Инженерная геология. Гидрогеология

метки: Инженерный, Задача, Геология, Порода, Геологический, Форма, Происхождение, Болото

1. Краткий обзор истории развития геологических знаний, Что изучает инженерная геология?

Геология наука о Земле, её строении, составе, и истории развития. Она является комплексной наукой, состоящей из различных многочисленных дисциплин:

кристаллография

минералогия

петрография

динамическая геология

историческая геология

гидрогеология

геоморфология

Инженерная геология – наука, изучающая геологические процессы верхних слоев земной коры и физико-механические свойства горных пород в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. Основным объектом изучения геологии является литосфера и земная кора. Основоположником геологии является М. В. Ломоносов, В. М Севергин. Мы с вами будем изучать самый значительный для строительства раздел геологии «Инженерная геология»

Задачи инженерной геологии

Инженерная геология изучает природную, геологическую обстановку местности до начала строительства, а так же определяет и те изменения, которые произойдут в процессе эксплуатации и строительства сооружений. В настоящее время перед проектированием любого сооружения необходимо выполнить инженерно-геологические изыскания, которые определяют основные задачи проектирования:

1 Выбор места, наиболее благоприятного в геологическом, отношении для данного сооружения.

2 Выявление инженерно-геологических условий в целях выбора наиболее рациональных фундаментов, а также технологический процесс выполнения строительных работ.

3 Рекомендации необходимых мероприятий по инженерному улучшению выбранной территории (это: замачивание грунтов, крепление, мелиорация и т.д).

В настоящий период инженерная геология призвана решать самые сложные

задачи при любых условиях строительства.

Необходимость инженерно-геологического изучения нашей страны с целью

обоснования регионального размещения объектов народного хозяйства и правильного освоения новых территорий дополняется также не только требованиями изучения инженерно-геологических условий, а и необходимостью разработки прогнозов развития современных геологических процессов и явлений в целях предотвращения стихийных бедствий.

Краткий обзор истории развития геологических знаний

Первые упоминания о геологии можно найти в древних памятниках Месопотамии и Египта (второе-третье тысячелетие до нашей эры).

В Китае сохранились рукописи 7-4 тысячелетия до нашей эры, где даны первые описания минералов и горных парод. В 11-13 веке до нашей эры многие восточные ученые занимались описанием минералов: таджикский философ-врачеватель Абу-Ибн-Син (Авирцека), узбек Аль-Бируни, азербайджанский ученый Мухамед Насеридин (Туси).

Применение исследований инженерной геологии в строительстве

... сооружений, и разрабатывает защитные мероприятия. Специальная инженерная геология изучает условия строительства гражданских, дорожных, гидротехнических и подземных сооружений в различных геологических условиях. Возникновение инженерной геологии и ее развитие на первых этапах были связаны ...

В 1021-1023 годах в «Книге Исцеления» Алицена пытается объяснить процессы пародо образования и предложил первую классификацию минералов и горных парод. В 1048 Альберти в своей «Книге Сводок для познавания драгоценностей» описал более 100 минералов и горных парод. Польский астролог Н. Коперник доказал гелиоцентрическое строение солнечной системы.

В 18 веке появилось два направления:

• нептунизм.
• плутонизм

Нептунисты: все живое возникло из воды (Фалес)

Плутонисты: все возникло от огня (Аристотель)

Дарвин занимался изучением эволюции органического мира.

Лайель – выделил два процесса (экзогенный и эндогенный)

При Петре I был создан «Приказ Рудовых дел», который в 1719-ом был переименован в «Берг коллегию».

В 1725 году в Петербурге была основана Академия Наук.

Стали широко известны труды Ломоносова:

• «основание металлургии или рудных дел» (1741)
• «слово о рождении минералов от трясения Земли» (1757)
• «о слоях Земляных» (1763)

С конца 18 века началась геологическая съемка.

В России в 20-е, 30-е годы 19 века начали проводиться исследования по стратиграфии и поле антологии.

В 1882 году был создан «геологический комитет».

В настоящее время геологическими исследованиями занимается Академия Наук.

2. Основные сведения о земле

Форма и строение Земли

сфероидом

Гидросфера

Биосфера

Атмосфера

Тропосфера

Стратосфера

Ионосфера

Тепловой режим земли

Земля имеет 2 источника тепла: от солнечной радиации 99% и энергии, освобождаемой в недрах планеты.В верхней части земной коры выделяют три температурные зоны:

• зона сезонных колебаний;
• зона постоянной температуры;
• зона нарастания температуры.

Изменения в первой зоне определяются климатическими условиями. Общая мощность первой зоны составляет 12-15м. В зимний период возникает подзона, где температура опускается ниже нуля градуса. По мере углубления в недра влияние сезонных колебаний несущественно и на глубине 15…40 метров находится зона постоянных температур, которая примерно равна 15,5 – 13,6 ⁰ . По мере возрастания глубины, определяется 3-тья зона. В этой зоне на каждые 100 метров глубины температура возрастает на три градуса, в сейсмических районах увеличение значительно. Такая закономерность просматривается лишь до определенной глубины, далее изменения изучены недостаточно.

3. Геологическая хронология, Определение возроста горных пород

результате изучения строения земной коры и истории развития жизни появилась возможность разделить всю геологическую историю на ряд отрезков времени и составить по данным абсолютного и относительного возраста шкалу геологического времени – геохронологическую шкалу. Геологическая история развития Земли началась с архейской эры. Общий возраст Земли определяется в 5…5.5 млрд. лет.

Геологическое летоисчисление. Понятие об абсолютном и относительном возрасте горных пород и методы его определения.

Горно-геологическая характеристика рудника

Поэтому для условий Джезказганского месторождения предложена система со сплошной выемкой руды и закладкой ... является выемка руды вертикальными вытянутыми по всему фронту очистных работ слоями 1 на всю мощность залежи после проходки верхних и нижних ... и буровой горизонты соединяют съездами для самоходных машин. В породах кровли залежи проходят закладочный горизонт. Закладочные штреки 6 сечением ...

Архейская эра

Все породы архейской группы интенсивно дислоцированы и прорваны многочисленными интрузиями гранитов. Архейская группа пород характеризуется преимущественно гнейсами, сильно метаморфизированвыми различными кристаллическими сланцами и кварцитами. Породы архея характеризуются значительной плотностью и прочностью. В невыветренном состоянии они обычно являются прекрас­ным основанием для всевозможных сооружений.

Протерозойская эра

Большинство пород протерозойского времени представляет собой типичные осадочные толщи более или менее метаморфизированные (метаморфические сланцы, филлиты, кварциты, конгломераты, мраморы).

Палеозойская эра

В палеозойское время проявились две мощные складчатости: каледонская (ордовик и силур) и герцинская (средне- и верхнекаменноугольное и нижнепермское время).

Соответствующим образом в пределах палеозойской эры проявились и фазы тектонического покоя, характеризуемые низким стоянием континентальных массивов и морскими трансгрессиями.

Климат палеозоя отличался в основном тропическими и субтропическими режимами, которые изменялись в эпохи складчатости на континентальные условия, характеризуемые резким похолоданием. Примером резкого ухудшения климата является пермский период, в который проявилась мощная герцинская складчатость. В период максимальной активности герцинской горообразовательной фазы и максимального подъема континентов ряд областей земного шара подвергся оледенению. Породы палеозойского времени отличаются большим разнообразием как по составу и степени метаморфизации, так и по условиям залегания. Большое распространение имеют разнообразные известняки, мергели и доломиты (морская фация).

В пределах континентальной платформы породы палеозоя представлены (в зависимости от фации) различными глинами, песками и рыхлыми песчаниками. Сильно дислоцированные районы напластования палеозоя характеризуются различными метаморфическими породами, а местами кристаллическими сланцами и даже гнейсами. Мезозойская эра, или мезозой, четвертая эра сначала геологической истории Земли, включающая в себя три периода: 1) триасовый, или Триас (Т); 2) юрский, или юру J); 3) меловой, или мел (К).

Мезозойская эра

Различают относительный возраст г.п. (относительная геохронология) и абсолютный возраст г.п. (абсолютная геохронология).

относительного возраста пород

Абсолютная геохронология

4. Сейсмические явления

складчатые и разрывные

Моноклиналь – является самой простой формой нарушения первоначального залегания пород и выражается в общем наклоне слоев по отношению к горизонту. Складка представляет собой один сплошной перегиб слоев, возникающих в результате воздействия на породы тангенциальных тектонических сил. Выделяют два главных типа: антиклиналь — складка, обращенная своей вершиной вверх; и синклиналь — вершина, обращенная вниз. Бока складок называют крыльями, а вершину — замком. Флексура представляет собой коленоподобную складку, образовавшуюся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности. При изучении геологии строительных площадок необходимо установить пространственное положение слоев и отразить это на геологических картах.

Физические свойства минералов

... или измеряются. Для диагностики большинства минералов достаточно определить их блеск, цвет, спайность, твердость, плотность. Блеск (металлический, ... кварца, крупные и мелкие, остроконечные и плоские, образуются при повторении идентичных элементарных ячеек. Если ... сросшихся зерен одного или нескольких минералов (например, мрамор, полнокристаллические горные породы). 2. Плотные или сплошные массы ...

землетрясения

Сейсмические волны

Анализ сейсмограмм показывает, что наибольший размах (амплитуда) сейсмических колебаний Различают продольные, поперечные и поверхностные сейсмические волны.

5.Породообразующие минералы, их свойства, Условие образование минералов. Минералы

Эндогенный процесс

Экзогенный процесс

Метаморфический процесс

Строение и свойства минералов

Морфологические особенности

Все минералы имеют определенные физически свойства:

Внешняя форма

Цвет

Прозрачность минералов

а) прозрачные (кварц, мусковит).

б) полупрозрачные (халцедон).

в) непрозрачные (пирит, графит).

Блеск

Твердость минерала

Спайность

а) спайность весьма совершенная – минерал расщепляется на тонкие листочки (слюда).

б) спайность совершенная – при расколе молотком минерал дает обломки, ограниченные правильными плоскостями (кальцит).

в) спайность несовершенная – на осколках минерала небольшие гладкие площадки (апатиты).

г) спайность отсутствует – раскалывание минерала происходит по неопределенным направлениям.

Излом

а) ступенчатый (полевые шпаты);

• б) раковистый (кремень);
• в) землистый (каолинит);
• г) занозистый (роговая обманка);
• д) волокнистый (асбест).

Минералы обладают рядом физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом и т.д.

6. Породообразующие минералы, их свойства

структуру и текстуру

Структура

Текстура горных пород определяется ее внешним обликом (слоистость, массивность и т.д.), обусловленным особенностями слагающих пород частиц.

магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы

Магматические породы образуются из застывшей магмы. Расплавленная магма, застывшая в недрах, образовывает глубинные породы, поток лавы излившийся на поверхность земли называется излившейся, Глубинные магматические породы образуются в условиях высокого давления, медленного и равномерного остывания. При этом породы характеризуются плотной полнокристаллической структурой. Излившиеся магматические породы образуются под низким давлением и температурой, при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов. При этом породы характеризуются наличием аморфного стекла и пористой структурой. Структура и текстура магматических пород зависит от внутреннего строения.

интрузивные

Интрузивные породы образуются при силовом внедрении и остывании магмы в толще отложений горных пород земной коры без их выхода на поверхность земли.

Жильные образования связаны с заполнением магмой трещин, образующихся обычно в толще осадочных пород при внедрении магмы. Жилы подразделяются на пластовые и секущие.

Эффузивные породы образуются при излиянии с последующим остыванием и затвердеванием магмы уже не в тоще пород земной коры, а на поверхности земли.

Глинистые породы и их свойства

... в породах имеют обломочное или аутигенное происхождение. Для пород характерны слоистые, неслоистые, массивные текстуры. Основная структура - пелитовая. В качестве примеси в аргиллитах присутствуют кварц, полевые ... количество обугленного растительного детрита, тонкодисперсной органики, придающих породам цвет от темно-серого до черного. Для пород данного типа характерны железистые минералы: пирит и ...

зернистую (полнокристаллическую)

По величине кристаллов породы делятся на: крупнозернистые – более 5 мм; среднезернистые – 5…1 мм.; мелкозернистые – менее 1 мм (см.рисунок 3).

Текстура характеризует пространственное расположение составных частей. Различают:

1. массивную текстуру (плотное расположение кристаллов);

2. полосчатую текстуру (чередование различных участков);

• З. шлаковую текстуру (содержание пустот видимых глазом).

К основным глубинным горным породам, применяемым в строительстве относят:

Гранит

Сиенит

Диорит

Габбро

К основным излившимся горным породам относят:

Кварцевые порфиры

Базальт – в минеральном отношении аналог габбро. Представляет собой черную мелкокристаллическую породу; r =3300-3000 кг/м³ . Применяется как строительный камень, литье. Обладает высокой вязкостью, мало натирается. Пемза – пористая порода (до 80% объем пор).

Это вулканическое стекло, которое образовалось при быстром охлаждении лавы на воздухе, сопровождающееся бурным выделением гaзa; R=500 МПА. Характеризуется морозостойкостью и водонепроницаемостью, является хорошим стекло изоляционным материалом. Применяют как щебень, песок, абразивный материал.

Вулканические туфы

Осадочные горные породы

Любая порода на земной поверхности подвергается действию атмосферных осадков. В результате прочные породы разрушаются, образуя мелкие обломки. Продукты разрушения переносятся водой, ветром. Осаждение и накопление продуктов приводит к образованию осадочных пород, которые в зависимости от условий образования делятся на следующие группы: обломочные, органогенные (полученные в результате жизнедеятельности и отмирания организмов) и химогенные .

Структура, Пористость –, Слоистость –

При резком различии слоев по составу более или менее постоянной мощности и сравнительно большой занимаемой площади слои называют пластами. В таких случаях слои обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями, которые называют плоскостями напластования, верхнюю плоскость называют – кровлей, нижнюю – ложе, а расстояние между ними – мощностью слоя.

Породы

К обломочным относят песчаные и глинистые породы. Песчаные разделяются по крупности зерен на крупные 2…0,5 мм, средние 0,5…0,25 мм, пылеватые менее 0.1 мм . Происхождение песка – речное, ветровое, озерное, морское. Пылеватые частицы являются основой супеси, суглинков, глины. Лессовидный суглинок — содержит 50% пылеватых частиц. Окраска серовато-желтая, светло-бурая. Основным минералом является кварц, полевой шпат; пористостью до 55%, ρ = 1200…1800 кг/м ³ ; легко размокает в воде, являются сырьем для приготовления кирпича.

Глины

Область применения: для вяжущих, красок, огнеупорных кирпичей. Рыхлые обломочные породы могут подвергаться цементации – такие породы называются сцементированными.

Конгломерат и брекчии

Песчаники

Породы химического происхождения

Доломиты

Гипс

Ангидрид

Органогенные породы

Трепел

Проектирование школьной формы для девочек

... исходных данных к проектируемой школьной форме для девочек. Школьная форма предназначена для повседневной носки. Условия эксплуатации подразумевают внесезонное ... разработанной на основе более точных методов для малооперационной технологии изготовления позволяет уменьшить расход материала в ... с точностью до ТЭЗ; 5. наличие инструкции по замене. Надежность в эксплуатации означает безотказную службу ...

Торф

Известняк

Мергели

Валунник., Галечник или щебень., Гравий или дресва., Вулканические бомбы, вулканический гравий.

Песок. Мелкообломочная порода (см. рисунок 9).

Более 50 % массы составляют обломки размером мельче 2 мм . По зерновому составу и размеру зерен выделяют гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые разновидности; по относительной величине зерен — однородные и неоднородные пески. Минеральный состав песков разнообразный: наиболее распространены кварцевые (до 95 % кварца), реже встречаются аркозовые (преобладают кварц и палевой шпат), глауконитовые (кварц 20…40 %, глауконит 60…80 %), железистые (зерна кварца покрыты корочками лимонита), полиминеральные. В песках встречаются слюды, роговая обманка, авгит, обломки карбонатных пород и вулканического стекла, иногда гипса и галита (засоленные пески).

Цвет зависит от минерального состава: желтый, зеленый, бурый, оранжевый, иногда черный. Свойства песков зависят преимущественно от зернового состава. По коэффициенту пористости пески подразделяют на рыхлые, средней плотности и плотные. Песок – нескальный несвязный грунт.

Вулканический песок, вулканический пепел., Лёсс, лёссовидный суглинок, лёссовидная супесь (алевриты)., Глина, суглинок, супесь (пелиты)., Конгломерат, туфоконгломерат., Брекчия, туфобрекчия., Гравелит., Туф вулканический., Туфолава, лавовая брекчия.

Туффит. Твердые продукты вулканических извержений и примеси осадочного материала невулканогенного происхождения (10…50 %), сцементированные природными цементами. По размерам и минеральному составу вулканические обломки подразделяют так же, как туфы вулканические. По составу осадочного материала выделяют кремнистый, глинистый и карбонатный туффиты. Структура пористая. Текстура обломочная, часто слоистая. Скальный грунт.

Песчаник., Алевролит., Аргиллит., Известняк, известняк-ракушечник, туф известковый, травертин.

Мел. Обычно белая, сцементированная порода, состоящая из 60…70 % кальцитовых остатков морских планктонных водорослей и 30 …40 % тонкозернистого порошкообразного кальцита. Содержание примесей не более 1 %. Отличительные особенности: бурно вскипает при действии 5 %-ной соляной кислоты; имеет белый, реже желтоватый или зеленоватый цвет: пачкает руки, пишет. Скальный грунт.

Доломит. Состоит из минерала доломит (75 % и более).

Строение плотное, структура скрытокристаллическая (см. рисунок 11).

Цвет белый, желтоватый, серый, зеленоватый, красноватый. С 10 %-ной соляной кислотой реагирует только в порошке или при нагревании. Скальный грунт.

Мергель. Имеет смешанный карбонатно-глинистый состав. Состоит из 50…70 % кальцита (реже доломита) и 25…50 % глинистых частиц Структура землистая, текстура массивная. Цвет белый, серый, розовый, желтоватый, красноватый, зеленоватый, пестрый. Вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты. Капля кислоты после реакции оставляет на поверхности породы грязное пятно (характерное отличие от известняка).

Скальный грунт

Диатомит.

Трепел. Состоит из мельчайших зернышек опала химического происхождения (отличие от диатомита), видимых только под микроскопом. Внешне похож на диатомит.

Инженерная геология и горные породы

... инженерно-геологических условий и пространственно-временного изменения в связи с инженерной деятельностью. В инженерной петрологии исследуются свойства горных пород, ... рельефом, растительностью, ледовым покровом и другими. От климата зависит характер выветривания и другие экзогенные геологические ... континентальной литосферы является корой. Мантия литосферы состоит в основном из перидотитов. Кора ...

Опока. Сложена опалом с примесью глинистых минералов и скелетных остатков микроорганизмов. Очень легкая порода. Цвет серый, голубоватый, иногда черный. Часто окраска пятнистая. Отличительные особенности: при ударе опока колется со звенящим звуком на мелкие остроугольные обломки, обладающие раковистым изломом; не вскипает при действии соляной кислоты. Похожа на диатомит и трепел, но отличается большей прочностью.

Яшма. Сложена скрытокристаллическим и аморфным кремнеземом (кварц, халцедон, опал) (см. рисунок 12) Часто содержит остатки микроскопически мелких животных – радиолярий и примеси глинозема, извести, соединений металлов. Цвет разнообразный (красный, зеленый, желтый, коричневый, пестрый и др.).

Отличительные особенности: высокая прочность, разноцветная полосчатая текстура, раковистый излом.

Метаморфические горные породы

контактовые, динамометрические, региональные

Контактовый метаморфизм

Динамометаморфизм

Региональный метаморфизм

Верхняя – начальная стадия метаморфизма; происходит перекристаллизация пород под давлением горных масс с изменением минерального состава.

Средняя – характеризуется высоким давлением и температурой.

Нижняя – для этой зоны характерен высокий метаморфизм.

Метаморфические породы классифицируются: по минеральному составу, по структуре, по текстуре.

По взаимному расположению и типам зерен выделяют текстуры:

сланцевая

гнейсовая

полосчатая

волокнистая

очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами;

плойчатая

беспорядочная

массивная

Кварцит

Мрамор

Гнейс

Сланцы

Глинистый сланец., Филлит, кровельный сланец., Слюдяной сланец.

Гнейс. Текстура полосчатая, реже очковая. Состоит из кварца, полевых шпатов, биотита, роговой обманки, иногда пироксена, граната, графита и др. Цвет серый, желтоватый, черный и др. Характерно чередование светло-серых или розовых (кварц, полевые шпаты) и темных полос (биотит, роговая обманка).

В очковых включениях наблюдаются крупные кристаллы полевых шпатов среди более мелкозернистой массы. Структура зернисто-кристаллическая (средне- и крупнозернистая).

По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Переходные разности называются гнейсогранитами или гранитогнейсами. Прочность высокая.

Роговик. Текстура плотная массивная беспорядочная. Состоит из кристаллов кварца, биотита, полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-, розовато-, светло-, темно-серый до черного, темно-зеленый. Структура мелкозернистая. Характерна значительная прочность и раковистый излом. Прочность исключительно высокая.

Грейзен Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, мусковита, иногда турмалина, топаза, флюорита. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый. Структура крупнокристаллическая с зубчатыми неровными очертаниями зерен кварца и чешуек слюды. Прочность высокая.

Кварцит. Текстура массивная, редко сланцеватая (см.рисунок 18).

Состоит в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом (смесь опала, кварца и халцедона).

Главнейшие горные породы, применяемые в строительстве

... 50 %). В горных породах, образовавшихся из кислой магмы, обязательно присутствует кварц. Если порода образовалась из основной магмы, в ней преобладают ... от цвета цементирующего вещества. Наибольшее применение в строительстве получили достаточно водостойкие известковые и ... долговечна. Осадочные породы Осадочные породы в зависимости от происхождения принято делить на: механические осадки, при ...

Структура мелко- и тонко-зернистая; иногда зерна трудно различимы (сливной кварцит).

Цвет белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Характерна очень большая прочность. Кварцитовидный песчаник — переходная порода от песчаников к кварцитам (начальная стадия метаморфизации).

Ножом не царапается. Оставляет след на стали и стекле.

Известковистый сланец.

Мрамор. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Состоит из кальцита, реже доломита, иногда с примесью графита, хлорита и др. Цвет белый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный, пестрый. Структура тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистая. Характерно бурное вскипание при действии 10 %-ной соляной кислоты. Доломитовый мрамор вскипает с соляной кислотой только в порошке или в нагретом виде. Прочность средняя. Легко царапается ножом.

Кварцево-серицитовый сланец., Хлоритовый сланец., Тальковый сланец, Талькит.

7. Геоморфология. Элементы и формы рельефа. Типы рельефа

геоморфологией

Основной задачей инженерной геоморфологии является изучение состояния динамического равновесия рельефа, выявление степени его устойчивости и прогнозирование изменений форм его в результате строительства. Такие прогнозы необходимы не только для выбора оптимального варианта размещения объекта, но и для гарантии его безаварийной службы.

Рельеф

По своему происхождению формы рельефа подразделяются в зависимости от преобладающего фактора – силы, вызвавшей образование данной формы. Прежде всего их делят на две большие группы:

• формы рельефа, обусловленные деятельностью эндогенных сил, т.е. тектоникой земной коры;
• формы рельефа, обусловленные деятельностью экзогенных сил на поверхности земли.

тектонические, эрозионные

Тектонические

Эрозионные

Аккумулятивные формы

Элементы рельефа.

Поверхности образуют форму рельефа. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми и сложными. Линии являются результатом пересечения поверхностей. Различают линии: водораздельные, водосливные, подошвенные, бровку.

Водораздельная

Водосливная

Подошвенная

Бровка

К характерным точкам рельефа относят вершины (наибольшая высота на данном участке местности), перевальные (дно понижений гребней хребтов), устьевые (устья рек) и донные (наиболее низкая точка понижения рельефа).

положительные

Положительные:

Материк –

Нагорье

Гора –

Горный кряж

Плоскогорье

Плато

Гряда

Холм –

Курган –

Бугор –

Конус выноса –

Отрицательные:

Океанская впадина –

Котловина

Долина

Овраг

Балка

Лощина –

Размеры и происхождения форм рельефа

1 образованные длительностью эндогенных процессов, т. е. движением земной коры.

2 образованные длительностью экзогенных процессов, т. е. действие выветривания, подземных и надземных вод, деятельность организмов, человека.

Артезианские воды

... ° до 24°). Пресные воды верхних водоносных пластов образуются в результате инфильтрации атмосферных осадков и процессов выщелачивания горных пород. Глубокие высокоминерализованные артезианские воды связаны с измененными водами древних морских бассейнов, находившихся ...

эрозионные, абразивные

По своим размерам формы рельефа разнообразны и влияют на условия строительства. По своей величине формы делятся на 7 основных групп.

Мельчайшие, Очень мелкие, Мелкие формы рельефа

4. Средние – формы называют мезорельеф, характеризуется значительной протяженностью до десятков квадратных километров при глубине до 200 метров . Положительный мезорельеф — холмы, бугры, курганы. Отрицательные – овраги, балки. Средние формы рельефа оценивают инженерно геологические условия поселков и микрорайонов на стадии проектирования.

Крупные формы, Крупнейшие формы, Величайшие

равнинный, холмистый и горный

Равнина

• по отношению к уровню моря — отрицательные (депрессии, впадины), лежащие ниже уровня моря;
• низменные, в пределах от 0 до 200 м над уровнем моря;
• возвышенные с отметками от 200 до 500 м ;
• нагорные, имеющие отметки поверхности свыше 500 м ;

• по общей форме поверхности – горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые;
• по глубине, степени и типу расчленения – плоские, нерасчлененные или слаборасчлененные, мелкорасчлененные, глубокорасчленные.

Холмистый рельеф

Горный рельеф

8. Процессы выветривания

выветривания

Особенностью процесса выветривания является постепенное и постоянное разрушение верхних слоев литосферы. В результате этого горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минералогический состав.

Продукты выветривания горных пород, остающихся на месте их образования называют элювием. По составу он представляет собой смесь обломков этой породы и глинистого материала.

Виды выветривания.

физическое выветривание

химическое выветривание

биологическое выветривание

Физическое выветривание

Химическое выветривание

растворение в воде.

Биологическое (органическое) выветривание

Механическое разрушение производят растения своей корневой системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы.

Многие живые организмы, особенно из числа землероев, активно разрушают горные породы, в коре выветривания они создают многочисленные ходы, пустоты.

Кора выветривания осадочных пород отличается своим своеобразием. Наибольшему разрушению подвергаются осадочные породы, образовавшиеся в условиях, отличных от тех, в которых действуют факторы выветривания. Породы химического и органогенного происхождения большей частью полностью растворяются в воде или быстро дробятся до частиц песчаных и глинистых размеров.

Процессы выветривания могут настолько изменить свойства пород и инженерно-геологические условия строительной площадки, что строить здания и сооружения без специальных мероприятий не будет представляется возможным.

Геологическая деятельность ветра.

эоловых.

Выдувание

Корразия . Движение ветра часто сопровождается переносом пыли, песка и даже гравия. Наибольшую разрушительную работу совершают песчаные частицы. Ударяясь о твердые породы, они перетирают, сверлят и обтачивают их поверхность. Появляются борозды, желоба, углубления – это процесс корразии.

Совместные действия дефляции и корразии разрушают не только мягкие, но и твердые породы, превращая их в обломки различного размера.

Эоловые отложения

Дюны

Барханы

Закрепленные пески

9. Геологическая деятельность текучих поверхностных вод,

морей, озер и болот, геологическая работа ледников

Геологическая деятельность текучих вод.

Под текучими водами подразумевают всю воду стекающею с поверхности суши. Текучие воды являются самым мощным экзогенным фактором преобразующий поверхность земли. Существует две формы проявления геологической работы:

1.Линейный размыв.

2.Площядный смыв., Динамика русловых водных потоков.

Простейшим случаем движения воды в русле является ламинарное движение. При котором вода движется строго параллельными струями. Ламинарное движение при скорости от 0,1 до 0,7 будет называться турбулентным. Интенсивность работы текучих вод зависят от степени многоводности (т.е. от массы воды), протекающем через поперечное сечение в единицу времени. Различают: нежен (min) и паводки (расход воды max).

Классификация рак по их режиму.

1.Реки преимущественно снегового питания (Высокие паводки и низкие летние и зимние межень).

2.Реки залежей питания, горных снегов и ледников.

3.Реки с дождевым летним питанием в условиях муссонного и экваториального климата. Для них характерны длительные летние паводки, которые совпадают с сезоном дождей.

4.Реки со смешенным питанием. За счет талых вод и летних и осенних дождей.

Эрозионные долины.

Эрозия – это процесс разрушения г.п. под действием текучих вод. Эрозия может быть:

1. Донная

2. Боковая

В результате прохождений процессов эрозий, образуются различные по форме речные долины. Долины, которые пересекают высокогорные местности и достигают, глубинны нескольких сотен метров (максимальная глубина 1 – 2км.).

По форме речные долины могут быть V образными или представляют собой каньоны (Колорадо, глубинна 600-900м.).

Речные долины.

Антецедентные долины – долина древнее чем, пересекающий ее хребет.

Долины прорыва – это поперечные долины, которые моложе горных хребтов.

Водопады, водоскаты, пороги.

При прохождении боковой эрозии развиваются процессы мерондрирование. Образование: элювия, пролювия и делювия.

Олювий – это обломочный материал, который переносится текучими водами и отлагается на дне реки или в ее русле.

Терраса.

Террасы могут быть аккумулятивные, цокольные, смежные и эрозионные. Террасой называется более или менее плоская поверхность, которая может целиком или частично заполнятся речными водами. Олювий – который отлагается в русле реки называется русловый олювий. В медленно текучих равнинных реках олювий состоит из чистого песка. Отложения олювия в разных частях русла не одинакова (от мелкого к крупному).

В качестве разновидностей олювия можно рассмотреть самостоятельный генетический тип. В континентальных отложениях пролювий и делювий. Делювий – это отложения накапливающееся у основания склонов, в итоге работы небольшой струи воды. Пролювий обломочный материал накапливается у основания склона, в итоге работы сильных речных потоков. Пролювий и делювий существенно отличаются друг от драга. Пролювий представляет собой крупные обломочные породы, делювий мелкие. Пролювий и делювий отличаются по климатическим областям образования. Делювий характерен длю равнинных областей с влажным климатом.

Делювиальные – шельф.

Вода, заключенная в их порах находится в твердом состоянии, и образуют грунтовый или подземный лед (области многолетней мерзлоты).

Слой сезонной мерзлоты, который за лето оттаивает, а зимой снова замерзает, называется деятельный слой. Напорные воды, которые изливаются на поверхность и замерзают, образуют наледи (до нескольких километров).

Районы многолетней мерзлоты составляют 50% от всей площади России. Почвенный лед сам по себе не является активным. Геологическая деятельность на много мерзлотные породы необходимо изучать т.к. многолетняя мерзлота создает особую обстановку в которой геологические процессы происходят своеобразно.

Одним из важных факторов денудации является глетчерный лед. Он накапливается в высоко горных областях, выше снеговой линии (снеговая линия – это линия выше которой выпавший в горах снег не тает в течение лета и образует снеговую шапку).

Фирн – образуется при оттаивание, и замерзание снеговой массы представляют собой рыхлую рассыпчатую массу (прозрачный, белый, бурый), большие скопление фирнов образуют фирновые поля. Глетчерный лед состоит из, шестоватых кристаллов имеет зернистое строение, слоистую текстуру, движение ледников является подобным движением воды. Оно обусловлено пластичностью льда и ее массой на плоскости и внутри ледника расположены многочисленные системы трещин. Среди них различают

1.Поперечные трещины – образуются у краев ледника и направлена вниз по течению.

2.Продольные трещины возникают в местах расширения долины или в местах растекания ледника.

3.При движении ледника часто образуется ледопады (распадение льда на глыбы которые при движении нагромождаются друг на друга).

В зависимости от размеров, морфологии, питания. Стадии развития различают несколько морфологических типов ледников. В зависимости от морфологических типов различают типы оледенения. Которые можно разделить на две группы: 1.Горные и 2. Материковые

Горные оледенения развиваются в горах, вершины которых поднимаются выше силовой линии. Среди горных различают: 1. Долины ледников обладают хорошо выраженными ледниковыми языками и занимают практически все дно долины. 2. Весячии ледники имеют небольшой ледниковый язык, который выходит за пределы фирнного бассейна. 3. Панирский тип образуется в высоких горах с глубокими и узкими долинами (здесь нет условий для образования фирновых полей).

4. Скандинавский тип характерен для высокогорных плата или плоскостей, на вершинах этих ледников образуются обмерные фирновые поля.

Материковые оледенения возникают в субполярных и полярных странах, где снеговая линия проходит на уровне моря или немного выше его. Лед и фирн формируется даже на поверхности низменных равнин (Гренландский лед, Антарктический лед).

Перенос обломочного материала. Ледниковые отложения.

Движущейся лед переносит обломочный материал, образующейся в результате выпихивания ложа ледника. Рыхлый обломочный материал, который переносится льдом, называется моренной. В зависимости от расположения морены в толще льда выделяют.

Донные марены, Поверхностные марены, Боковые марены, Срединные марены, Внутреннее марены, Конечные марены, Геологическая роль болот и озер.

Озерные впадины могут быть экзогенного и эндогенного происхождения, которые делятся на плотинные и континентальные. Широко развиты платинные впадины экзогенного происхождения. Котловинные впадины экзогенного происхождения разнообразны по своему происхождению (из них наиболее распространены котловины связанные с ледниковой деятельностью).

Котловинные озерные впадины экзогенного происхождения связаны с движением литосферы (Байкальская впадина (1620 – 1741м.)).

Платинные впадины эндогенного происхождения образуются редко (прикаспийские низменности).

Озера различают по своему гидрологическому режиму, который обусловлен климатическими факторами. Среди озер гумидроного климата выделяют: проточные, периодически проточные или не проточные. Озера орудного климата подразделяются на: периодически сточные и без сточные.

Озерные отложения.

Озерные отложения образуются за счет сноса с континента механически разрушенного материала, химически преобразованного или за счет жизнедеятельности живых организмов.

Механические осадки (терегеные), накапливаются интенсивно в пределах горных озерах. Химические осадки возникают в различных климатических условиях. Пример: В солевых озерах засушливых областей происходит накопление галоидных соединений, сульфатов углекислой извести. Осаждение осадков происходит в основном в летнее время. Зимой за счет понижения температуры воды и ее растворяющей способности, карбонат натрия выпадает в некоторых озерах в холодное время года. Углекислая известь (кальцит) может выпадать в осадок из толщи воды и образовывать скопление известняков и мегрелий. Если в осадках имеется примесь глины, то это способствует образованию доломита в перстных озерах умеренного пояса. Химическим и биохимическим путем могут осаждаться оксиды железа, которые выносятся грунтовыми и почвенными водами. В озерах тропического климата в результате химического выветривания образуются, залижи алюминиевых руд. Железо может осаждаться не только в озерах, но и в болотах и образуют дерновые руды. Осаждения железа в форме лимонита образует небольшие включения. Органогенные осадки подразделяются на минеральные и органические. Органогенные минеральные отложения образуют в озерах, в результате накопления моллюсков, известняк ракушечник. Широко распространены кремнистые отложения (диатонические водоросли диатомит).

В перстных озерах распространены глинистые породы, которые называются сапропелей.

Болота.

Большое значение, как горючие полезные ископаемые имеют органические отложения, образующиеся в болотах. По происхождению болота можно подразделить на:

1.Внутриконтинентальные

1.1.Низменные болота грунтового питания

1.2.Верховные болота атмосферного питания

2.Приморские болота

Если болота имеют признаки внутриконтинентальное и приморское происхождение, то их выделяют в самостоятельный тип – промежуточный.

Низинные болота часто образуются на месте открытых озерных впадин в результате заполнения их осадками или данной растительностью. Разрез отложений слагающих болота в основном минеральные озерные слои (пески, глины, диатомиты).

Выше сапропели, самый верхний слой, торф (лесной, моховой, камышовый, ассоковый).

Верховные болота располагаются на возвышенностях и образуются путем заболачивания лугов, лесов. Эти болота характерны для, областей с умерено прохладным климатом и образуются там, где грунтовые воды залегают близко к поверхности. Их питание происходит за счет атмосферных осадков. Приморские болота расположены на низменных морских побережьях с влажным климатом. В тропиках и субтропиках такие болота покрыты мангровой растительностью.

Образование торфа и угля.

Органические осадки в болотах постепенно превращаются в торф, бурый уголь, каменный уголь и наконец в антрацит. Главным источником накопления торфа и угля служит растительная клетчатка. Возникающая за счет крахмала, который синтезируется растениями. Эти растения поглощают углекислоту и разлагают ее углерод и кислород. В условиях медленного окисления и при свободном доступе кислорода, происходит процесс разложения органического вещества с выделением тепловой энергии (тление).

Когда перегнивающая растительность попадает в условия отсутствия кислорода, процесс ее изменения сводится к обугливанию, т.е. к постепенному выделению свободного углерода и образование бурого угля.

Геологическая деятельность моря.

Море занимает 71% поверхности земли и является главным экзогенным процессом. Море производит определенную геологическую работу, разрушает г.п. переносит и пере отлагает их, создает новые г.п. В результате обработки берега образуются абразионные уступы, абразионные террасы (абразия разрушительная деятельность моря).

Большое значение на ход абразии оказывает характер залегания г.п. Наклонные залегания способствуют усилению абразии. Интенсивность абразии или ослаблению абразии в значительной степени зависят от морфологии берегов (строения берега).

Интенсивнее процессы абразии у крутых берегов.

Морские осадки их происхождение и распределение на дне моря.

В зависимости от способа образования среди морских осадков различают.

1.Терригенные осадки. Образуются в результате сноса и пере отложения обломочного материала.

2.Химические осадки. Осаждаются из морской воды химическим путем.

3.Органогенные осадки. Образуются за счет скопления осадков живых организмов

4.Хемогенные осадки. Образуются путем выпадения (кристаллизации) из истинных или колойдных растворов.

Распределение осадков зависит от физика – химической обстановки, от скорости накопления осадков, от географического расположения, от удаленности от берега, рельефа, температуры, соленость, прозрачности. Соответственно терригенные осадки приурочены к нефритовой зоне в некоторых бассейнах в батиальной зоне. В близи Берегов терригенные осадки представляют грубообломочные породы глыбы, валуны, галечники, органические осадки в чистом виде, образуются в основном в открытых частях водоема (на большом удалении от берега).

Химические осадки возникают в основном в лагунах.

1.Осадки прибрежной зоны (литоральной зоны).

На образованных террасах накапливается галечник, форма которых зависит от текстуры породы. Химические осадки в литорали возникают очень редко, а если возникают, то в областях жаркого сухого климата или в прибрежной полосе морей, где содержится множество глинистого материала.

2.Осадки шельфа. Терригенные осадки представляют собой песчаный или илистый материал (… встречаются грубо обломочный встречается очень редко).

В морях четко выделяется граница между терригенными материалами (песчаный и илистый материал).

В черном море граница расположена 25 — 50м, а в мировом океане 100 – 150м. Органогенные осадки представляют собой рифы, которые подразделяются на береговые, расположены в вдоль берега и образуют как бы его подводные продолжения. Барьерные рифы, располагаются на некотором удалении от берега, отделяются от него лагунами. Атошы – это кольцевые рифы внутри, которых может располагаться лагуна. Образование рифов связано с жизнедеятельностью живых организмов, с ростом кораллов располагающихся глубины 45 – 50м. Рифы могут возвышаться над поверхностью вод. Химические осадки расположены в области шельфа, имеют большое значение. За счет их возникают полезные ископаемые, марганцевые, железистые, алюминиевые руды. Марганец, железо, алюминий переносится речной водой в виде колойдных соединений. При слиянии морской и речной воды, происходит вхождение в осадок марганца, железа, алюминия. Образуются железистые, марганцевые, алюминиевые минералы. Выпадение железа способствует образованию бурых железняков. Марганцевые минералы образуются в щелочной среде. Фосфориты выпадают в осадок в зоне шельфа на глубине 50 – 150м.

3.Осадки материкового склона (батиальной зоны).

Осадки батиальной зоны представляют собой ил.

4.Осадки абиссальной зоны.

Среди органических илов образующихся на дне океана глубже 3000м различают: известняковые и кремнистые илы. Кроме океанических илов широко распространена красная океаническая глина.

Разрушительная работа льда.

экзарацией

В районах исчезнувшего оледенения пустые кары являются характерной формой рельефа. Это глубокие циркообразные выемки в горном склоне с крутыми, почти отвесными стенками высотой до первых сотен метров и вогнутым гладким дном, нередко занятым небольшим озером (каровое озеро).

Ледниковые языки долинных ледников преобразовывают занятые ими долины в троги (нем. Trog — корыто), имеющие вогнутое дно, плавно переходящее в более-менее крутые, иногда почти отвесные склоны (корытообразный, или U-образный профиль).

котловины выпахивания.

Выступы ложа, слагаемые твердыми породами, ледник срезает и шлифует почти исключительно со стороны своего движения. Сторона, обращенная по направлению движения (в «ледниковой тени») остается крутой. Возникают своеобразные по форме скалы, называемые «бараньими лбами». Скопления их образуют «курчавые скалы».

отторженца.

Рыхлый обломочный материал, переносимый или отложенный льдом, называется мореной. В состав морены входят обломки самых различных размеров: от крупных глыб (ледниковых валунов) со шрамами,

флювиогляциальных

Нунатаки —

10. Явление суффозии и карста. Плывуны., Суффозионный процесс.

Различают два вида суффозии:

механическая

химическая

Основной причиной суффозионных явлений считается возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц во взвешенном состоянии.

Суффозия происходит в глубине массива пород или вблизи поверхности земли. В глубине массива суффозия может возникать также на контакте двух слоев, различных по составу и пористости. При этом мелкие частицы одной породы потоком воды переносятся в поры другой породы.

В лессовых породах суффозия развивается не только на контактах, а и в самих толщах, образуя глиняный, или лессовый карст.

При проектировании строительных объектов необходимо установить возможность проявления суффозионной осадки. Величина суффозионной осадки определяется по результатам полевых испытаний статической нагрузкой после длительного замачивания.

Химическая суффозия может проходить длительное время и выщелачивает не только карбонаты и другие сравнительно легко растворимые вещества, но и кремнезем. При значительном растворении пород химическая суффозия переходит в карстовый процесс.

Строительство на суффозионных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по специальным требованиям строительных норм и правил.

Карстовые процессы

Для карстового процесса главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде.

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, рельефом местности, трещиноватостью пород, характером растительности, климатом

Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидритами и известняки.

Одним из главных факторов карстообразования является действие воды – атмосферной, речной, подземной. Одним из самых важных условий развития карста является степень водопроницаемости пород. Чем более водопроницаема порода, тем интенсивнее развивается процесс растворения. Вода постепенно разрабатывает трещины в каналы и пещеры. Этот процесс, получивший название коррозии , продолжается до водоупора или уровня подземных вод.

В процессе выщелачивания в карстующихся породах образуются различные по своему положению и форме пустоты , или карстовые формы.

По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый. При открытом типе карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности земли, а при скрытом они перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород и лежат на некоторой глубине.

Из многочисленных форм карста наиболее часто встречаются:

• карры – мелкие желоба, борозды и канавы на склонах рельефа местности из карстующихся пород в виде известняков;

• воронки – углубления различных форм и размеров, подразделяются на поверхностные и провальные воронки;

• полья – возникают в результате постепенного объединения воронок или опускания больших участков земной поверхности в результате карстового выщелачивания;

• каверны
• пещеры – подземные пустоты, формирование которых связано с растворением пород, сопровождается эрозией и обрушением.

действующий карст

11. Основы гидрогеологии. Физические свойства и химический состав подземных вод. Жесткость и агрессивность подземных вод.

подземными водами

Для строительства подземные воды в одном случае служат источником водоснабжения, в другом – фактором, затрудняющим строительство. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, являются агрессивной средой по отношению к строительным материалам.

малый и большой

• Малый – море-атмосфера-море.

• Большой – море-атмосфера-суша-море. При большом круговороте, после выпадения на сушу, вода возвращается в море путем поверхностного стока и виде подземных вод.

инфильтрации, конденсации, ювенильный

Инфильтрации

Конденсации

Ювенильные

седиментационного происхождения.

Физические и химические свойства

Температура подземных вод колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносных слоев, особенностей геологического строения, климатических условий и т.д. Различают воды холодные, теплые (субтермальные), термальные, перегретые. На участках водозаборов чаще всего температура воды 7…11°С.

бесцветная

Запах зависит от наличия газов биохимического происхождения.

Химический состав определяется содержанием растворённых соединений газов, солей и органических соединений.

Растворенные в воде газы придают ей определенный вкус и свойства. Количество и тип газов обуславливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Подземные воды у поверхности земли нередко бывают загрязнены органическими примесями.

Соли в подземных водах

общей минерализацией

Количество солей и газов определяет пригодность воды для питья. Количество растворенных солей не должно превышать 1,0 г/л. Органические примеси устанавливаются бактериологическим анализом.

мягкую, среднюю, жесткую и очень жесткую

Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы. По отношению к бетону различают следующие виды агрессивных подземных вод:

• а) обще кислотная;
• б) сульфатная;
• в) магнезиальная;
• г) карбонатная.

  12.

Классификация подземных вод.

по характеру их использования; по условиям залегания в земной коре

По характеру их использования: хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные, термальные.

По условиям залегания: верховодки, грунтовые, межпластовые.

В инженерно-геологических целях подземные воды целесообразно классифицировать по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные.

Рисунок 1 — . классификация подземных вод по условиям в земной коре

Хозяйственно-питьевые воды, Технические воды, Промышленные воды, Минеральными, Термальные воды

Верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор горных пород делится на две зоны:

верхняя

нижняя

Верховодка. Верховодка – э

Эта зона располагается на небольшой глубине от поверхности, над горизонтом грунтовых вод. Верховодка образуется над локальными водоупорами, которыми могут являться линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует водоносный слой (горизонт).

Особенностью верховодки является возможность её образовываться в зоне аэрации водоупорных пластов. Верховодка имеет сезонный характер, небольшую площадь, малую мощность и безнапорность. Для строительства верховодка опасна, так как может подтапливать подземную часть здания. При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка может и не обнаружиться.

Грунтовые воды

зеркалом

2. питание грунтовых вод происходит за счет атмосферных осадков, а так же поступление воды из поверхностных водоемов и рек.

3. грунтовые воды находятся в непрерывном движении и образуют потоки, которые направлены в сторону общего наклона водоупора.

4. количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависит от геологических условий местности и климатических факторов. По степени минерализации воды преимущественно пресные, реже солоноватые и соленые, состав гидрокарбонатно-кальциевый, сульфатный и сульфатно-хлоридный.

Межпластовые воды.

Ненапорные

Напорные (артезианские

Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором – поднимается лишь до пьезометрического уровня.

Артезианские

артезианскими бассейнами.

Основные элементы артезианского бассейна (склона)., Подземные воды в трещинованых и закарстованных породах

13. Режим грунтовых вод. Карта грунтовых вод.

Под грунтовыми водами понимают свободные (гравитационные) воды первого от поверхности Земли стабильного водоносного горизонта, заключенного в рыхлых отложениях или верхней трещиноватой части коренных пород, залегающего на первом от поверхности, выдержанном по площади водоупорном слое. Область их питания совпадает с областью распространения водопроницаемых пород. Верхняя граница зоны насыщения называется уровнем или зеркалом грунтовых вод. Порода, насыщенная водой, называется водоносным горизонтом, мощность которого определяется расстоянием по вертикали от зеркала грунтовых вод до водоупора. Она изменяется в пространстве и во времени. Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, местами за счет инфильтрации вод рек и других поверхностных водоемов.

По гидравлическим свойствам грунтовые воды безнапорные со свободной поверхностью. Уровень воды в буровых скважинах и колодцах, вскрывающих грунтовые воды, устанавливается на высоте, соответствующей верхней границе их свободной поверхности. Выше уровня грунтовых вод располагается капиллярная кайма.

Движение грунтовых вод подчиняется силе тяжести и осуществляется в виде потоков по сообщающимся порам или трещинам. Зеркало грунтовых вод до известной степени повторяет рельеф поверхности, и грунтовые потоки движутся от повышенных участков (начиная от водораздела грунтовых вод) к пониженным участкам (оврагам, рекам, озерам, морям), где происходит их разгрузка в виде нисходящих источников (родников) или скрытым субаквальным рассредоточенным способом (например, под водами русел рек, дном озер и морей).

Такие области называются областями разгрузки или дренирования (франц. «дренаж» — сток).

Грунтовый поток, направленный к местам разгрузки, образует криволинейную поверхность, называемую депрессионной. Течение грунтовой воды называется фильтрацией. Она зависит от наклона зеркала грунтовых вод или от гидравлического (напорного) градиента, а также от водопроницаемости горных пород.

Движение грунтовых вод через относительно мелкие поры и неширокие трещины происходит в виде отдельных струек и называется ламинарным (параллельно-струйчатым) и только в галечниках, сильно трещиноватых и закарстованных породах приобретает местами турбулентный характер. Скорость движения воды V, по линейному закону А. Дарси, пропорциональна коэффициенту проницаемости (коэффициенту фильтрации) К и гидравлическому градиенту J: V=KJ, где J=h (разница высот) /е (пройденное расстояние).

Скорость движения воды в песках от 0,5 до 1-5 м/сут, в галечниках значительно увеличивается. Особенно большая скорость потока грунтовых вод местами наблюдается в крупных подземных карстовых каналах и пещерах. Расход грунтовых вод (Q) прямо пропорционален гидравлическому градиенту (J) и площади поперечного сечения (F): Q = KJF, или Q=VF.

Режим грунтовых вод. Зеркало грунтовых вод, количество и качество их изменяются во времени. Это тесно связано с меняющимся количеством инфильтрующихся атмосферных осадков. В многоводные годы при большом количестве атмосферных осадков (включая и снеговой покров) уровень грунтовых вод повышается, а в маловодные годы понижается. При таких колебаниях некоторые слои пород то заполняются водой, то осушаются. В результате периодически появляется зона переменного насыщения, находящаяся над зоной постоянного насыщения . Вместе с колебанием уровня грунтовых вод изменяется дебит (франц. «дебит» — расход) источников, а иногда и химический состав.

В режиме грунтовых вод определенное значение имеет также их взаимодействие с поверхностными водотоками и другими водоемами. Направленность процессов взаимодействия во всех случаях определяется соотношением уровней подземных и поверхностных вод, что связано с рядом факторов, среди которых важнейшее значение имеют климатические условия. В районах с влажным и умеренным климатом реки, как правило, дренируют подземные воды, уровень которых имеет наклон к реке, но во время половодья и паводков происходит отток воды из реки и повышение уровня грунтовых вод .

В этом случае реки выступают в качестве временного дополнительного источника питания подземных вод, в результате происходит сокращение или полное прекращение разгрузки грунтовых вод в бортах долины реки. После спада паводка уровень грунтовых вод, стремясь к равновесию, постепенно снижается и приобретает свой обычный уклон к реке. В районах с аридным климатом, где количество атмосферных осадков очень мало, уровень грунтовых вод нередко понижается от реки. В этих условиях происходит инфильтрация воды из рек, пополняющая подземные воды. Такая инфильтрация имеет место из рек Амударьи и Сырдарьи при пересечении ими степных районов. В аридных областях могут формироваться линзы пресных вод под такырами и вблизи каналов.

При изучении режима грунтовых вод важно знать: 1) высотное положение их уровня и уменьшение его во времени и по площади; 2) дебит источников; 3) количество выпадающих атмосферных осадков; 4) изменение уровня воды в поверхностных водоемах и реках, с которыми связаны грунтовые воды. Изучение этих вопросов и систематические замеры уровня грунтовой воды в колодцах и специальных буровых скважинах производятся на многочисленных режимных гидрогеологических станциях. По результатам этих замеров, соответствующих определенному времени, строятся карты гидроизогипс (греч. «изос» — равный, «гипсос» — высота), на которых отражаются линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками уровня грунтовых вод. По карте гидроизогипс можно определить направление грунтового потока, глубину и характер залегания уровня грунтовых вод и зависимость его уклона от водопроницаемости отложений и мощности водоносного горизонта. Как видно из данных рис. 7.6, А, при пересечении хорошо водопроницаемых галечников уровень грунтовых вод выполаживается, что отражено и на карте гидроизогипс (Б).

Изучение режима грунтовых вод имеет большое значение при решении ряда важнейших народнохозяйственных задач. К ним относятся питьевое и промышленное водоснабжение, мелиорация земель, строительство гидростанций и других крупных промышленных сооружений. Во всех случаях необходим точный прогноз возможных изменений режима грунтовых вод во времени и по площади. Межпластовые ненапорные воды. Эти безнапорные воды располагаются в водопроницаемых породах, которые сверху и снизу ограничены водонепроницаемыми пластами. Обычно они встречаются на приподнятых междуречных массивах в условиях расчлененного рельефа (местной гидрографической сети) и выходят в виде нисходящих источников в береговых склонах оврагов, рек и других поверхностных водоемов .

14. Методы борьбы с грунтовыми водами. Типы дренажей.

Искусственное понижение уровня подземных вод для осушения водоносных пластов широко применяют в период строительства и эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений. Необходимость в защите от подземных вод возникает при откапывании котлованов в водонасыщенных грунтах, ликвидации аварий на действующих коллекторах, а так же при подтоплении уже застроенной территории.

При выборе рационального способа водопонижения учитывают не только характер возводимого или уже построенного сооружения, размер осушаемой зоны, но и конкретное геологические и гидрогеологические условия.

Временное понижение уровня подземных вод (на период строительства) называют строительным водопонижением, длительное водопонижение (несколько лёт и более) -дренажем. Различают естественный и искусственный дренаж. Осушение местности при естественном дренаже происходит путем естественного стока подземных вод в понижениях (долины, реки, впадины).

При искусственном дренаже уровень подземных вод понижается путем сбора и отвода воды специально построенными дренами.

Дрены, или каналы-осушители, не только собирают воду, но и транспортируют ее в сторону от дренирующей площади, т. е. от той, где обеспечено понижение уровня подземных вод. Водопонижающие дрены могут быть совершенными и несовершенными. В первом случае они прорезают весь водоносный пласт, во втором — до водоупора не доходят. В зависимости от конструкций водоприемных устройств и характера расположения их в толще грунтов различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный дренажи.

Горизонтальный дренаж обеспечивает понижение уровня отвода воды с помощью канав (траншей), подземных галерей и других горизонтальных дрен. Отток воды при горизонтальном расположении дрен происходит самотеком. Для этого дренам придают необходимый уклон. Глубина заложения горизонтальных дрен обычно не более 6 метров. Дренажные воды сбрасываются в открытые водные притоки или сеть ливневой канализации. Горизонтальный дренаж может быть открытым (осушительные каналы) и закрытым (трубчатые дрены в траншее).

К разновидности горизонтального дренажа могут быть отнесены и лучевые водозаборы с горизонтальными лучами-дренами, которые применяют на крупных водопонижающих системах в условиях водообильного водоносного горизонта.

Вертикальный дренаж обеспечивает понижение уровня подземных вод откачкой насосами или сбросом воды в нижележащие водопроницаемые породы. Вертикальный дренаж осуществляют с помощью водопонижающих скважин, иглофильтровых установок, поглощающих скважин и открытого водоотлива. Общей их чертой является вертикальное расположение водоприемных устройств.

Осушение глинистых грунтов основано на электроосмотическом явлении. Под действием электротока вода вместе с положительно заряженными ионами перемещается от металлического штыря — анода к иглофильтру — катоду и затем откачивается. Поглощающие скважины устраивают для понижения уровня путем сброса воды верхних водоносных горизонтов в нижние. Принимающий пласт должен иметь уровни ниже подошвы осушаемого пласта и быть достаточно водообильным.

Системы водопонижающих установок и дренажей в зависимости от их расположения по отношению зданий и сооружений подразделяют на линейные, кольцевые (контурные) и площадные системы. Линейные системы водопонижающих установок используют для защиты вытянутых в плане выемок типа траншей. Кольцевые системы применяют при значительных размерах осушаемой зоны. Площадные системы применяют для понижения уровня подземных вод в пределах всего осушаемого участка.

15. Инженерно-геологические исследования

Проводятся для обоснования проектирования, этапов строительства, разведки месторождений полезных ископаемых. В зависимости от назначения инженерно-геологические исследования выполняют: до проектирования, в период строительства, в период эксплуатации.

На уровне «допроектного» исследования изучают участок для строительства, свойства грунтов, наличие строительных материалов. Делают выводы о глубине заложения фундаментов, допустимое давление на грунт, прогнозируют устойчивость сооружения. В период строительства при отрывке котлованов производят сверку наблюдаемых геологических данных с геологическим материалом, полученным в «допроектный» период. При эксплуатации сооружений проводятся наблюдения за характером и величиной режима грунтовых вод, устойчивостью склонов. Устанавливают причины возникновения деформации зданий. Инженерно-геологические работы, проводимые на всех этапах, разделяют на три группы.

1. Подготовительные работы – это изучение архивов данного района.

2. Полевые работы – это съёмка участка, исследование грунтов, изучение подземных вод.

3. Камеральные работы – это обработка полевых материалов, составление отчетов, составление карт и разрезов.

16. Инженерно-геологическая съемка, геологическая карты и разрезы., Инженерно-геологическая съёмка

Масштаб инженерно-геологической съёмки определяется детальностью инженерно-геологических исследований и колеблется от 1:200000 до 1:10000 и крупнее. Основой для проведения съёмки служит геологическая карта данной территории.

Геоморфологические исследования уточняют характер рельефа, его возраст и происхождение. При геологических работах определяют условия залегания пород, их мощность, возраст, тектонические особенности, степень выветрелости и т. д. Для этой цели изучают естественные обнажения, представляющие собой выходы на поверхность слоёв горных пород на склонах гор, оврагов, речных долин. Для каждого слоя записывают наименование породы, окраску, состав, примеси, измеряют видимую мощность и элементы залегания.

При инженерно-геологической съёмке изучают гидрогеологические условия для выяснения обводнённости пород, глубины залегания подземных вод, их режима и химического состава; выявляют геологические явления и процессы (обвалы, осыпи, оползни, карсты и т. д.), которые могут вредно отразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений, изучают опыт строительства на данной территории, определяют физико-механические свойства пород полевыми методами, а также в специальных полевых лабораториях.

В процессе инженерно-геологической съёмки производят поиски месторождений естественных строительных материалов.

коренных пород и четвертичных отложений

Четвертичные отложения покрывают поверхность земли, скрывая коренные породы.

Геологические карты бывают:

Стратиграфическими, Литологическими, Инженерно-геологическими, Инженерно-геологические карты, Карты инженерно-геологического районирования, Инженерно-геологические карты специфического назначения, Геологические разрезы

17. Разведочные выработки и опробование пород., Разведочные выработки

На участках распространения (водонасыщенных песков, илов и т.д.) скважины должны достигнуть их и на 2-3 м войти в породы, которые могут служить надежным основанием.