ответы на крутые вопросы) геология). Инженерная геология задачи и предмет изучения. Инженерная геология возникла
 Скачать 122.22 Kb.
|
|
Часть грунтов, резко отличающихся от основных своими физико-механическими свойствами, составляет группу особых грунтов. Торфы — грунты, содержащие более 60% растительных остатков с разной степенью разложения и при большом содержании влаги, характеризуются большой сжимаемостью, малым удельным весом и низким сопротивлением сдвигу. Используются иногда для уст-ройства экранов в плотинах. Заторфованные грунты содержат 10—60% перегнойных веществ и растительных остатков. Черноземы (гумусированные грунты) содержат 2— 10% гумуса, плохо уплотняются, обладают хорошей водонепроницаемостью. 9. Искусственные грунты и почвы. Почвы по зерновому составу являются суглинками или супесями и образуются под воздействием всех видов выветривания. По определению В. В. Докучаева, почвы следует рассматривать как наружные (или дневные) горизонты горных пород, измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмами. Мощность почвенного слоя, как правило, составляет 40. 50 см. Почвы вследствие размокаемости, низкой прочности обычно не используются в качестве оснований сооружений. Исключение составляют погребенные почвы, залегающие в толщах лёссовых пород. Поскольку погребенные почвы значительное время находятся под давлением лёссового грунта, они по своим свойствам близки к вмещающим их породам и могут быть использованы в качестве оснований сооружений. Искусственные грунты создаются в результате строительной и производственной деятельности человека или путем целенаправленного улучшения свойств определенных видов грунтов. Методами улучшения свойств грунтов занимается техническая мелиорация. Она широко применяется в строительстве в целях искусственного изменения инженерно-геологических свойств грунтов. По способу преобразования грунтов ГОСТ 25100 - 82 подразделяет все методы на уплотнение песчаных грунтов трамбованием, укаткой, осушением, кольматацией и., т. д. и уплотнение пылеватых и глинистых, биогенных грунтов и почв с использованием электроосмоса, поверхностно-активных веществ, оттаивания, трамбования и т. д. Искусственными являются также насыпные и намывные грунты. , Насыпные труты могут специально создаваться в строительных целях (грунтовые подушки, насыпи, дамбы и др.) образуются в результате производственной или культурно-бытовой деятельности человека. Значительное распространение - имеют культурные слои, накопление которых происходит в результате отвалов при благоустройстве территории, производстве земляных работ и т. д. Возможность использования насыпных грунтов в качестве оснований сооружений должна рассматриваться в каждом случае конкретно в зависимости от мощности слоя, плотности, состава И т. д. Что касается бытовых свалок, то возведение зданий на них чаще всего не представляется возможным. Гидравлический способ укладки устройства намывных грунтов обеспечивает высокую плотность, близкую к природной. Такие грунты, как правило, являются надежным основанием зданий и сооружений. 10. Характеристика массивов горных пород. МАССИВ ГОРНЫХ ПОРОД — участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инженерно-геологическими свойствами слагающих его горных пород. Массивы отличаются: * особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих горных пород * минералогическим составом * текстурой и пористостью горных пород * наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений * их связью с твёрдыми составляющими * показателями геомеханического (действующие силы, напряжения и деформации гравитационного, тектонического и техногенного происхождения) и физического (эрозионные процессы и др.) состояния * Выделение массива горных пород производится путём инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, масштабы которых устанавливаются в зависимости от поставленных целей при решении научных проблем и прикладных задач разработки месторождений полезных ископаемых и строительства. Массивы горных пород в горном деле — участок развития физико-механических явлений и процессов в результате воздействия естественных или искусственных факторов при ведении горных работ, а также при возведении различных сооружений. При этом к естественным воздействиям относятся гравитационные и тектонические напряжения, а к искусственным — напряжения и силы, вызванные подработкой массива, отпором крепи выработок, давлением фундаментов и др. Характеристики состояний и свойств пород массива определяют условия ведения горных работ, возведения сооружений; они являются основанием при проектировании горных работ. 11. Процессы выветривания. Выветривание — это совокупность процессов разрушения горных пород и минералов в приповерхностном слое земной коры и на земной поверхности. В условиях земной поверхности горные породы и слагающие их минералы испытывают разрушающее воздействие колебаний температур, действия воды, кислорода, углекислоты, жизнедеятельности животных и растительных организмов. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание, которые могут сопровождать друг друга при благоприятных к тому условиях при постоянном воздействии сил гравитации и электромагнитного поля Земли. ФИЗИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ выражается преимущественно в механическом дроблении минеральных тел (горных пород, строительных материалов и т.д.) без существенного изменения их минерального состава. Большую роль в этом «дробящем» разрушении играют колебания температуры. Разрушение пород и дорожных конструкций усиливается, когда в микротрещины проникает вода. При замерзании вода увеличивается в объеме на 9-11%, развивается большое боковое давление и порода разрушается. Это явление обычно называют «морозным выветриванием». В результате физического выветривания часть продуктов разрушения горных пород не переносится процессами денудации , а остается на месте, образуя скопления обломков горных пород, которые называются элювием. Элювий часто накапливается на плоских или слабовыпуклых участках гор. Денудация — совокупность процессов сноса и переноса продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности, где происходит их накопление. ХИМИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ представляет собой процесс разрушения горных пород под влиянием химического воздействия воздуха и воды. Особенно большое значение в этом процессе имеет вода, содержащая углекислоту и другие вещества. Она способна растворить или химически изменить почти все минералы и горные породы. Главными реакциями, обуславливающими химическое выветривание, являются: * Окисление – это переход элементов с низкой валентностью в высоковалентное за счет присоединения кислорода. Особенно быстро окислению подвергаются сульфиды, некоторые слюды и другие темноцветные минералы. * Гидратация – это химическое присоединение воды к минералам горных пород с образованием новых минералов (гидросиликатов и гидроокислов) с другими свойствами. * Растворение – способность молекул одного вещества распространяться вследствие диффузии в другом веществе. Оно происходит с различной скоростью для разных пород и минералов. * Гидролиз – это обменное разложение вещества под влиянием гидролитической диссоциации (растворение, распад) воды, сопровождающееся разрушением одних и образованием других минералов. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВЫВЕТРИВАНИЕ (ОРГАНИЧЕСКОЕ) - проявляется в виде механического и химического воздействия живых и растительных организмов на земную поверхность. Механическое разрушение производят растения корневой системой. Корни деревьев способны разрушать даже прочные скальные породы и бетонные плиты. Кроме механической силы разрушения корни растений обладают способностью разрушать горные породы и строительные материалы органическими кислотами, которые они выделяют как в период своего роста, так и после отмирания в процессах разложения. Биологическое выветривание проявляет себя практически повсеместно, особенно, в районах с влажным климатом, который способствует росту и развитию растений. 12. Общая характеристика эндогенных и экзогенных процессов. Эндогенные процессы - геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах Земли. К ним относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм горных пород и сейсмическая активность. Главными источниками энергии эндогенных процессов являются тепло и гравитационная неустойчивость - перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация). К эндогенным процессам относятся: * тектонические движения - разнообразные по направлению и интенсивности движения земной коры, вызывающие ее деформации (смятие в складки) или разрывы слоев * сейсмические - связанные с землетрясениями * магматические - связанные с магматической деятельностью * вулканические - связанные с вулканической деятельностью * метаморфические - процесс преобразования горных пород под влиянием давления и температуры без привнесения или выноса химических компонентов * скарновые - метасоматического минерало- и породообразования в результате воздействия на различные горные породы (преимущественно известняки и доломиты) высокотемпературных растворов * грейзеновые - метасоматического изменения гранитовых пород под действием газов, выделяющихся из охлаждающейся магмы с преобразованием полевых шпатов в светлые слюды * гидротермальные - месторождения руд металлов (Аи, Си, РЬ, 8п, XV и др.) и неметаллических ископаемых (тальк, асбест и др.), образование которых связано с отложением или переотложением рудного вещества из горячих глубинных водных растворов Тектонические движения - механические движения земной коры, вызываемые силами, действующими в ней и главным образом в мантии Земли, и приводящие к деформации слагающих кору пород. Тектонические циклы (этапы) - большие (более 100 млн лет) периоды геологической истории Земли, характеризующиеся определённой последовательностью тектонических и общегеологических событий. Наиболее ярко проявляются в подвижных областях Земли, где цикл начинается погружениями земной коры с образованием глубоких морских бассейнов, накоплением мощных толщ осадков, подводным вулканизмом, образованием основных и ультраосновных интрузивно-магматических пород. С эндогенными процессами связано формирование рельефа Земли и образование многих важнейших полезных ископаемых. Экзогенные процессы - геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Экзогенные процессы протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой. К ним относятся осадкообразование и образование месторождений осадочных полезных ископаемых, выветривание, геологическая деятельность ветра (эоловые процессы, дефляция), проточных поверхностных и подземных вод (эрозия, денудация), озёр и болот, вод морей и океанов (абразия), ледников (экзарация). Экзогенные процессы включают разные виды выветривания в виде разрушений: * дефляционные - выдувание, обтачивание и шлифование горных пород минеральными частицами, переносимыми ветром * селевые - образование и перемещение грязевых или грязекаменных потоков * эрозионные - размывание почв и горных пород водными потоками или разных процессов накопления осадков: * аллювиальные - отложения рек в виде песка, галечника, конгломератов * делювиальные - перемещение продуктов выветривания горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести, дождевых и талых вод; * коллювиальные - смещение склоновых обломков под влиянием силы тяжести * оползневые - отрыв земельных масс и горных пород и перемещение их по склону под влиянием силы тяжести * осадкообразующие - отложение осадков из воды, воздуха (в участках затишья) или на склонах под действием силы тяжести * пролювиальные - перемещение временными потоками продуктов разрушения горных пород и отложение их у подножий гор часто в виде конусов выноса * рудообразующие - накопление рудного вещества под действием разных причин: самородного золота - в результате выпадения из водных потоков, оксидов алюминия - выпадения из водных растворов и т. д. * элювиальные - продукты разрушения горных пород остаются на месте своего образования Выветривание - процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности в результате механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. Дефляция - развивание, разрушение горных пород и почв под действием ветра, сопровождающееся перенесением и обтачиванием оторванных частиц. Эрозия почвы - разрушение почвы водой и ветром, перемещение продуктов разрушения и их переотложение. Образование эоловых форм рельефа происходит под действием ветра преимущественно в районах с аридным климатом (пустыни, полупустыни); Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивно дефляционные формы, образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) эоловые формы рельефа, возникающие за счет выдувания (дефляции) рыхлых продуктов выветривания, разрушения горных пород под воздействием динамических ударов самого ветра и особенно под действием ударов мелких частиц, переносимых ветром в ветропесчаном потоке. Абразия - разрушение волнами и прибоем берегов морей, озёр и крупных водохранилищ. Экзарация - ледниковое выпахивание, разрушение ледником горных пород, слагающих его ложе, и удаление продуктов разрушения (отторженцев, валунов, гальки, песка, глины и др.) движущимся ледником. Главные формы проявления экзогенных процессов на поверхности Земли: * разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое, органическое выветривание) * удаление и перенос разрыхлённых и растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и ледниками * отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в осадочные горные породы в результате последовательных процессов се-диментогенеза, диагенеза и катагенеза Экзогенные процессы в сочетании с эндогенными участвуют в формировании рельефа Земли, в образовании толщ осадочных горных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых. 13.Геологическая деятельность ветра и эоловые формы рельефа. На поверхности Земли постоянно дуют ветры, совершая при этом определенную геологическую работу. Процессы, изменяющие поверхность земной̆ коры под действием ветров, называют эоловыми (по имени древнегр. бога ветра - Эола). Геологическая работа ветра свойственна всей̆ поверхности Земли, но наиболее сильно она проявляется в пустынях, долинах рек и на морских побережьях. Нередко ветры носят ураганный̆ характер. В целом процесс геологической̆ деятельности ветра можно разделить на три вида работы: 1) разрушение земной̆ поверхности, 2) перенос и 3) отложение продуктов разрушения. Разрушительная деятельность ветра проявляется в виде дефляции и корразии. Дефляция - это разрушение горных пород за счет выдувания из нее отдельных частиц механической̆ силой̆ ветра. Выдувание наиболее сильно проявляется в рыхлых и мягких породах, таких как суглинки, супеси, пески, солончаки. При этом выдуваются котловины, борозды, каналы. Имеется случай, когда котловина имела длину до 140 км, ширину от 2 до 10 км и глубину 100-150м. Интенсивно могут выдуваться слои почв. Активность выдувания возрастает после нарушения дернового покрова и вырубки кустарников и деревьев. Корразия _(обтачивание) - это разрушение горных пород, строительных материалов и сооружений под постоянными ударами по ним частиц песка, пыли, а иногда и гравия, которые переносит ветер. Ударяясь о препятствия, частицы обтачивают поверхность, выбивают углубления. За счет корразии в пустынях разрушаются столбы электропередач, дорожные насыпи, железобетонные элементы дорог. Перенос продуктов разрушения. Во взвешенном состоянии ветер переносит в основном глинистые и пылеватые частицы. Перенос может достигать сотни и тысячи километров. Частицы песка ветер перемещает перекатыванием по поверхности земли. Длина пути составляет сотни метров, иногда несколько километров, все зависит от скорости ветра. Отложение. продуктов разрушения (аккумуляция). При уменьшении скорости (или вообще после прекращения) ветра происходит отложение переносимого материала. Так образуются ветровые (эоловые) отложения. В большинстве случаев это отложения песка или пыли. Для автодорог и аэродромов передвижение в воздухе пыли приводит к потере его прозрачности, но это бывает непродолжительное время. Передвижение в воздухе (или перекатыванием по земле) и накопление песков для автодорог и аэродромов имеет существенное значение. Эоловые пески разделяют на закрепленные и подвижные. Замедленные пески распространены в полупустынях. Это так называемые грядовые и бугристые пески. Их движение остановлено растительным покровом. Подвижные редки под действием ветра могут перемещаться, что делает их опасными для автодорог и аэродромов. В пустынях это барханы, сложенные песком. Известны случаи, когда скорость движения барханов составляла несколько метров в сутки. Такие пески легко засыпают не только дороги, но и целые территории. На берегах морей̆ и в речных долинах подвижные пески образуют дюны в виде холмообразных накоплений, высота которых иногда бывает до 20-40м и даже более. Эти холмы передвигаются за счет перекатывания песчинок с одной̆ на другую сторону холма. Скорость движения небольшая (до 10 метров в год), но песок может накрыть дорогу с последующим увеличением его количества. Дюны обычно создают цепь холмов. В конце ХХ века при изучении пустыни Сахары было установлено, что пески под действием ветров могут перемещаться не только в виде барханов и дюн, имеются другие способы движения - площадные. Эти площадные формы песков были названы «шевронами». Они имеют длину в несколько километров, ширину в сотни метров и толщину слоев песка до 10 см. Шевроны слагаются из очень тонких песков и могут перемещаться в отличии от барханов и дюн скоростью до 500 метров в год. Строительство и эксплуатация автодорог и аэродромов в районах, где дуют сильные и постоянные ветра, требуют применения защитных мероприятий, т.к. возведение земляного полотна изменяет условия движения ветропесчаного потока. В образовавшихся у дорог зонах затишья возникают песчаные отложения, а в местах образования воздушных завихрений возможно выдувание песка и глинистых частиц, из которых отсыпаны дорожные насыпи. Поэтому откосы земляного полотна и выемок необходимо укреплять слоями глины, камнем, плитами. Все дорожные и аэродромные конструкции должны обладать повышенной̆ прочностью, для того чтобы они могли противостоять корразии. С подвижными песками следует бороться постоянно. Движение дюн можно останавливать посадкой̆ деревьев. Хорошо приживаются на них хвойные деревья. Сложнее останавливать движение барханов. Для этого используют следующие мероприятия: 1) в пределах полосы отвода дороги планируют поверхность земли, насыпи делают не высокие, что позволяет ветру переносить песок через дорогу; 2) вдоль дороги осуществляют посев трав и посадку широкой̆ полосы песколюбивых кустарников (саксаул, черкез, кандым); для создания таких полос требуются годы; 3) создание механической̆ защиты в виде ограждений дорог деревянными щитами, создающими зоны затишья, где откладывается песок; за работой̆ таких ограждений необходимо постоянное наблюдение; 4) для закрепления движущихся песков возможна их пропитка твердеющими растворами, например, битумными эмульсиями. При строительстве автодорог и аэродромов важное значение имеет определение направления ветров. Для этого используют розу ветров, представляющую собой схему, показывающую направление основных ветров на данной территории в какой̆-то отрезок времени (года, ряда лет, постоянно). |