Основы геологии. Контрольная работа по дисциплине Основы инженерной геологии и гидрогеологии
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет» Институт горного дела и строительства Кафедра геоинженерии и кадастра Контрольная работа по дисциплине «Основы инженерной геологии и гидрогеологии» Вариант 19 Выполнил: ст. группы Б350821 Генджаев Рамазан Проверил: ктн, доц. Чекулаев В.В. Тула 2022 СОДЕРЖАНИЕ 1 Тепловое поле земли. Понятие о геотермическом градиенте и геотермической ступени 3 1.1 Тепловое поле земли 3 1.2 ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ СТУПЕНЬ - увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению темп-ры горных пород на 1ОС. В среднем Г. с. равна 30-40 л; в кристаллич. породах в неск. раз больше (до 120-200 м), чем в осадочных. Колеблется в значит, пределах в зависимости от глубины и места (от 5 до 150 м). Для Москвы средняя величина Г. с. равна 38,4 м. Измерение прироста темп-ры горных пород с увеличением глубин их залегания устанавливается геотермическим градиентом. 6 1.3 ГЕОТЕРМИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТ 7 2 Хемогенные горные породы. Их общая характеристика и классификация. 9 2.1 Хемогенные горные породы - это осадочные горные породы, образовавшиеся путем выпадения растворенных веществ из водных растворов. 9 2.2 Их общая характеристика и класификация 9 3 Содержание геологических карт и их значение для прогнозирования и производства строительных работ. 11 4 Типы водоносных горизонтов 15 5 Дренажные устройства для осушения участка строительных работ 24 6 Лабораторное определение прочностных свойств скальных пород 29 Список использованных источников 33 1 Тепловое поле земли. Понятие о геотермическом градиенте и геотермической ступени 1.1 Тепловое поле земли Изучение теплового поля Земли в наше время весьма актуально, т.к. знание характеристик и поведения теплового поля позволяет использовать такой геофизический метод исследования скважин как терморазведка. Геотермическая разведка (терморазведка) объединяет физические методы исследования естественного теплового поля Земли с целью изучения ландшафтов, термического режима земной коры и верхней мантии, выявления геотермических ресурсов, решения поисково-разведочных и инженерно-гидрологических задач. Меньшее применение находят методы искусственных тепловых полей. Тепловое поле определяется внутренними и внешними источниками тепла и тепловыми свойствами горных пород. При терморазведке регистрируют радиотепловое и инфракрасное излучение земной поверхности, измеряют температуру, ее вертикальный градиент или тепловой поток. Распределение этих параметров в плане и по глубине несет информацию о термических условиях и геологическом строении изучаемого района. Основными задачами при изучении данной темы являются исследование основных источников теплового поля Земли и изучение его характеристик. Источники термического поля Земли делятся на внешние и внутренние. Внешним источником термического поля Земли является солнечная радиация. Хотя самое большое количество энергии Земля получает от Солнца, но лишь очень малая его часть проникает вглубь планеты. Остальная часть излучается обратно в пространство. Внешнее тепло проникает в тело Земли лишь на несколько метров. Внутренними источниками теплового поля Земли являются: распад радиоактивных изотопов U, Th, K; гравитационная дифференциация вещества; приливное трение; метаморфизм; фазовые переходы. По мнению большинства учёных основным источником внутреннего тепла Земли является распад радиоактивных элементов. Другие учёные считают основным источником гравитационную дифференциацию вещества. Таблица. Энерговыделение на земле.
Характеристика теплового поля Земли. Внутреннее тепловое поле отличается высоким постоянством. Оно не оказывает влияния на температуру вблизи земной поверхности или климат, так как энергия, поступающая на земную поверхность от Солнца, в 1000 больше, чем из недр. Вместе с тем среднее тепловое воздействие Солнца не определяет теплового состояния Земли и способно поддерживать постоянную температуру на поверхности Земли около 0º С. Фактически же благодаря изменению солнечной активности температура приповерхностного слоя воздуха, а с некоторым запаздыванием и температура горных пород изменяются. Суточные, сезонные, многолетние и многовековые вариации солнечной активности приводят к соответствующим циклическим изменениям температур воздуха. Чем больше период цикличности, тем больше глубина их теплового воздействия. Например, суточные колебания температуры воздуха проявляются в почвенном слое глубиной 1 - 1,5 м. Это связано с переносом солнечного теплового потока за счет молекулярной теплопроводности пород и конвекции воздуха, паров воды, инфильтрирующихся осадков и подземных вод. Сезонные (годовые) колебания вызывают изменения температур на глубинах до 20 - 40 м. На таких глубинах теплопередача осуществляется в основном за счет молекулярной теплопроводности, а также движения подземных вод. На глубинах 20 - 40 м располагается нейтральный слой (или зона постоянных годовых температур). В нем температура остается практически постоянной и в каждом районе в среднем на 3,7º С выше среднегодовой температуры воздуха. Многовековые климатические изменения сказываются на вариациях температур сравнительно больших глубин. Например, похолодания и потепления в четвертичном периоде влияли на тепловой режим Земли до глубин 3 - 4 км. Таким образом, если не учитывать многовековых климатических изменений, то можно считать, что ниже зоны постоянных температур (на глубинах свыше 40 м) влиянием цикличности солнечной активности можно пренебречь, а температурный режим пород определяется глубинным потоком тепла и особенностями термических свойств пород. Ниже нейтрального слоя температура пород повышается в среднем на 3º С при погружении на каждые 100 м. Это объясняется наличием регионального теплового потока от источников внутреннего тепла Земли, поднимающегося к поверхности. Его величину принято характеризовать плотностью теплового потока (или просто тепловым потоком). Среднее значение теплового потока как на суше, так и в океанах одинаково и составляет 0,06 Вт/м², отклоняясь от него не более чем в 5 - 7 раз. Постоянство средних тепловых потоков суши и океанов при резком изменении мощностей и строения земной коры свидетельствует о различии в тепловом строении верхней мантии. Поэтому аномалии тепловых потоков, т.е. отклонения от установленных средних потоков, несут информацию о строении и земной коры, и верхней мантии. Установлено, что основной источник тепла на континентах - энергия радиоактивного распада. Это объясняется большей концентрацией радиоактивных элементов в земной коре, чем в мантии. В океанах, где мощность земной коры мала, основным источником тепла являются процессы в мантии на глубинах до 700 - 1000 км. Радиогенное тепло является основным среди других видов тепловой энергии недр. За время существования Земли оно более чем в 2 раза превысило потери за счет теплопроводности. Тепловой поток определяется не только природой и мощностью источников тепла, но и его переносом через горные породы. Тепло передается посредством молекулярной теплопроводности горных пород, конвекции и излучения. На больших глубинах (свыше 10 км) передача тепла осуществляется в основном за счет излучения нагретого вещества недр и конвекции, обусловленной движением блоков земной коры, расплавленных лав, гидротерм. На меньших глубинах перенос тепла связан с молекулярной теплопроводностью и конвекцией подземными водами. Источники локальных тепловых потоков, вызывающих аномалии температур, разнообразны: наличие многолетнемерзлотных пород, т.е. мощных (до сотен метров) толщ с отрицательными температурами; присутствие пород и руд с повышенной радиоактивностью; влияние экзотермических (с поглощением тепла) и эндотермических (с выделением тепла) процессов, происходящих в нефтегазоносных горизонтах, залежах угля, сульфидных и других рудах; проявление современного вулканизма и тектонических движений; циркуляция подземных, в том числе термальных, вод и др. Роль каждого из этих факторов определяется геологогидрогеологическим строением. Локальные тепловые потоки, как и региональные, зависят не только от наличия источников, но и от условий переноса тепла за счет теплопроводности горных пород и конвекции почвенного воздуха и подземных вод. Тепловое поле Земли доставляет информацию о глубинных температурах, об энергетическом балансе, фазовом состоянии и глубинах до различных горизонтов планеты в целом и её отдельных регионов, о формах теплопередачи внутри Земли. Объём тепловыделения теснейшим образом связан с содержанием радиоактивных элементов. Таким образом, изучение теплового поля Земли предоставляет важнейшую информацию для изучения состава горных пород. Геотермия дает важнейшую количественную информацию для понимания и моделирования геодинамических процессов в геосферах и для оценки энергетики геолого-геофизических проявлений – в этом заключается фундаментальные аспекты изучения теплового поля. 1.2 ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ СТУПЕНЬ - увеличение глубины в земной коре (в метрах), соответствующее повышению темп-ры горных пород на 1ОС. В среднем Г. с. равна 30-40 л; в кристаллич. породах в неск. раз больше (до 120-200 м), чем в осадочных. Колеблется в значит, пределах в зависимости от глубины и места (от 5 до 150 м). Для Москвы средняя величина Г. с. равна 38,4 м. Измерение прироста темп-ры горных пород с увеличением глубин их залегания устанавливается геотермическим градиентом. |