вариант 29 геология рефиративный вид. 1. Структура, текстура и вещественный состав магматических пород
 Скачать 74.21 Kb.
|
|
Минобрнауки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет» Интернет-институт ТулГУ СОДЕРЖАНИЕ Структура, текстура и вещественный состав магматических пород……………………………………………………………………………....3 Геологические карты и принципы их построения. Чтение геологических карт при различных условиях залегания горных пород…………………………………………………………………………..…..7 Воды зоны «аэрации»………………………………….………………...12 Опробование пород при проведении инженерно-геологических работ…………………………………………………………...…………………14 Плывунные явления в песках и способы предотвращения прорывов плывунов в котлованы………………………………………………………….17 Инженерно-геологические изыскания при строительстве воздушных линий электропередач………………………………………………………….26 Список использованной литературы и интернет источников……………….27 1. Структура, текстура и вещественный состав магматических пород Особенности строения горных пород определяются условиями их образования и выражаются в текстурных и структурных признаках. Структура – это характеристика степени кристалличности горной породы, зависящей от размера и формы слагающих ее минеральных зерен, их взаимоотношений друг с другом и с вулканическим стеклом. Степень кристалличности и размер зерен минералов обычно возможно оценить визуально, а форма и взаимоотношения минеральных зерен изучаются под микроскопом в шлифах и относятся к микроструктурам. Текстура – характеристика степени и особенностей неоднородности горной породы, проявляющейся в форме, взаимном расположении и ориентировке минеральных агрегатов или стекловатых составных частей. Текстуры, как правило, изучаются макроскопически в образцах горных пород или в поле при изучении обнажений. Структуры магматических горных пород: При визуальном описании горной породы структура ее характеризуется по степени кристалличности и размерам минеральных зерен. 1. По степени кристалличности магматических пород различаю три структуры: 1.1. полнокристаллические (порода целиком состоит из кристаллических зерен и не содержит стекла); 1.2. неполнокристаллические (порода состоит из кристаллических зерен и вулканического стекла); 1.3. стекловатые (порода полностью состоит из вулканического стекла). Полнокристаллические структуры возникают в глубинных условиях при медленном остывании магмы и характерны для интрузивных пород. Неполнокристаллические структуры свойственны породам, кристаллизующимся в гипабиссальных и поверхностных условиях. Стекловатые структуры, возникающие при быстром охлаждении магмы, типичны для кайнотипных вулканических пород. 2. По размеру кристаллических зерен различают структуры: 2.1. явно кристаллические, когда зерна минералов различимы невооруженным глазом; 2.2. скрытокристаллические (афанитовые), зерна в которых не различимы без микроскопа. 3. По абсолютным размерам зерен минералов среди явно кристаллических пород выделяют: 3.1. крупнозернистые (средний размер зерен больше 5мм); 3.2. среднезернистые (размер зерен 2-5 мм); 3.3. мелкозернистые (размер зерен 2 - 0.5 мм). 4. По относительной величине зерен различают структуры: 4.1. равномерно зернистые (в которых размеры зерен главных породообразующих минералов близки); 4.2. неравномерно-зернистые (в которых породообразующие компоненты образуют зерна разной величины). Текстуры магматических пород: Текстуры магматических пород отражают процессы, протекающие в магме при ее кристаллизации или застывании. Выделяют два главных вида текстур: однородную и неоднородную. 1. Однородная(массивная) текстура характеризуется равномерным распределением минеральных компонентов в пространстве без какой-либо ориентировки. Порода в любой части имеет одинаковый состав и строение. Эта текстура рассматривается как показатель стабильности условий кристаллизации и наблюдается в кристаллических (глубинных) магматических породах. 2. Неоднородная текстура объединяет группу текстур, среди которых наиболее распространенными являются следующие: 2.1. такситовая (шлировая) текстура выражается в неравномерном, пятнистом распределении составных частей магматической породы. Отдельные участки породы могут отличаться друг от друга не только по составу, но и по структуре. Текстура такситовая встречается как в интрузивных, так и в эффузивных породах; 2.2. флюидальная текстура свойственна стекловатым и полустекловатым эффузивным породам с отчетливыми следами течения лавы в виде потокообразного расположения компонентов различной окраски, состава или структуры; 2.3. пористая (пузырчатая, пузыристая) текстура характеризуется присутствием в породе пустот, образовавшихся при удалении газов в процессе застывания эффузивных пород. Разновидностями ее являются губчатая, пемзова и шлаковая текстуры; 2.4. миндалекаменная текстура образуется при заполнении пустот в эффузивной породе новообразованиями кварца, халцедона, карбонатов, хлоритов и др. минералами. Характерна для палеотипных эффузивов. Минеральный состав магматических пород: Минеральный состав пород тесно связан с их химическим составом, вместе с тем он зависит и от условий кристаллизации. Магматические горные породы сложены преимущественно силикатами и алюмосиликатами. Минеральный состав горной породы принято выражать в процентном содержании отдельных минералов. Существуют породы мономинеральные, состоящие из одного минерала, (дунит, лабрадорит) иполиминеральные– в которых присутствует несколько минералов. Минералы магматических горных пород подразделяются по нескольким критериям. 1. По процентному содержанию в породе выделяют: 1.1. главные породообразующие минералы, содержание каждого из которых в породе более 10%; второстепенные, содержащиеся в количестве 1 – 10%; акцессорные, которых в породе менее 1%. 2. По химическому составу, что выражается в их окраске, породообразующие минералы разделяются на две группы: 2.1. салические(светлые). В салических минералах главными химическими элементами являются А1иSi. К салическим минералам относятся полевые шпаты, кварц, фельдшпатиды; фемические или мафические(темноцветные) минералы – биотит, оливин, пироксены, амфиболы. В мафических минералах главные элементы Fe и Mg. 3. По генетическому признаку(по времени образования) породообразующие минералы делятся на 2 группы: 3.1. первичные минералы, которые кристаллизуются из магматического расплава; 3.2. вторичные минералы, которые или замещают первичные, или возникают как новообразования в постмагматических процессах. 2. Геологические карты и принципы их построения. Чтение геологических карт при различных условиях залегания горных пород. Геологическая карта — карта, отображающая на топографической основе, геологическое строение определённого участка внешней поверхности земной коры. На геологической карте изображается распределение на земной поверхности различных геологических образований. Она строится на основании стратиграфического принципа.1 Собственно геологическая карта строится на топографической основе и представляет собой изображение с помощью условных знаков возраста, состава и условий залегания обнаженных на земной поверхности горных пород. Но строятся они и для глубинных горизонтов земной коры как карты со «снятыми верхними толщами пород». Карты полезных ископаемых составляются на геологической основе с нанесением на них выявленных месторождений полезных минералов и площадей их распространения. Карты с изображением состава пород называют литологическими. На тектонических картах указываются основные структурные элементы земной коры деформации пород и условия их геологического развития. Карты, характеризующие распространение и условия залегания подземных вод, называются гидрогеологическими. На геоморфологических картах изображаются основные элементы рельефа земной поверхности, разделенные по происхождению и времени образования. Существуют и другие, в еще большей степени специализированные геологические карты. При необходимости составляются карты глубинных горизонтов. В курсе общей геологии рассматриваются лишь собственно геологические карты. При их составлении принята весьма важная условность ,к которой вынуждены прибегать геологи. Это связано с тем, что более 90% поверхности суши покрыто породами четвертичного возраста, представленными различными по происхождению континентальными образованиями: делювиальными, аллювиальными, озерными, элювиальными, эоловыми, ледниковыми и др. Поэтому если формально следовать приведенному выше определению геологической карты как картины распространения горных пород на поверхности, то на карте должны быть показаны почти повсеместно породы четвертичного возраста, а более древние толщи – лишь в виде небольших участков, обнажающихся из-под них. Между тем именно дочетвертичные, которые принято называть коренными, породы вмещают большую часть полезных ископаемых, и поэтому геологическая карта с изображением на большой площади пород четвертичного возраста была бы малополезной. С другой стороны, покров четвертичных отложений также нередко содержит полезные ископаемые, например строительные материалы, россыпные месторождения золота, касситерита и др. Для того чтобы выйти из возникшего затруднения, обычно собственно геологической картой принято называть такую, которая отражает строение поверхности при условно максимальном снятии покрова четвертичных континентальных отложений. Он сохраняется лишь там, где невозможно установить строение коренных пород под четвертичными отложениями, или в тех случаях, когда последние заключают полезные ископаемые либо имеют морское происхождение. Четвертичные континентальные образования изображаются на особых картах, которые относятся к специальным геологическим и называются картами четвертичных отложений. Коренные породы на таких картах обычно не подразделены. Условные обозначения на геологических картах. Оформление геологических карт и другой геологической графики выполняется в соответствии с инструкциями для карт масштаба 1: 200 000 и 1: 50 000, 1: 25 000. Для указания состава, времени формирования и условий залегания горных пород на геологических картах применяются четыре типа условных знаков: цветовые, буквенно-цифровые (индексы), штриховые и прочие. Цветовые знаки применяются для обозначения возраста стратифицированных осадочных, вулканических и метаморфических пород, а также состава интрузивных и новейших (неогеновых и четвертичных) вулканических пород. Каждая система обозначается определенным цветом и буквенным индексом, которые закреплены в хроностратиграфической шкале. Более дробные подразделения (отдел, ярус) закрашиваются цветом соответствующей системы. При этом более древние подразделения имеют темный тон соответствующего цвета, а более молодые – светлый тон того же цвета. Интенсивность раскраски подбирается таким образом, чтобы все стратиграфические подразделения на геологической карте имели четкие цветовые различия и легко читалась топографическая основа. Для раскраски магматических пород на геологической карте применяются цвета2:
Буквенными и цифровыми обозначениями (индексами) указывается возраст, а для интрузивных и вулканических пород – и состав. В составлении индекса возраста существуют определенные правила. 1) Для стратифицированных отложений в начале ставится латинизированное название системы в виде одной заглавной (первой) буквы слова (например, каменноугольная система – С). 2) Отдел обозначается арабской цифрой, помещаемой справа внизу у индекса системы (например, нижний отдел каменноугольной системы – С1). 3) Индекс яруса составляется путем прибавления справа от индекса отдел одной или двух строчных букв (прямой шрифт) из латинизированного названия яруса. Две буквы используется в случае, когда в одной системе имеются ярусы, названия которых начинаются с одинаковой буквы. При этом в индексе более древнего яруса указывается одна начальная буква из названия яруса, а в индексе более молодого – первая и ближайшая из его названия. (например, франский ярус верхнего девона –D3f, фаменский ярус верхнего девона –D3fm ). 4) Индекс подъярусасоставляется путем прибавления к индексу яруса справа внизу цифры 1 (для нижнего) и цифры 2 (для верхнего) при двучленном делении цифр 1, 2, 3 – при трехчленном делении яруса (например, верхнеальбский подярус нижнего мела –K1al3). 5) При необходимости введения местных стратиграфических подразделений – серии и свиты – их индексы прибавляются справа к возрастному индексу в виде двух строчных латинских согласных букв из названия, написанных курсивом (напримtр,C1vkz – кызыльская свита визейского яруса нижнего карбона). 6) В случае, когда появляется необходимость указать в одном стратиграфическом подразделении присутствие двух систем, отделов или ярусов, индекс составляется посредством знака плюс (+) или тире (–). Плюс ставится в том случае, если объединяются полностью два соседних подразделения (например, С + Р), когда же объединяется части систем, применяется знак тире (например, С – Р); причем на первом месте всегда указывается индекс более древнего подразделения. Для обозначения генезиса осадочных горных пород применяются строчные латинские буквы: m – морские, g – ледниковые, f– флювиогляциальные, a– аллювиальные и т.д. Ставятся эти буквы перед обозначением системы (например, a QIV – аллювиальные современные отложения). При чтении индекса следует соблюдать определенный порядок – от более крупного подразделения последовательно к более мелкому (например, индексC1t1, будет читаться так: «цэ» - один, «тэ» - один). Индексация магматических пород по вещественному составу производится с помощью следующих прописных и строчных букв греческого алфавита. 3.Воды зоны «аэрации». Воды зоны аэрации – это воды, залегающие выше зоны насыщения горных пород. В этой зоне формируются - верховодка, почвенные воды, болотные воды, воды такыров и бугристых песков (в пустынях), воды песчаных массивов и дюн (на побережьях морей). Почвенные воды приурочены к почвенному слою; они имеют большое значение для плодородия почв и в основном изучаются почвоведами, агрохимиками и агрономами. При гидрогеологических исследованиях почвенные воды изучают в связи с осушением и орошением земель, а также при выяснении закономерностей режима грунтовых вод, залегающих непосредственно под почвенным горизонтом. Верховодка - первый от поверхности временно существующий водоносный горизонт, залегающий в зоне аэрации на водоупорах ограниченного размера. Она как бы подвешена (имеет висячее положение) и занимает в некотором роде несвойственное гравитационным водам положение. Отличие верховодки от других типов вод заключается в том, что она имеет относительно небольшое площадное распространение, временное (сезонное) существование, небольшую мощность водонасыщенной породы, небольшие запасы. Своим происхождением верховодка обязана атмосферным осадкам, а на территории городов и пром. площадок – сточным водам. Мощность верховодки чаще всего 0,4-1 м, редко достигает 2-5 м. Формируется она гл. образом в супесчано-суглинистых грунтах. Время ее существования в значительной мере определяется климатическими условиями, формой и размерами в/у слоя, глубиной его залегания, водопроницаемостью вмещающих пород и рельефом местности. Химический состав верховодки в основном определяется климатическими факторами. В составе ее вод может наблюдаться повышенное содержание органики. Вследствие неглубокого залегания и отсутствия водоупорной кровли верховодка легко загрязняется и поэтому является ненадежным источником водоснабжения. Однако, в степных, полупустынных и пустынных районах она может оказаться единственным типом природных вод со сравнительно небольшим содержанием солей, пригодным для водоснабжения небольших населенных пунктов. В этом случае разрабатываются специальные меры по сохранению верховодки в течение всего года. К разновидностям верховодки A.M. Овчинников относит почвенные воды, болотные воды и воды песчаных дюн3. Остановимся на их характеристике несколько подробнее. Почвенные воды— это воды, которые формируются в самой верхней части разреза вблизи от поверхности земли – это совокупность пленочной, капиллярной и свободной воды (рис. 6.11). Мощность чаще всего изменяется от первых десятков сантиметров до 1 - 1,5 м, реже более. Болотные воды. По характеру растительности и торфяной залежи болота делятся на 3 типа: верховые, низинные и переходные. Воды верховых болот обычно слабокислые (рН 4,0-6,8), богаты органическим веществом, но маломинерализованные (минерализация менее 100 мг/л). В низинных болотах рН и соленость воды растут (Мин. достигает 100 мг/л) за счет питания грунтовыми водами. Пр.: Самые крупные болота распространены в Западной Сибири. Этот обширный регион, отличающийся избыточным увлажнением, равнинным рельефом, наличием слабопроницаемых подстилающих пород, включая многолетнюю мерзлоту, по масштабам заболоченности представляет собой мировой феномен. Воды песчаных дюн часто встречаются в засушливых (пустынных) районах и вызывают большой интерес поскольку являются пресными. Происходит это в том случае, когда вода через песок весной при таянии снега или выпадании дождя быстро проникает на глубину большую, чем критическая глубина испарения (обычно 2-3 м), и при наличии в/упора остается в песках в течение длительного времени. Примерно также формируются пресные воды в песчаных дюнах на побережьях морей, где они залегают выше соленой морской воды. Пр.: В отдельных регионах, такие воды, широко распространены и рассматриваются как имеющие большое практическое значение для целей водоснабжения. Грунтовые воды – подземные воды первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водонепроницаемом слое. Залегают в зоне полного насыщения. Грунтовые воды распространены почти повсеместно. Значительные запасы их распределены крайне неравномерно. Значительные запасы или ресурсы формируются тогда, когда выполняются три главных фактора: 1) высокая пористость или трещиноватость водовмещающих пород; 2) пониженные участки рельефа или мульдообразная форма геологической структуры, способствующие сбору воды с больших площадей на относительно небольшой территории 3) хорошие климатические и геоморфологические условия питания водоносных горизонтов. Благоприятное сочетание перечисленных факторов характерно для аллювиальных отложений, конусов выноса, предгорных равнин, трещинных пород и зон нарушений горных областей, песчаных дюн, песков морских побережий, закарстованных пород и т.д. Именно в этих отложениях и формируются наиболее крупные запасы и ресурсы высококачественных грунтовых вод, используемых в питьевых целях. Если грунтовые воды залегают в порах осадочных пород, то они называются пластовыми, если в трещинах скальных пород — трещинными или грунтово-трещинными. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, т.е. являются безнапорными. Расстояние от водоупора до поверхности грунтовых вод называется мощностью водоносного горизонта. Поверхность грунтовых вод называется уровнем, скатертью или зеркалом (чаще) грунтовых вод. Поверхность грунтовых вод приближенно повторяет рельеф региона. На водоразделах глубина залегания грунтовых вод значительно больше, чем в долинах. Глубина залегания зеркала грунтовых вод различна – от долей метра до нескольких десятков метров. Питание грунтовых вод происходит в основном путем инфильтрации атмосферных осадков и частично за счет конденсации. В каждом конкретном районе могут существовать и другие источники питания (речные воды, поступление воды из оросительных каналов, переток артезианских вод из более глубоких водоносных горизонтов и т.д.). Грунтовые воды, у которых зеркало представляет собой горизонтальную поверхность, называется бассейном грунтовых вод, они образуются при наличии в водоупорном ложе котловин. Грунтовые воды с наклонным зеркалом называются потоком грунтовых вод. В природных условиях часто наблюдается сочетание потоков грунтовых вод с бассейнами. Область разгрузки (дренирования) грунтовых вод являются ближайшие долины рек и оврагов, которые называются местным базисом подземного стока. По возрасту грунтовые воды являются современными, но в геологическом смысле, поэтому возраст их может достигать 20-50 тыс. лет. 4.Опробование пород при проведении инженерно-геологических работ. Инженерно-геологическое опробование — комплексный метод, включающий методы установления объема и параметров, способы отбора образцов грунтов и их консервации, который совместно с другими методами (горно-буровыми, специальными полевыми и лабораторными) обеспечивает получение информации требуемого качества о составе и свойствах горных пород или о свойствах грунтов. В отличие от других комплексных методов инженерно-геологическое опробование не самостоятельно. Оно входит в состав инженерно-геологической съемки, рекогносцировки, разведки и решает различные задачи. Опробование включает методы установления объемов работ (число полевых испытаний грунтов, число разведочных выработок, число образцов грунта); методы установления пространственного размещения пунктов получения инженерно-геологической информации (методы определения типов сппинфа – системы пунктов получения информации; и расчета его параметров); методы отбора и консервации образцов грунтов. Методы опробования должны учитывать состав горных пород и свойства грунтов, характер их пространственной изменчивости, анизотропность мер рассеяния показателей свойств в пределах квазиоднородных областей, а также целевое назначение инженерно-геологических исследований (тип и класс сооружений этап хозяйственной деятельности, в том числе стадия изысканий). Инженерно-геологическое опробование включает три последовательно выполняемых этапа работ. Структура опробования:
В процессе инженерно-геологического опробования сначала тем или иным способом устанавливают число точек получения информации, затем выбирают систему опробования. После расчета объемов опробования проводят горно-буровые работы, полевые испытания грунтов и работы по отбору образцов и их консервации, если геологические параметры определяют лабораторными методами. Рекогносцировочные работы по опробованию ведут при помощи геофизических методов (преимущественно электроразведочных) или специальных инженерно-геологических (динамическая и статическая пенетрация, пенетрацнонный каротаж, крыльчатое зондирование, искиметрия). Применение перечисленных методов позволяет установить главные направления изменчивости геологических параметров или проверить правильность выводов об их ориентировке, полученные ранее на основании анализа геологических данных; выделить квазиоднородные по изучаемым свойствам геологические тела, применительно к которым рассчитывают сппинфы, системы опробования; получить количественные данные, нужные для оценки структуры полей геологических параметров в сечениях, ориентированных по главным направлениям изменчивости (режимов пространственной изменчивости); получить данные о мерах рассеяния геологических параметров (средние квадратические отклонения, коэффициенты изменчивости), требуемые для расчетов объемов и параметров систем опробования. Если в процессе предыдущих исследований на более ранней стадии изысканий полученной информации достаточно для решения перечисленных задач, то необходимость в проведении рекогносцировочных работ отпадает. После расчета объемов и параметров системы опробования реализуют рассчитанные системы опробования в натуре путем проведения горно-буровых работ или полевых испытаний грунтов (эти методы не входят в состав инженерно-геологического опробования); намечают способы отбора образцов (точечный, бороздовый, валовой или их комбинации), проводят отбор образцов и их консервацию. Образцом грунта следует считать любой объем грунта, отобранный с целью его дальнейшего изучения. Под пробой грунта понимают более или менее строго фиксированный объем грунта, отделенный или не отделенный от его массива, взаимодействующий в ходе его испытаний с лабораторным прибором (оборудованием) или с рабочим устройством полевого прибора (установки). В первом случае пробу строго фиксированного или приближенно определенного в соответствии с требованиями нормативов объема (массы) вырезают из образца грунта. Такую пробу называют лабораторной. Плывунные явления в песках и способы предотвращения прорывов плывунов в котлованы. Плывунами называют водонасыщенные рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости. Плывунные свойства, кроме песков, при определенных условиях могут проявлять пылеватые суглинки, супеси, т. е. породы, обладающие значительной пористостью. Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т. п.). В связи с обычно малой водопроницаемостью плывунных пород гидравлический градиент вызывает фильтрационное давление на частицы породы, обусловливая их движение по направлению градиента или, иначе говоря, в сторону разгрузки, в котлован. В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структурные связи. Частицы переходят во взвешенное положение, т.е. по существу, плывуны имеют в этот момент плотность некоей вязкой жидкости. Интенсивность плывунных явлений в породах зависит от величины градиента, гранулометрического и минерального состава формы частиц, плотности породы и ряда других факторов. Плывуны, находящиеся в покое, слабо отдают воду и маловодопроницаемы. Плывуны разделяют на ложные (псевдоплывуны) и истинные: Ложные плывуны — это породы, не имеющие структурных связей, обычно в виде различных песков. Переход в плывунное состояние происходит под действием высокого гидродинамического давления потока подземных вод. Коэффициент фильтрации достигает 1—2 м/сут и более. Частицы породы находятся во взвешенном состоянии. Трение между ними сводится к нулю. Пески этого вида плывунов очень легко оплывают. Плотность в безводном состоянии колеблется от 1,5 до 1,75 т/м3. Вода светлая или слабо мутная. Взвешивающее действие воды при определенных условиях проявляется также в песках некоторых морских побережий, образуя так называемые зыбучие пески. Под действием гидродинамического давления во взвешенное состояние могут переходить не только пески, но некоторые другие рыхлые породы. Характерной особенностью ложных плывунов является довольно легкая отдача ими воды. При высыхании они образуют рыхлую или слабо сцементированную массу. Истинные плывуны — это породы с коагуляционными или смешанными связями в виде глинистых песков, а также супесей, суглинков. Структурные связи обусловлены присутствием глинистых (менее 0,001 мм) частиц с высокими гидрофильными свойствами. Переход в плывунное состояние определяется невысоким гидродинамическим давлением и присутствием притягивающих к себе влагу (гидрофильных) глинистых частиц. Вокруг этих частиц формируются пленки связанной воды, что ослабляет структурное сцепление и уменьшает водопроницаемость пород. Значения коэффициента фильтрации очень низкие — от 0,005 до 0,0001 см/с. Плотность истинных плывунов в безводном состоянии равна 1,8—2,2 т/м3. Разжижение плывунов происходит при влажности, меньшей полной влагоемкости. Глинистые частицы окрашивают воды в серовато-молочный цвет. При высыхании истинные плывуны вследствие склеивающего действия глинистых частиц образуют довольно сильно сцементированные массы. Характерной особенностью истинных плывунов является слабая отдача воды. Они «плывут» в основном за счет физически связанной воды. В строительной практике важно определить способность породы переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабораторных анализов. Склонность породы переходить в плывунное состояние можно установить по величине водоотдачи, высокой пористости (более 43 %), по гидрофильное глинистых частиц и другим факторам. В полевых условиях способность к плывунности пород устанавливается по образованию в скважинах при бурении водопесчаных «пробок». Наиболее сложно определить вид плывуна. Для этого необходимо изучить весь комплекс инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Можно также использовать некоторые внешние признаки. Так, истинный плывун в котлованах дает скопление воды в виде «цементного» молока. Песок, взятый из котлована, имеет вид маловлажного грунта, воду не отдает и постепенно оплывает в лепешку. Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в проходке строительных выработок, стремясь заполнить выработанное пространство. При условии замкнутого пространства плывуны могут быть надежными основаниями, но создать такой контур трудно. Возможно выпирание плывунов из-под фундаментов, что вызывает оползни, провалы поверхности, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен проявлением суффозии на окружающей территории. Опасна подрезка склона, дающая выход плывунам. Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться от устройств котлованов и применять свайный вариант фундаментов или подошву фундамента не доводить до слоя плывунных пород. В выборе метода борьбы важнейшее значение имеет вид плывуна. Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы: - искусственное осушение плывунных пород в период строительства (открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др.); - ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен; - закрепление плывунов путем изменения их физических свойств (силикатизация, цементация, замораживание и т. д.). Способы: Первыми стали использоваться механические способы укрепления стенок котлованов. Забивались шпунтовые ограждения — своеобразные «заборы», задерживающие движение плывунов. Псевдоплывуны закреплялись наиболее просто: их обезвоживали, снимали напор воды, и песок уплотнялся, Эти работы осуществляли при помощи дренажных траншей, откачки воды из скважин или особых устройств, называемых иглофильтрами. Истинные плывуны содержат много топких частиц, поэтому обладают весьма незначительной водопроницаемостью. Попытки откачивать воду из таких плывунов оказались тщетными. Они не хотели ее отдавать. Объяснение этого явления довольно простое: коллоидные частицы задерживают воду в порах. Канавы, вскрытые в истинных плывунах, не только не собирают воду, но и быстро заплывают текучей массой плывуна. Самым простым вариантом, который применили еще в XIX в., было использование естественного холода. Если зимой вскрыть поверхность плывуна, то на морозе она начнет замерзать. Тогда остается только скалывать слоями ледяной слой плывуна до необходимой глубины. Но что делать, если зима мягкая или наступает длительная оттепель? Ведь процесс промерзания идет очень медленно. Для ускорения специалисты предложили укладывать в водонасыщеиный плывун змеевик из металлических труб, а через него вентилятором прогонять морозный воздух. Это усовершенствование несколько ускорило образование ледяного слоя. Но опять нужен мороз, а если его нет? Тогда решили применить искусственный холод. Для этой цели создали установки, в которых основной частью является холодильная камера. В ней низкая температура достигается путем введения жидкого аммиака. В условиях резкого падения давления он испаряется, интенсивно поглощая тепло. Пройдя через камеру и отдав холод, аммиак далее направляется в компрессор, где он опять сжижается. Внутри холодильника установлен змеевик, по которому движется жидкость. Она представляет собой водный раствор поваренной соли. Известно, что он замерзает при —35 "С. Испарение же аммиака снижает температуру только до —26 °С. Охлажденный раствор направляют в специальные скважины. Циркулируя по ним, он вызывает образование вокруг скважин ледяного столба диаметром до 1,5 м. Если пробурить серию скважин через 1,5—2 м, то образуется сплошная ледяная завеса, под прикрытием которой можно строить. Она сохраняется в грунте до 2 — 3 мес. Замораживание получило широкое распространение. Особенно часто его применяют при строительстве метрополитена. Но поиски ученых и инженеров продолжаются. А если в истинные плывуны вводить какое-либо вещество для увеличения их прочности? Впервые этот способ применили еще в конце XIX в. сибирские мостовики4. Умельцы предложили высыпать в котлован с плывунами ржаную муку. В котлован сбросили пару мешков ржаной муки, перемешали её с плывуном и оставили стоять до следующего дня. Утром котлован был отрыт до требуемой глубины, и стенки стояли как вкопанные, плывун, к удивлению инженеров, перестал двигаться. После этого в плывуны стали насыпать навоз, древесный уголь и другие вещества и, как правило, получали положительный результат. С тех пор прошло много времени и грунтоведы научились закреплять пески-плывуны введением жидкого стекла. Такой метод получил название силикатизации грунтов. Используются для этой цели и другие вещества, например карбамидные смолы. В последнее время получены хорошие результаты закрепления грунтов новым методом - электроплавлением. Он заключается в установке в толще плывунов графитовых электродов. При пропуске через них электрического тока они нагреваются до 2500 °С. Окружающий их песок плавится и спекается, образуя прочную стенку из расплавленной породы. Такое спекание происходит уже через 10 мин после начала пропуска электрического тока. Однако пока этот метод применяется редко, так как он требует большой затраты электроэнергии. Некоторые трудности вызывает сложность погружения электродов. Инженерно-геологические изыскания при строительстве воздушных линий электропередач Проектирование и инженерно-геологические изыскания воздушных линий электропередач (ЛЭП) проводят в одну или две стадии. Одностадийное проектирование допускается для ЛЭП, обеспечивающих электроэнергией населенные пункты в сельской местности, и ЛЭП напряжением до 500 кВ, если стоимость строительства линий электропредач не превышает установленных лимитов. Инженерная задача на первой стадии (проект) заключается в выборе трассы (проект проложения трассы) и разработке проекта расстановки опор5. Инженерно-геологические изыскания для обоснования проекта предусматривают работы с накопленной инженерно-геологической информацией, в результате которых получают отчетные материалы, обосновывающие проект проложения трассы. При выборе трассы ЛЭП избегают участков с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями и обходят территории месторождений полезных ископаемых. Выбранную трассу обследуют в процессе инженерно-геологической рекогносцировки. Затем по полосе трассы шириной не менее 0,3 км в обе стороны от оси проводят инженерно-геологическую съемку масштаба 1: 5000 — 1 : 25 000. На участках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями ширину полосы съемки увеличивают. Съемку сопровождают проходкой горно-буровых выработок, располагаемых по оси трассы. Для определения расстояния между выработками рассчитывают одномерный сппинф, по данным инженерно-геологической съемки или рекогносцировочных работ по опробованию. Глубину выработок назначают в зависимости от типов опор и конструкции фундаментов6:
Торф, сапропели, глинистые грунты текучей консистенции и другие слабые фунты вскрываются выработками на полную мощность. Выработки должны пройти подстилающие их отложения не менее чем на 2 м. В выработках проводят инженерно-геологическое опробование, гидрогеологические наблюдения и отбор проб воды на химический анализ. В ходе инженерно-геологического опробования отбираются образцы фунтов для определения классификационных показателей, а также показателей сжимаемости и прочности. Наряду с проходкой выработок при изысканиях на трассе ЛЭП широко используют пенетрационный каротаж, динамическое и статическое зондирование (особенно при проектировании свайных фундаментов), вращательный срез. Полевые методы инженерно-геологических исследований реализуют на участках поворота трассы (анкерные опоры), перехода через препятствия, проявления ЭШ. На этих же участках в случае необходимости закладывают поперечники выработок. Инженерная задача на второй стадии проектирования ЛЭП (рабочая документация) заключается в окончательном расчете оснований опор и составлении проекта производства строительных работ. Для решения инженерной задачи нужна инженерно-геологическая информация, обеспечивающая составление расчетных схем оснований опор. Это определяет характер изысканий, которые заключаются в проведении детальной инженерно-геологической разведки (этап III). Работы ведут в пределах предполагаемых сфер взаимодействия геологической среды с сооружениями (опорами). Цель изысканий состоит в расчленении разреза пород на глубину сферы взаимодействия на МГТ-3 и в их характеристике показателями свойств, используемыми в расчетах оснований опор. На местах размещения анкерных опор, ответственных опор на переходах через препятствия, на сложных участках задают дополнительные выработки и выполняют динамическое или статическое зондирование. Если при выборе трассы не удалось обойти участки проявления ЭГП (оползней, осыпей, селей), косогоров, участки, сложенные рыхлыми отложениями, и др., то на этих участках в ходе изысканий проводят специальные инженерно-геологические исследования с целью оценки общей устойчивости территории и прогноза процессов. При одностадийном проектировании ЛЭП напряжением выше 35 кВ рассмотренные выше изыскания совмещают в одну стадию. При изысканиях для ЛЭП напряжением до 20 кВ разведку ведут только на местах размещения ответственных опор на переходах через препятствия. Выработки по трассе ЛЭП проходят лишь на участках со сложными инженерно-геологическими условиями. Используемые источники Овчинников А.М. Общая гидрогеология. Изд. 2-е., испр. и доп. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1955. — 385 с. Климентов П.П., Богданов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. М., «Недра», 1977, 357с. Инженерная геология: Учебник для строительных спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. – 3-е изд., перераб. и испр. – М.: Высш. шк. 2005.-575с. Структурная геология и геологическое картирование: учебное пособие к лабораторному практикуму по структурной геологии и геологическому картированию/ В. П. Лощинин, Н.П. Галянина; Оренбургский гос.ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2013.- 94 с. СП 11-105-97 Свод правил инженерно - геологический изыскания для строительства, дата введения 01.03.1998. https://ru.wikipedia.org/. https://catalogmineralov.ru/cont/180.html. Методология проектирования линии электропередач Проектирование ЛЭП https://eprnd.ru/ www.geokniga.org. 1 https://ru.wikipedia.org/ 2 Структурная геология и геологическое картирование: учебное пособие к лабораторному практикуму по структурной геологии и геологическому картированию/ В. П. Лощинин, Н.П. Галянина; Оренбургский гос.ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2013.- 94 с. 3 Овчинников А.М. Общая гидрогеология. Изд. 2-е., испр. и доп. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1955. — 385 с. 4 https://catalogmineralov.ru/cont/180.html 5 Методология проектирования линии электропередач Проектирование ЛЭП https://eprnd.ru/ 6 СП 11-105-97 часть 1 |