ответы на крутые вопросы) геология). Инженерная геология задачи и предмет изучения. Инженерная геология возникла
 Скачать 122.22 Kb.
|
|
14.Плоскостной смыв и оврагообразование. В процессе круговорота воды в природе атмосферные осадки выпадают на земную поверхность, стекают по ней̆, и образуют временные водные потоки. Такие же потоки возникают при сезонном таянии выпавшего снега и образовавшегося в зимний̆ период льда. Вода этих потоков в течение относительно короткого отрезка времени растекается по поверхности земли в сторону понижений рельефа, совершая при этом геологическую работу- разрушают горные породы, переносят и откладывают продукты разрушения, создают специфические формы рельефа. Разрушающее (размывающее) действие текучей̆ воды носит наименование «эрозии». По характеру движения временные потоки поверхностных вод делят на плоскостные и струйчатые. При плоскостных потоках вода. по поверхности земли стекает в виде многочисленных мелких струек, которые образуют фактически сплошной̆ поток. Такой̆ поток одновременно размывает всю поверхность земли. Это «плоскостная эрозия». Плоскостной̆ поток в соответствии с рельефом местности постепенно разбивается на отдельные струи (ручьи), которые начинают размывать землю в отдельных полосах. Это уже «струйчатая эрозия». Это приводит к образованию промоин и оврагов. В процессе геологической̆ деятельности поверхностные воды формируют современные наносы, образуют овраги, порождают селевые потоки и снежные лавины. Овраги. Это глубокие промоины на склонах рельефа, которые образуются в результате эрозионной̆ деятельности временных потоков поверхностных вод. Овраги типичны для равнин и наиболее активно вырабатываются в легко размываемых осадочных породах. Так, в степных районах, где очень большое распространение на поверхности Земли имеют лессовые образования, овраги имеют исключительно широкое развитие. В тех случаях, когда овраг достигает значительной̆ глубины, вскрывается подземная вода. В таком овраге возникает постоянный̆ водоток, что усиливает его развитие. В овраге различают вершину, устье, ложе и борта. Растет овраг движением от устья вверх по склону и при этом углубляется и расширяется за счет размыва ложа и бортов. Развитие оврага заканчивается, когда дальнейший̆ размыв ложа становится невозможным в связи с тем, что абсолютная отметка низшей̆ точки устья сравнялась с уровнем бассейна (озера, реки и т.д.), в который̆ впадает водоток оврага. Этот уровень называют базисом .эрозии. Все овраги разделяются на активные, т.е. развивающиеся, и неразвивающиеся, которые называют балками. Активный̆ овраг имеет небольшую ширину в сравнении с глубиной̆, борта обрывистые и без растительности. Балки - это овраги, которые прекратили свое развитие, но оно может возобновиться, если снизится уровень базиса эрозии. В устье оврагов и балок всегда располагаются наносы, так называемый̆ конус выноса, состоящий̆ из продуктов размыва в виде песчано-глинистого материала. Скорость размыва оврагов зависит от рельефа местности, характера размываемых пород и активности водотоков. На равнинах в лессовом покрове она может быть от метров до десятков метров в год. Активные овраги опасны для автодорог и аэродромов. На сегодня существует много способов борьбы с оврагами. Меры борьбы можно разделить на два вида. С одной̆ стороны они являются профилактическими, т.е. останавливают развитие оврагов, с другой̆ стороны, направлены на ликвидацию оврагов. В первом случае осуществляют следующие мероприятия: 1) вершины оврагов оконтуривают системой̆ водоотводящих (нагорных) облицованных канав, что исключает доступ воды в овраги; 2) вершины оврагов бетонируют; 3) вдоль продольной̆ оси оврагов ставят поперечные стены, которые гасят скорость размывающей̆ воды; 4) рядом с дорожными насыпями, которые пересекают овраги и имеют водопропускные трубы, борта оврагов укрепляют стенами или облицовывают плитами. Мелкие овраги глубиной̆ до 2 м можно засыпать землёй̆, но это дает эффект только в том случае, если этот участок окружен хорошей̆ системой̆ отвода поверхностных вод. В противном случае овраг может возобновить свое развитие. В борьбе с оврагами всегда следует использовать посадку древесной̆ растительности. В период эксплуатации автодорог и аэродромов необходимо проводить постоянное наблюдение за состоянием оврагов и балок. 15. Геологическая деятельность рек. Реки представляют собой̆ постоянные водотоки, текущие в разработанных ими долинах. Они являются главными путями стока воды с материков в моря и океаны. Крупные реки имеют притоки в виде малых рек и ручьев. Площадь, с которой̆ вода стекает в данные крупные реки, называется водосборным бассейном или речным бассейном. Автомобильные дороги постоянно пересекают речные долины либо проходят в их пределах. Геологическая работа рек оказывает при этом существенное влияние на строительство и эксплуатацию дорог и дорожных сооружений. Для пересечения каждой̆ речной̆ долины строят систему сооружений, называемую переходом водотока.. В состав перехода входят: 1) искусственное сооружение (мост), служащее для преодоления водотока 2) подходы к сооружению, устраиваемые обычно в виде земляных насыпей̆, откосы которых постоянно или периодически омываются водой̆ реки 3) регуляционные и защитные сооружения, предназначенные для предохранения искусственного сооружения и подходов к нему от возможных повреждений водным потоком. Реки, как постоянные водотоки на пути своего движения совершают определенную геологическую работу: 1) разрушают (размывают) горные породы - эрозия; 2) переносят продукты разрушения (транспортировка); 3) откладывают их (аккумуляция) в виде речных наносов, которые называют аллювием. Эрозионная деятельность рек. В процессе эрозии реки на поверхности земли вымывают корытообразные углубления, которые называют речными долинами. Река за счет эрозии углубляет свою долину, вырабатывает продольный̆ профиль. Различают реки горные (молодые) и равнинные (старые). Горные реки питаются ледниковой̆ водой̆, имеют большие уклоны дна и скорость воды, их долины (ущелья) узкие, симметричные, в геологической̆ работе преобладает донная эрозия, т.е. долина продолжает углубляться, переносимый̆ обломочный̆ материал (аллювий) почти весь поступает в морской̆ бассейн. Равнинные реки питаются подземными и поверхностными водами, имеют сравнительно небольшие уклоны, медленное течение воды, широкие и асимметричные, за счет вращения Земли долины; в их работе преобладает боковая эрозия, т.е. происходит в основном размыв берегов; русла по дну долин блуждают (меандрируют); обломочный̆ материал (аллювий) большей̆ частью оседает в русле реки, в силу чего река мелеет, появляются отмели. В долинах старых рек всегда бывают старицы - старые русла рек, в которых вода стоит, как в озерах. Элементы речных долин: 1) русло - часть долины, занятая водой̆ реки, 2) поименная терраса (пойма) - часть долины, примыкающая к реке и заливаемая водой̆ в половодье и 3) склоны долины, содержащие уступы, которые свидетельствуют, что они в свое время были поименными террасами. Это надпойменные террасы, которых может быть несколько. Они тянуться вдоль реки на более или менее значительные расстояния и их часто используют для проложения автомобильных дорог. Террасы имеют высоту над уровнем воды в реке от метров до десятков метров и ширину от десятков метров и более. Для строителей̆ автодорог важно различать характерные уровни воды в реке: 1) расчётный̆ горизонт высоких вод, отвечающий̆ средним из наибольших уровней̆ реки, наблюдавшихся в течение многих лет; 2) наивысший̆ горизонт высоких вод; выше этого уровня по многолетним наблюдениям вода не поднималась; 3) меженный̆ горизонт - низкий̆ уровень воды. Геологическое строение речных террас. Три типа геологического строения террас. Террасы, сформированные горными реками в скальных (коренных) породах называются эрозионными. Аллювиальный̆ материал присутствует только в руслах. Террасы, в которых коренные породы перекрыты маломощными слоями аллювия, именуют .цокольными. В тех случаях, когда надпойменные террасы сложены из аллювия, их называют аккумулятивными. Аккумулятивные террасы типичны для рек равнин. Геологическое строение речных долин имеет значение при прокладке автодорог и, особенно, при сооружении мостов и подходов к ним. Эрозия берегов. Для автодорог, расположенных в речных долинах, серьезную опасность представляет размыв берегов рек, т.к. приводит к их обрушению, сокращению площади берегов, появлению оползней̆. В долинах горных рек берега размываются очень медленно, и дорожные сооружения стоят достаточно прочно. Донная эрозия наиболее опасна для опор мостов, поэтому они должны иметь достаточное заглубление. Иначе обстоит дело в долинах рек равнин. Берега размываются постоянно, т.к. они обычно сложены рыхлыми осадочными породами. В связи с тем, что русла меандрируют размыв берегов происходит на отдельных участках, которые располагаются то на одном, то на другом берегу. Места и скорость размывания зависят от течения реки. При размыве берегов автодороги следует прокладывать как можно дальше от реки. При необходимости берег можно защищать подпорными стенами, неброской̆ бутового камня, укладкой̆ железобетонных плит. Укреплять, или точнее сохранять, берег можно отводом течения. Для этого в руслах ставят струенаправляющие стены, делают каменную наброску или фашинные тюфяки, загруженные камнем. Следует учитывать, что в долинах размываются не только берега рек. Эрозионные действия оказывают паводковые воды на склонах долин. От таких размывов можно защищаться земляными дамбами, неброской̆ камня и другими способами. Перенос рекой̆ обломочного материала. Реки переносят 25-30% всего материала в растворенном виде, а остальную массу - во взвешенном. В зависимости от скорости потока вода транспортирует обломки разного размера - от крупных валунов до глинистых частиц. Пылевато- глинистые и тонкопесчаные частицы реки переносят на большие расстояния, даже если это спокойные равнинные реки. Аллювиальные образования. Состав и мощность речных наносов весьма разнообразен. Это связано с различной̆ скоростью потоков в течение года, ряда лет, а также с составом тех пород, которые реки где-то размывают. Это приводит к накоплению в одной̆ и той же части долины осадочных толщ пестрого литологического состава. Горным рекам свойственны крупнообломочные накопления, а равнинным - песчано-глинистые осадки. Мощность аллювиальных накоплений колеблется от метров до десятков метров. По характеру осадков и месту накопления речной̆ аллювий разделяют на дельтовый̆, русловой̆, пойменный и старичный. В дельтах рек накапливаются песчано-глинистые осадки. В руслах рек накапливаются пески, галечники, гравий, валуны. Поймы содержат суглинки, глины, мелкозернистые пески и чаще всего в присутствии органического материала. Отложения стариц - это илы, в которых много органического материала. Нередко такие илы содержат примесь тонкозернистого песка. Строительные свойства аллювиальных образований очень разнообразны и противоречивы. Они практически всегда насыщены водой̆, находятся в рыхлом состоянии, а суглинки и глины могут быть на грани пластичного и даже текучего состояния. В более плотном виде бывают только древние аллювиальные осадки, даже илы. Типичным качеством для аллювиальных толщ является многослойность, с наличием линз и пропластков. В целом аллювиальные образования для строительства и эксплуатации автодорог являются сложной̆ средой̆, хотя могут широко использоваться, как строительный̆ материал (песок, гравий, галечник). 17) Карст - процесс растворения выщелачивания горных пород, вы носы растворенного материала и образования на их месте пустот и полостей. Основные условия образования: 1) Наличие растворимых пород 2) Трещщиноватость (коллекторские свойства) 3) Движения/ наличие потока воды. 4) Агрессивность воды к карстующим породам Карстовые формы рельефа: Подземные (собственные полости заполнения пустот, пещеры, колодцы) Поверхностные: карстовые воронки - замкнутая впадина от нескольких метров до десятков метров в диаметре обычно воронкообразной формы карры – борозды на поверхности обнаженных карстующихся пород полье – форма имеющая плоское дно с постепенным выполаживанием краев. Образуется в присутствии выщелачивания отрицательных форм рельефа. К ряду мер по борьбе с карстообразованием выделяю: - предохранять растворимые породы от воздействия поверхностных и подземных вод, что достигается планировкой территории, устройством системы ливнеотводов, покрытием поверхности слоем жирной глины, выполняющей роль гидроизоляции. - упрочнять карстующиеся породы и одновременно предотвращать доступ в них воды, что может быть достигнуто нагнетанием в трещины и мелкие пустоты жидкого стекла, цементного или глинистого раствора, горячего битума. В карстовых районах предусматривают строительство зданий малочувствительных к неравномерным осадкам, фундаменты свайного типа и другие специальные конструктивные решения. 18) Склоновые и гравитационные процессы: Гравитационные процессы связаны с обрушением сильно выветриловых участков пород, перемещением вниз по склону, засчет сил гравитации. Одним из частных случаев являются оссыпи. Осыпи - процесс перемещения глыб, щебня и более мелких фракций вниз по склону, причем перемещение происходит засчет перекатывания. Формируются эллювиальные отложения в виде конусов у подножия. По степени подвижности выделяют: 1) Подвижные, в ходе интенсивного движения 2) Затухающие 3) Неподвижные На практике различаются по степени растительности Скорость передвижения определяется по 1) Крутизне склона 2) Силе трения (жидкость;увлажнение) Курумы (каменные реки) – разновидность коллювиальных отложений в составе преобладают глыбы. Мощность 10-15 км. Распространены в зонах вечной мерзлоты. Скорость различна несколько см/год. Частный случай - обвалы. курумы образуются вследствие разрушения скальных горных пород в силу неравномерного нагрева и охлаждения там, где велика амплитуда дневных и ночных температур. Обвалы – обрушение крупных масс пород с опрокидыванием и дроблением на крутых участках склона Частный случай обвалов – Выволы Оползни – скользящее смещение массы пород вниз по склону при совместном участии силы тяжести и воды. Начальный этап возникновения - появление концентрических трещин, трещины заколки, оползневые ступени, валы выдавливания. В пределах формирования отмечается ‘’пьяный лес’’(лес с наклонёнными и изогнутыми стволами деревьев. Такой лес возникает в случае деформаций и смещений грунтов во время роста деревьев). Процесс оползания определяет: 1) Высота склона 2) Крутизна склона 3) Геологическое строение 4) Свойства пород. Породоустойчивость 5) Гидрогеологические условия Причины возникновения 1) Процессы, изменяющие внешнюю форму, высоту склона 2) Процессы, ведущие к изменению свойств горных пород, слагающих склон и их строения 3) Процессы создающие дополнительное давление в верхней части склона 19. Пластичность глинистых пород Пластичность глинистых пород — способность глинистых пород изменять свою форму (деформироваться) под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил. Пластичные свойства глинистых пород зависят от влажности породы, степени дисперсности, минералогического состава, концентрации норового раствора, состава обменных катионов и пр. Пластичная гп характеризуется так называемыми пределами пластичности. В инженерно-геологической практике пользуются показателями верхнего и нижнего пределов пластичности. Верхним пределом пластичности (границей, пределом текучести) называется влажность, при которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние. Нижним пределом пластичности (границей, пределом раскатывания) называется влажность, при которой грунт переходит из пластичного в твердое состояние. Разность между верхним и нижним пределами пластичности называют числом пластичности. По числу пластичности (согласно Строительным Нормам и Правилам) грунты подразделяются на следующие группы: * Глины 17, * Суглинки 17 — 7, * Супеси 7 — 0, * Пески -0. 20. Гидрогеология как наука. Большой и малый круговороты воды. Гидрогеология – наука о водах недр Земли. Объект гидрогеологии – подземные воды, т.е. воды, находящиеся ниже поверхности Земли (дна Мирового океана и водоемов). Гидрогеология – наука о подземной гидросфере, изучающая ее эволюцию, составные компоненты, протекающие в ней процессы, влияние на подземную гидросферу других оболочек Земли, закономерности пространственного распределения скоплений подземных вод, ресурсы, свойства, состав, режим подземных вод в связи с решением строительных, мелиоративных, экологических, поисковых, прогностических и других задач. Людей давно занимал вопрос, почему океаны не выходят из берегов, хотя реки постоянно выносят в них огромные массы воды. Выяснилось, что вода при нагревании может переходить из жидкого состояния в газообразное, стало очевидно, что под воздействием солнечного тепла нагревается поверхность океана и вода постоянно превращается в пар. В природе различают несколько типов круговоротов воды в зависимости от места, где влага испарилась, и где выпали осадки. Выделяют большой (мировой) и малые (океанический и континентальный) круговороты воды. При большом круговороте водяной пар, образовавшийся над морями и океанами, переносится воздушными течениями на континенты, конденсируется там с выпадением осадков, и влага снова попадает в океан в виде стоков. Данный вид круговорота сопровождается изменением качества воды, так как при испарении соленая вода становится пресной, а грязная вода очищается. В процессе малого океанического круговорота водяные пары, сформировавшиеся над океаном, подвергаются конденсации, и в виде осадков возвращаются в океан. Малый внутриконтинентальный круговорот – это конденсация над поверхностью суши испарившейся воды, и последующее выпадение осадков над материками. Конечный этап малого континентального круговорота – также Мировой океан. Скорости транспортировки воды в различных состояниях отличается, так же, как различны временные промежутки расходов воды и время ее обновления. Самая высокая скорость водообмена – в живых организмах (несколько часов). В ледниках полярных областей круговорот воды протекает тысячи лет. Воды Мирового океана полностью обновляются за 2,7 тысячи лет. |