Инженерная геология и грунтоведение

«Волгоградский Государственный  Архитектурно-Строительный Университет»

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине:

Инженерная геология и  грунтоведение

 

Выполнила студентка 

Группы ****

*************

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2013

1. Содержание, цели и задачи инженерной геологии.

Инженерная  геология — наука геологического цикла, ветвь геологии, изучающая морфологию, динамику и региональные особенности верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействие с инженерными сооружениями (элементами техносферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной, деятельностью человека. Инженерная геология включает в себя грунтоведение, инженерную геодинамику и региональную инженерную геологию. Объект исследования инженерной геологии – верхние горизонты земной коры (часто называемые геологической средой), исследуемые в специальном инженерно-геологическом отношении (Трофимов, 1996). Предмет изучения инженерной геологии – знания о морфологии, динамике и региональных особенностях верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их  взаимодействии с инженерными сооружениями (элементами техносферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой хозяйственной деятельностью человека.

Инженерная геология -  отрасль геологии, изучающая Земную кору в связи с инженерной деятельностью человека.  Задачи инженерной геологии:  изучить геологическую среду и дать прогноз изменений геологической среды.

2.Понятие об инженерно - геологических условиях.

Инженерно - геологические  условия - совокупность характеристик компонентов геологической среды исследуемой территории (рельефа, состава и состояния горных пород, условий их залегания и свойств, включая подземные воды, геологических и инженерно-геологических процессов и явлений), влияющих на условия проектирования и строительства, а также на эксплуатацию инженерных сооружений соответствующего назначения.

3.Связь инженерной геологии и общей геологии с другими науками.

 

Геология включает ряд научных дисциплин, занимающихся исследованием и описанием Земли. Комплекс этих дисциплин пополняется по мере расширения исследований планеты за счёт их дифференциации и появления новых научных направлений, возникающих главным образом на стыке геологии с другими областями знания. Предмет большинства геологических дисциплин относится ко всем трём направлениям геологии (описательной, динамической и исторической).

Инженерная геология включает грунтоведение, инженерную геодинамику и региональную инженерную геологию. Грунтоведение исследует состав, строение и свойства грунтов, закономерности их формирования и пространственно-временного изменения в процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека. Инженерная геодинамика изучает механизм, геологические причины и закономерности развития в геологической среде природных и инженерных геологических процессов в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью. Региональная инженерная геология исследует строение и свойства геологической среды различных структурных зон земной коры, закономерности формирования их инженерно-геологических условий и пространственно-временного изменения в связи с инженерной деятельностью.

4. Основные задачи инженерной геологии

 

Основные задачи инженерной геологии: исследование современной  морфологии и закономерностей формирования инженерно-геологических условий, прогнозирование  их изменения в процессе инженерно-хозяйственной  деятельности; инженерно-геологическое  обоснование защитных мероприятий, обеспечивающих рациональное освоение территории, недр и охрану окружающей среды. Для решения задач инженерной геологии используют натурные наблюдения, полевые и лабораторные эксперименты, моделирование, аналитические расчёты, режимные стационарные наблюдения и другие общегеологические и специальные методы. 

 

5. Что изучает  грунтоведение

Объектом  изучения грунтоведения являются любые горные породы, почвы, осадки, искусственные геологические образования, рассматриваемые как грунты, и слагаемые ими грунтовые толщи (массивы) верхней части разреза земной коры.

Предметом исследования грунтоведения являются знания о грунтах, их составе, состоянии, строении и свойствах, закономерностях их формирования и пространственно-временного изменения.

6. Что  изучает геодинамика

Геодинамика — наука о природе глубинных сил и процессов, возникающих в результате планетарной эволюции Земли, [как] планеты и обуславливающих движение вещества [и движение? энергии?] внутри Земли.

Геодинамика является синтезирующей дисциплиной. Она использует данные геологии, геохимии и геофизики, а также широко применяет математическое и физическое моделирование глубинных процессов. Современная геодинамика это наука, получающая количественные оценки сил действующих в недрах Земли.

7. что  изучает региональная инженерная  геология

Региональные  закономерности развития верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействия с инженерными сооружениями в  связи с осуществленной, текущей  или планируемой инженерно-хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной, деятельностью человека.

8.Основные  компоненты инженерно- геологичемких условий

К основным компонентам инженерно-геологических  условий подлежащим изучению (анализу, оценке, прогнозу). Следует отнести: рельеф, климат и гидрологию площади  месторождения прилегающих к  нему территорий; горные породы, вмещающие  полезное ископаемое и перекрывающие его (литология и стратиграфия. прочие. условия залегания, физическое и напряженное состояние, свойства) подземные воды и газы (водоносность и газоносность); полезное ископаемое (состав, строение, условия залегания, мощность, физико-механические свойства); геологические явления (вызванные как естественными, так и искусственными факторами).

9. Связь  инженерной геологии с другими  науками.

Инженерная  геология тесно связана с другими  геологическими науками, такими как  общая, историческая, структурная геология, гидрогеология, петрография и др., с физикой, химией, математикой, с науками строительного цикла. Современная геология тесно связана и взаимодействует с другими науками, такими, как физика, химия, биология и т. д.

10. Форма  и строение Земли

Земля имеет форму геоида, который приближенно  можно определить как шар, сплюснутый у полюсов. На поверхности земли  имеются крупные неровности рельефа  – глубочайшие океанические впадины. Марианская, в Тихом Океане, глубиной > 11 км, высочайшие горные системы  и хребты (наивысшая точка земной поверхности находится в Гималаях – пик Джомолунгма, 8848 м). 
Земной шар состоит из нескольких оболочек, называемых геосферами. Внешние оболочки: гидросфера (прерывистая оболочка из морей и океанов), покрывающая земную поверхность на 70,8 %, биосфера – сфера жизнедеятельности организмов и атмосфера – газовая оболочка, ее состав в приземных слоях 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% углекислоты и 0,01% других газов. 
Во внутреннем строении земли выделяют наружную земную кору или литосферу до глубины 50-75 км, промежуточную или мантию до глубины 2900 км и земное ядро до глубины 6371 км. 
Наиболее изучена литосфера. Она состоит из разнообразных горных пород и минералов с плотностью 2,7 ¸ 2,8 г/см3.

Плотность вещества слагающего земные оболочки увеличиваются при переходе от литосферы  к ядру, что связано с повышением давления при перемещении в глубь Земли. Плотность вещества ядра земли составляет 9-11 г/см3. 
Большую роль в геологических процессах на земле играет гидросфера – водная оболочка. Гидросфера покрывает земную поверхность на 70,8%. Температура воды в океане зависит от широты местности и глубины. Наибольшей изменчивостью отличается поверхностный слой до глубины 150м. Средняя соленость морской воды равна 3,5%. Установлено наличие горизонтальных и вертикальных течений, существование форм жизни во всей толще воды. Организмы, прикрепленные ко дну моря, относят к бентосу, пассивно плавающие в воде организмы к планктону и активно плавающие организмы к нектону. 
Биосфера – сфера жизнедеятельности организмов. 
Атмосфера – газовая оболочка, окружает землю слоем в 3000 км и состоит из тропосферы, стратосферы и ионосферы. 
Тропосфера – приземной слой атмосферы мощностью от 6 км (у полюсов) до 15 ¸ 18 км (у экватора). Тропосфера содержит около 80% всей массы атмосферы. При средней для земли годовой температуре +14о на уровне моря у верхней границы тропосферы она падает до (–55о). У поверхности земли наиболее высокая температура +58оС, а наиболее низкая (-78оС). 
В тропосфере происходят вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, перенос пылевых частиц.

 

11. Строение литосферы.

Согласно традиционному  представлению о строении земной коры, о котором можно прочитать  в любом учебнике, в составе  земной коры принято выделять три  основных слоя. Верхний из них сложен преимущественно осадочными породами и называется осадочным. Два нижних слоя носят названия «гранитный» и «базальтовый». Соответственно, выделяют и два типа земной коры. Континентальная кора содержит все три слоя и имеет мощность 35—50 км, под горами до 90 км. В океанической коре осадочный слой имеет значительно меньшую мощность, а средний, «гранитный» слой отсутствует; мощность океанической коры — 5—10 км.

 

12. Тепловой режим Земли.

пловой режим земли обуславливается солнечной радиацией и тепловой энергией, выделяющейся при радиоактивном распаде, при химических реакциях, в процессе кристаллизации минералов и тектонических процессах.

В верхней  части земной коры выделяют три температурные  зоны: 
І – зона сезонных колебаний, ІІ – зона постоянной температуры, ІІІ – зона нарастания температуры. 
Изменение температуры в первой зоне определяется климатическими условиями местности. Для средних широт характерна кривая а (летний период), и кривая б (в зимний период). В зимний период образуется подзона Іа, где температура опускается ниже 0оС. Глубина промерзания зависит от климата, типа горных пород и колеблется от нескольких см до 2м и более. 
В зонах с умеренно теплым климатом, зона 1 характеризуется только кривой а. 
По мере углубления в недра земли влияние суточных и сезонных температур уменьшается и на глубине 12 ¸ 40 м начинается зона постоянной температуры, равная среднегодовой температуры для данной местности. Если в этой зоне температура опускается ниже 0оС, то вода замерзает и образуется вечная мерзлота. 
Ниже горизонта постоянных температур под влиянием внутренней теплоты земли или температуры горных пород с глубиной заметно повышается. Величина нарастания температуры на каждые 100 метров глубины называется геотермическим градиентом, а глубина (в метрах) ниже пояса постоянных температур, которой нужно достичь, чтоб температура повысилась на 1оС, называется геотермической ступенью. 
Увеличение температуры с глубиной имеет большой теоретический и практический интерес. С этим явлением нужно считаться при заложении глубоких шахт, прохождении туннелей (особенно в горах), бурении сверхглубоких скважин. Проходку некоторых глубоких шахт, например шахты золотых рудников в Трансваале (доведенных до глубины 2289 метра), пришлось приостановить, т.к. температура достигла +40оС. при проходе Симплонского туннеля в Альпах на глубине 2690 метра была отмечена температура +50оС.

13. Возраст горных пород   и методы его определения.

 

 

геологи́ческий во́зраст горных пород

бывает абсолютный и относительный. Абсолютный геологический возраст (время, прошедшее с момента образования горной породы) определяют на основании изучения распада радиоактивных элементов (уран, торий, калий, рубидий и др.), содержащихся в минералах; исчисляется обычно в миллионах лет. Как правило, полученные датировки даются в первом приближении, т. е. в некотором возрастном диапазоне, с миним. ошибкой ±5 %. Относительный геологический возраст (без оценки абс. возраста) устанавливают на основании взаимного положения слоёв в разрезе методами относительной геохронологии.

 
Определение относительного возраста пород– это установление, какие породы образовались раньше, а какие – позже.  
 
Относительный возраст осадочных г.п. устанавливается с помощью геолого-стратиграфических (стратиграфического, литологического, тектонического, геофизических) и биостратиграфических методов.  
 
^ Стратиграфический метод основан на том, что возраст слоя при нормальном залегании определяется - нижележащие их слои являются более древними, а вышележащие более молодыми. Этот метод может быть использован и при складчатом залегании слоев. Не может быть использован при опрокинутых складках.  
 
^ Литологический метод основан на изучении и сравнении состава пород в разных обнажениях (естественных- в склонах рек, озер, морей, искусственных – карьерах, котлованах и т.д.). На ограниченной по площади территории, отложения одинакового вещественного состава (т.е. состоят из одинаковых минералов и горных пород) , могут быть одновозрастными. При сопоставлении разрезов различных обнажений используют маркирующие горизонты, которые отчетливо выделяются среди других пород и стратиграфически выдержаны на большой площади.  
 
^ Тектонический метод основан на том, что мощные процессы деформации г.п. проявляются (как правило) одновременно на больших территориях, поэтому одновозрастные толщи имеют примерно одинаковую степень дислоцированности (смещения). В истории Земли осадконакопления периодически сменялись складчатостью и горообразованием.  
 
Возникшие горные области разрушались, а на выровненную территорию вновь наступало море, на дне которого уже несогласно накапливались толщи новых осадочных г.п. в этом случае различные несогласия служат границами, подразделяющими разрезы на отдельные толщи.  
 
^ Геофизические методы основаны на использовании физических характеристик отложений (удельного сопротивления, природной радиоактивности, остаточной намагниченности г.п. и т.д.) при их расчленении на слои и сопоставлении.  
 
Расчленение пород в буровых скважинах на основании измерений удельного сопротивления г.п. и пористости называется электрокаротаж, на основании измерений их радиоактивности - гамма-каротаж.  
 
Изучение остаточной намагниченности г.п. называют палеомагнитным методом; он основан на том, что магнитные минералы, выпадая в осадок, распластаются в соответствии с магнитным полем Земли той эпохи которая, как известно, постоянно менялась в течении геологического времени. Эта ориентировка сохраняется постоянно, если порода не подвергается нагреванию выше 500°С (т.н. точка Кюри) или интенсивной деформации и перекристаллизации. Следовательно, в различных слоях направление магнитного поля будет различным. Палеомагнитизм позволяет т.о. сопоставлять отложения значительно удаленные друг от друга (западное побережье Африки и восточное побережье Латинской Америки).  
 
^ Биостратиграфические или палеонтологические методы состоят в определении возраста г.п. с помощью изучения ископаемых организмов (подробно палеонтологические методы будут рассмотрены в следующей лекции).  
 
Определение относительного возраста магм. И метам. Г.п. (все выше охарактер. Методы – для определения возраста осадочных пород) осложнено отсутствием палеонтологических остатков. Возраст эффузивных пород, залегающих совместно с осадочными устанавливается по соотношению к осадочным породам.  
 
Относительный возраст интрузивных пород определяется по соотношению магматических пород и вмещающих осадочных пород, возраст которых установлен.  
 
Определение относительного возраста метармофических пород аналогично определению относительного возраста магматических пород.