azizov_z_k_pyankov_s_a_sost_uchebnopolevaya_praktika_po_inzh

УДК 551(076) ББК 26.3я7

У 91

Рецензент - доцент кафедры географии УлГПУ, кандидат географических наук А. А. Шкляр.

Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета университета.

Учебно-полевая практика по инженерной геологии: методические У 91 указания для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» / сост. 3. К. Азизов, С. А. Пьянков. -

Ульяновск: УлГТУ, 2009. - 27 с.

Методические указания составлены в соответствии с учебным планом по курсу «Инженерная геология» для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» дневной формы обучения.

Работа подготовлена на кафедре «Строительные конструкции».

УДК 551(076) ББК 26.3я7

©3. К. Азизов, С. А. Пьянков, составление, 2009

©Оформление. УлГТУ, 2009

4

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

1. ВВЕДЕНИЕ

Для учебно-полевой практики по инженерной геологии учебным планом отведено так мало часов, что охватить все ее содержание во время сессии не удается. Поэтому значительная часть работы должна выполняться студентами самостоятельно в межсессионные периоды.

Роль полевой практики по инженерной геологии при подготовке инженерастроителя исключительно велика. Никакие, даже мастерски проведенные лекции и лабораторные занятия не могут заменить личных наблюдений в природных условиях. Лучшей лабораторией является поле. Только в полевой обстановке, при личном ознакомлении с геологическими процессами, студент может понастоящему понять значение геологического фактора в формировании географической среды.

Навыки полевых наблюдений, приобретенные студентом, окажут в дальнейшем большую помощь при проектировании зданий и сооружений.

Предлагаемые методические указания мы рассматриваем как руководство для сбора материала и составления на основе его отчета по геологии. Схема такого отчета дается в конце методических указаний.

В соответствии с задачей предоставить студенту чисто практические указания, в работе целенаправленно не рассматривались теоретические вопросы геологии. При необходимости восполнить пробелы в этой области рекомендуется обратиться к учебникам по общей геологии.

2.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРАКТИКИ

Цели и задачи полевой практики по геологии определяются необходимостью закрепить теоретические знания, а также познакомить студента с основными методами полевых геологических наблюдений. На практике необходимо показать студенту возможность широкого использования геологических знаний в его практической работе.

Геология, как известно, изучает состав, строение, инженерно-геологические процессы, историю развития Земли и полезные ископаемые, в ней содержащиеся.

Для того чтобы изучить геологию отдельного участка, необходимо провести тщательный осмотр и описание обнажений горных пород по берегам рек, в оврагах и карьерах. Непосредственно перед работой преподаватель знакомит студента на обнажении с:

1.Геологическим снаряжением и приемами работы с ним;

2.Историей геологического развития района, его особенностями и наиболее типичными горными породами.

После этого объясняется методика описания обнажений, определения мощности слоя, взятия образцов горных пород, минералов, окаменелостей и

5

этикетирования их. Сбор образцов способствует закреплению теоретических знаний по минералогии, петрографии и палеонтологии.

Условия залегания пластов в земной коре выясняются путем определения на месте элементов залегания пласта при помощи горного компаса.

Точки наблюдений наносятся на топографическую карту, и по ним в конце практики составляется схематическая геологическая карта. На основе анализа материала наблюдений составляется сводная геолого-литологическая колонка района.

В указанном преподавателем направлении студенты составляют геологический профиль.

Одновременно с этим проводится изучение инженерно-геологических процессов (выветривание, работа силы тяжести, ветра, рек и подземных вод).

В случаях нахождения полезных ископаемых исследуются их особенности, условия залегания, определяются запасы.

Полевые исследования в обязательном порядке должны сопровождаться зарисовками или фотографированием наиболее интересных объектов.

3.ПОДГОТОВКА К ПРАКТИКЕ И СНАРЯЖЕНИЕ

Успех полевой практики зависит от того, насколько ее участники оказались подготовленными к работе, а также от наличия хорошего полевого снаряжения. Поэтому руководитель практики должен хорошо знать район работ и перед ее началом провести беседу со студентами о задачах практики, дать схему геологического строения района, рассказать об объектах, заслуживающих особого внимания. В конце беседы студентов предупреждают о необходимости представить отчет, схема которого сообщается.

Для проведения практики следует иметь крупномасштабную топографическую карту (1 : 50000 или 1 : 25 ООО) района наблюдений, на которой студенты наносят маршруты. По карте они знакомятся с характером рельефа, речной сетью и отмечают во время беседы с руководителем места естественных обнажений. При отсутствии крупномасштабной топографической карты попутно с геологическими наблюдениями нужно вести маршрутную глазомерную съемку. При работе будет нужна и геологическая карта района. Если в кабинете или музее имеются образцы горных пород и минералов, окаменелостей и полезных ископаемых, необходимо тщательно с ними ознакомиться.

Студентам, начинающим изучение своего района, перед выходом в поле нужно предварительно изучить геологическую литературу. Для этих целей ре­ комендуется использовать материалы по геологии своего края в местном музее краеведения.

Полевое снаряжение:

1. Геологический молоток. 2. Зубило. 3. Лупа. 4. Лопата. 5. Рулетка. 6. Барометр-анероид. 7. Горный компас. 8. Склянка с соляной кислотой. 9. Мешочки

6

размером 10x15 см. 10. Коробочки и вата для хрупких образцов фауны.

11.Топографическая карта. 12. Записная книжка. 13. Рюкзак. 14. Фотоаппарат.

Отом, как использовать полевое снаряжение, руководитель объясняет непосредственно во время работы.

ПОЛЕВЫЕ И КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

I. ОПИСАНИЕ ОБНАЖЕНИЙ

Для выяснения геологического строения территории производится тщательный осмотр и описание обнажений горных пород.

Обнажением называют выход горных пород на дневную поверхность. Они могут быть естественными или искусственными.

Естественные обнажения встречаются на крутых берегах рек, оврагов, водохранилищ и озер. Хорошие обнажения не так часты, поэтому часто приходится делать расчистки на склонах, освобождая их от дерна или осыпей.

Искусственные обнажения представляют собой стенки карьеров, шахт, шурфов, котлованов под различные сооружения.

Перед описанием обнажения мы должны быть уверены, что на стенке его выступают коренные породы, а не осыпь, делювий или оползень, покрывающий склон.

В обнажениях Ульяновской области на поверхность выходят только осадочные горные породы.

Для регистрации наблюдений в поле используется записная книжка, в которой правая сторона отводится для записей, а левая - для зарисовок.

Описание обнажений рекомендуется вести по строго определенной схеме.

Прежде всего указывается положение обнажения на карте (адрес). Например: обнажение № 1.

Правый коренной берег р. Волга у с. Ундоры. Высота над р. Волга 95 м. Высоту обнажения над уровнем реки или над тальвегом оврага определяют

при помощи барометра-анероида.

После общего осмотра обнажения производят расчленение его на отдельные слои по лито логическим и палеонтологическим признакам. В случаях отсутствия резких границ, когда один слой переходит в другой постепенно, граница проводится условно.

Отсутствие полных разрезов вызывает необходимость изучать целый ряд частных разрезов, привязывая их к опорному (маркирующему) слою, или горизонту.

Опорный слой, или горизонт, отличается от остальных цветом, составом или фауной и имеет широкое распространение, выдерживаясь во многих обнажениях, например, слой известняка в толще песчано-глинистых пород, слой глины в толще известняков, оолитовый известняк в толще массивных

7

известняков. За опорный горизонт можно принимать контакт двух резко отличных по составу толщ или поверхность слоя с характерными признаками, например, со знаками ряби, волноприбойными знаками, включениями фосфоритовой гальки и т. д.

Описание обнажения производится сверху вниз или снизу вверх. При описании необходимо придерживаться выработанного практикой схемы описания:

1. Название породы

Описание слоя необходимо начинать с указания породы (песок, песчаник, глина, суглинок, известняк, доломит и т. д.). При определении названия породы следует пользоваться общепринятой классификацией осадочных горных пород. Знания, полученные студентом в аудиториях, нужно уметь применять в полевых условиях.

2. Минералогический состав

Имеет важное значение для установления генезиса горной породы. Он определяется путем тщательного изучения (для обломочных пород) зерен под лупой. Необходимо установить, из каких минералов или пород состоят обломки. У песчаников определяется состав обломков и цементирующего вещества, для конгломератов определяется, из какой породы состоит галька и какой цемент связывает гальку (глинистый, известковый, железистый и т. д.).

Глины могут быть песчанистые, известковистые, железистые и др. Известняки встречаются различных типов: глинистые, кремнистые,

песчанистые, доломитовые и др. Известняки бурно вскипают при воздействии на них соляной кислотой.

3. Цвет породы

Окраска горной породы зависит от состава, степени влажности и климатических условий, в которых происходило ее образование.

Белую окраску имеют многие химические осадки: каменная соль, гипс, мирабилит, а также доломиты, известняки, мел, каолиновые глины, из обломочных - чистые кварцевые пески.

Серые и черные цвета определяются содержанием в породе органических веществ. Присутствие в рассеянном состоянии сульфидов (пирит, марказит, галенит) также придает породе темную окраску.

Желтый, бурый и красные цвета обусловлены содержанием в породе гидратов окиси железа.

Зеленая окраска горных пород обусловлена присутствием минералов, в состав которых входят глауконит, хлорит, эпидот и др.

При определении цвета породы нужно указывать степень влажности породы (влажная или сухая).

В записной книжке указывается обычно двойное название цвета, например, светло-серый, темно-бурый, светло-палевый и т. п.

8

4. Механический состав - структура

Под структурой понимают размеры и форму слагающих породу частиц. Осадочные горные породы состоят из зерен разной величины, поэтому при полевом определении структуры необходимо установить размеры главной массы слагающих породу частиц. Преобладающая масса частиц и определяет тип породы.

В соответствии с общепринятой классификацией выделяются следующие типы структур:

1. Грубообломочная (псефитовая); обломки более 2 мм. 2. Песчаная (псаммитовая); обломки от 2 мм до 0,1 мм. 3. Пылеватая (алевритовая); обломки от 0,1 мм до 0,01 мм. 4. Глинистая (пелитовая); обломки меньше 0,01 мм.

При полевом определении структуры пользуются указанной градацией частиц.

Для определения грубообломочных пород пользуются миллиметровой линейкой, при помощи которой устанавливается размер обломков.

О наличии в песках и алевритах глинистых частиц можно судить по «запаху печки», который возникает, если на породу подышать.

Алевриты, в которых присутствует достаточное количество глинистых частиц, скатываются во влажном состоянии в шарик, который при высыхании легко растирается пальцами.

Глина во влажном состоянии легко скатывается в шарик и дает гибкий шнур. Сухие комки глины трудно растираются пальцами.

5. Характер слоистости

Слоистость, как известно, возникает за счет изменения состава, величины выпадающего в осадок материала, а также изменения условий осадконакопления.

Слоистость служит диагностическим признаком генезиса осадочных пород. Различают следующие типы слоистости:

а) горизонтальная слоистость возникает в условиях спокойного выпадения минеральных и органических обломков в стоячих водоемах;

б) косая (перекрестная) слоистость характерна для эоловых песчаных отложений (дюны, барханы). Она представлена многоярусными слоями с резко меняющимися направлениями отсортированного материала, среди которого отсутствуют глинистые прослойки;

в) косая (диагональная) слоистость свойственна временным потокам сухих областей и в сглаженном виде русловому аллювию. Она представлена чередующимися ярусами круто падающих прослоек крупнозернистого материала с прослойками тонкозернистого, лежащего почти горизонтально. Грубые, плохо скатанные отсортированные обломки накапливаются в периоды ливней, тонкие - в периоды маловодья;

9

г) косая слоистость пойменного аллювия отличается исключительно тонкой микрослоистостью в виде неправильных линз и волнисто-косых поверхностей. Материал аллювия илистый, а местами грубозернистый - песчаный, что указывает на резкие переходы отложений центральной поймы к русловому аллювию;

д) дельтовый тип косой слоистости возникает при накоплении аллювия в стоячих водоемах.

Дельтовые отложения отличаются большой мощностью. Они имеют трехъярусное строение. Нижний и верхний ярусы отложений располагаются горизонтально, а средний ярус осадков наклонен в сторону водоема под углом 20-35°;

е) морской тип косой слоистости наблюдается среди мелководных, прибрежных отложений и возникает благодаря перемещению песчаных масс под действием прибоя и морских течений. По внешнему виду имеет сходство с эоловой косой слоистостью, но отличается более совершенной окатанностью зерен.

Описывая слоистость, очень важно установить, чем она вызвана. Среди причин, вызывающих ее образование, отметим следующие:

а) изменение минералогического состава прослоек; б) изменение окраски, вызванное примесью другого вещества (окись

железа, глауконит, органические образования); в) присутствие в породах неорганических и органических включений;

г) наличие плоскостей раздела между прослойками или слоями.

При описании обнажения важно указать, какие типы слоистости имеются и в каком порядке они расположены. Особый интерес представляет измерение углов падения прослоек и азимутов падения.

Характер слоистости в обнажении полезно зарисовать или сфотографировать.

6. Неорганические включения

Среди осадочных пород часто встречаются конкреции, представляющие собой минеральные стяжения разной формы, состава и цвета, возникшие за счет концентрации рассеянного в породе вещества. По минералогическому составу конкреции могут быть: карбонатными, сульфидно-железистыми, кремнистыми, фосфоритовыми и др. Встречаются они чаще в мелкозернистых породах, реже - в песчаниках.

Изучение конкреций показывает, что карбонатные конкреции приурочены к терригенным породам, кремнистые - к карбонатным, фосфоритовые - к морским трансгрессивным осадкам и т. п.

По своей форме конкреции бывают эллипсоидальными, шаровидными, караваеподобными, в форме желваков, трубчатыми, ветвистой формы и т. д. Размеры конкреций колеблются от 0,5 - 2 см до нескольких метров.

В породах алевритовой и пелитовой структуры встречаются уплощенные формы конкреций, переходящие в конкреционные прослои.

10

Конкреции могут иметь различную текстуру, например, радиальнолучистую, концентрическую, однородную или слоистую, унаследованную от вмещающих пород.

Для определения минералогического состава конкреций применяется методика полевого макроскопического определения минералов.

Изучение конкреций важно потому, что они являются показателем процессов диагенеза и рудонакопления, а также фациальных условий накопления осадков.

При описании конкреций указывается состав, форма, размеры и место расположения в разрезе.

Помимо конкреций необходимо обратить внимание на наличие других включений.

Отмечается их минерало-петрографический состав, размеры, степень окатанности и распределение в слое. В обязательном порядке берутся образцы конкреций и других минеральных включений.

7. Органические остатки

При описании обнажений важны сборы остатков животных и растений, захороненных в породах. Сохранность организмов может быть различной. Очень редко животные и растения сохраняются целиком. Гораздо чаще в ископаемом состоянии встречаются скелеты, внутренние и наружные ядра, а также отпечатки раковин и растений.

Находки ископаемых организмов имеют важное значение для определения относительного возраста горных пород и для реконструкции физикогеографических условий прошлого. Органические остатки могут быть использованы как показатели природной среды и условий осадконакопления.

Остатки ископаемых организмов берутся из каждого слоя обнажения. Ценными являются такие образцы, которые взяты из слоя и лежат на месте своего захоронения.

Не следует собирать остатки ископаемых организмов в осыпях, из-за трудности с определением слоя, из которого они попали в осыпь.

В случае находки хрупкой раковины ее нужно обернуть ватой и вместе с этикеткой поместить в пробирку или коробок из-под спичек, сигарет и т. п.

На оберточной бумаге записывается номер образца, который фиксируется в записной книжке при описании данного слоя.

8. Контакты между слоями

Изучая обнажения, нужно постоянно обращать внимание на границы между слоями. Эти границы-контакты помогут расшифровать историю геологического развития изучаемого района. Различные слои горных пород могут постепенно переходить друг в друга или иметь между собой резкую