2.4.6.Процессы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: дефляция, корразия, эоловая аккумуляция, плоскостной сток, оврагообразование.
2.4.7.Процессы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: реки, стадии их развития, речные террасы; инже- нерно-геологические явления, вызванные деятельностью океанов; процессы и факторы заболачивания; ледники.
2.4.8.Процессы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: подземные воды – виды воды в горных породах, классификация подземных вод по происхождению, по химическому составу, по общей минерализации, по водопроницаемости, условиям залегания.
2.4.9.Процессы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: грунтовые воды, виды движения грунтовых вод,
4
закон Дарси; естественный и искусственный режимы грунтовых вод, агрессивность подземных вод, баланс подземных вод; приток воды к водозаборам. Принципы расчёта притоков воды к строительным котлованам. Дренажи и их типы.
2.4.10.Принципы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: явления просадки, набухания, тиксотропии грунтов; плывуны, суффозия; явление инсоляции; карстообразование; мерзлотные явления (морозное пучение, солифлюкция, термокарсты). Принципы строительства на многолетнемёрзлых грунтах.
2.4.11.Принципы инженерной геодинамики и мероприятия по борьбе с ними: действия гравитационных сил на склонах: осыпи, курумы, обвалы, оползни; сейсмические явления; явления подработки грунтов; селевые потоки; снежные лавины; вулканизм и строительство в районах вулканической активности; оползни; наледи.
2.4.12.Специальная инженерная геология: цель и задачи инженерно-геологических изысканий на площадях под здания и сооружения. Стадии проектирования. Составление ТЭО. Техническое задание на инженерно-геологические изыскания. Инже- нерно-геологосъёмочные, буровые, горнопроходческие работы при инженерно-геологических изысканиях, густота и глубина разведочной сети, опробование при инженерно-геологических изысканиях; полевые опытные работы, статическое, динамическое зондирование; геофизические работы, стационарные наблюдения в период изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений; камеральная обработка и составление отчёта по инженерно-геологическим изысканиям.
2.4.13.Свойства грунтов. Понятия о грунтах, классификация по ГОСТ 25100–95. Классификация магматических, осадочных, метаморфических, скальных грунтов; классификация дисперсных грунтов. Степень размягчаемости грунтов. Показатели плотности грунта и классификация скальных грунтов по плотности скелета. Влажность грунтов, коэффициент водонасыщения, классификация обломочных дисперсных грунтов по коэффициенту водонасыщения. Пределы пластичности дисперсных грунтов по числу пластичности и показателю текучести. Прочностные и деформационные свойства грунтов.
5
2.4.14. Региональная инженерная геология, её задачи. Факторы инженерно-геологических условий строительства. Категории сложности инженерно-геологических условий строительства (инженерно-техническое районирование). Инженерно-геологиче- ское районирование (регион, провинция, зона, район и их характеристика).
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Основная и дополнительная литература
Основная литература
1. Ананьев, В. П. Инженерная геология / В. П. Ананьев,
В.И. Коробкин. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 448 с.
2.Ананьев, В. П., Инженерная геология / В. П. Ананьев,
А.Д. Потапов. – М.: Высш. шк., 2002.
3.Передельский, В. Л., Инженерная геология / В. Л. Передельский, В. П. Приходченко. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 448 с.
4.Справочник современного изыскателя / под общ. ред. Л. Р. Макляна. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 591 с.
5.Скурский М. Д. Инженерно-геологическое обеспечение дорожных работ / М. Д. Скурский, В. А. Шаламанов. – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2008. – 512 с.
Дополнительная литература
1.Белый Л. Д., Инженерная геология / Л. Д. Белый, Попов В. В. – М., Стройиздат, 1975.
2.Гальперин, А. М. Гидрогеология и инженерная геология /
А.М. Гальперин, В. С. Зайцев, Ю. А. Норватов – М.: Недра, 1989.
3.ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация. – М.: Стройиздат, 1995.
4.Ершов Э. Д. Общая геокриология / Э. Д. Ершов. – М.: Недра, 1990.
6
5.Казарновский, В. Д. Основы инженерной геологии, дорожного грунтоведения и механики грунтов / В. Д. Казарновский.
–М., 2007. – 284 с.
6.Лысенко М. П. Состав и физико-механические свойства грунтов / М. П. Лысенко. – М.: Недра, 1980.
7.Маслов, Н. Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов / Н. Н. Маслов. – М.: Высш. шк., 1982.
8.Мерзлотоведение (краткий курс) / под ред. В. А. Кудрявцева. – М., МГУ, 1981.
9.Михайлов, В. Н. Гидрогеология / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. – М.: Высш. шк., 2008.
10.Павлинов, В. Н. Структурная геология и геологическое картирование с основами геотектоники. Ч. 1. Структурная геология / В. Н. Павлинов. – М.: Недра, 1979.
11.Пешковский, Л. М. Инженерная геология / Л. М. Пешковский, Т. М. Перескокова. – М.: Высш. шк., 1982.
12.Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы / под ред. Е. М. Сергеева. – М.: Недра, 1985.
13.Трофимов, В. Т. Грунтоведение / В. Т. Трофимов, В. А. Королёв [и др.]; под ред. В. Т. Трофимова. – М.: Наука, 2003. – 1024 с.
14.Трофимов, В. Т. Инженерно-геологические карты: учеб. пособие / В. Т. Трофимов, Н. С. Красилова. – М., 2007. – 384 с.
15.Чаповский, Е. Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов / Е. Г. Чаповский. – М.: Недра, 1975.
16.Черемисина И. А. Гидрогеология и инженерная геология / И. А. Черемисина. – М., 1998.
17.Якушова, А. Ф. Общая геология / А. Ф. Якушова, В. Е. Хаин, В. И. Славин. – М.: МГУ, 1985.
3.2. Методические указания по изучению дисциплины “Инженерная геология”
1. Определение вида метаморфизма, состава и классификационного положения породы: метод. указания к лабораторным работам по разделу šПетрография метаморфических горных породŸ курса šГеологияŸ для подготовки студентов направления
7
550600 šГорное делоŸ / сост.: А. Н. Кондаков, А. А. Возная; КузГТУ. – Кемерово, 1998.
2.Особенности классифицирования, фации, диагностические признаки пород метаморфического происхождения: метод. указания к лабораторным работам по разделу šПетрография метаморфических горных породŸ курса šГеологияŸ для подготовки студентов направления 550600 šГорное делоŸ / сост.: А. Н. Кондаков, А. А. Возная; КузГТУ. – Кемерово, 1998.
3.Определение таксономических подразделений природных скальных и дисперсных грунтов: метод. указания к лабораторным работам по дисциплине šИнженерная геология для студентов специальностей 270102 šПромышленное и гражданское строительствоŸ, 270205 šАвтомобильные дороги и аэродромыŸ, 270115 šЭкспертиза и управление недвижимостьюŸ, 270112 šВодоснабжение и водоотведениеŸ очной и заочной форм обучения / сост.:
М.Д. Скурский, Л. С. Недосекина, Г. И. Грибанова; ГУ КузГТУ.
– Кемерово, 2009.
2.Эталонные коллекции минералов.
3.Эталонные коллекции горных пород (грунтов).
4.Демонстрационные плакаты и таблицы.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ “ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ”
Изучение курса заключается в самостоятельной проработке литературы по основным разделам программы. К сожалению, единого учебника по геологии для строительных специальностей, отвечающих содержанию программы и требованиям к уровню подготовки специалистов в современных условиях, в настоящее время нет. Поэтому студенту-заочнику не следует ограничиваться каким-либо одним учебником или пособием из списка рекомендованной литературы. При изучении разных тем разделов программы ему потребуются различные первоисточники.
Изучение курса следует начать с раздела šОбщая характеристика ЗемлиŸ. При изучении этого раздела необходимо обратить внимание на строение и основные физические параметры Земли, так как каждая оболочка Земли играет самостоятельную роль в формировании и изменении облика и строения планеты в целом,
8
и, в то же время, все они находятся в тесной взаимосвязи. А такие физические явления, как земной магнетизм и тепловое поле Земли оказывают влияние на свойства грунтов.
Самым крупным по объёму является раздел šДинамическая геологияŸ. Динамическая геология изучает геологические процессы, протекающие в земной коре и на поверхности Земли. Приступая к изучению этих процессов, необходимо иметь чёткое представление об их классификации (эндогенные, экзогенные), в основу которой заложены два основных признака: источник энергии и место действия.
Изучая экзогенные процессы, необходимо: во-первых, в каждом из них выделить стадии по схеме: разрушительная работа (выветривание) – переносная работа (денудация) – созидательная работа (аккумуляция). Следует обратить внимание, что у разных агентов экзогенных процессов (ветер, текучие воды, моря, болота, ледники) эти стадии имеют различную выдержанность, а значит, приводят к различным по значимости результатам (одни больше разрушают, другие больше созидают). Но у всех этих процессов направленность одна – нивелирование земной поверхности. Во-вторых, чётко выявить связь этих процессов с образованием осадочных горных пород, обратить внимание на специфику осадконакопления в геологической деятельности различных агентов.
При изучении эндогенных процессов важно понять их характер. Он зависит от причины возникновения процесса, факторов, его осуществляющих, конечного результата. По характеру все эндогенные процессы делятся на три группы. После знакомства с каждой из этих групп у студента должно выработаться чёткое представление о характере этих процессов, их различиях и взаимосвязи. И так же, как при знакомстве с экзогенными процессами, студент должен понять, что основная направленность эндогенных процессов – это изменение облика земной коры, её состава и строения, образования минералов и горных пород.
Особое внимание при изучении геологических процессов следует обратить на деятельность человека как геологического фактора.
9