лабораторная работа инженерные изыскания. ИИ РГР для заочников. Методические указания для проведения лабораторных работ и организации самостоятельной работы по дисциплине инженерные изыскания
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Текстуры метаморфических горных пород подразделяются на унаследованные и новообразованные, отражающие специфику метаморфических процессов. В зависимости от метаморфизма выделяют следующие текстуры: директивная (ориентированная) образуются в условиях повышенного давления, среди них распространены сланцеватая (в условиях низких температур, с параллельным расположением мелких таблитчатых или чешуйчатых минералов, когда порода легко раскалывается на тонкие пластинки по плоскостям сланцеватости) и гнейсовая или полосчатая (высокие ступени регионального метаморфизма, имеет отчётливо зернистое сложение уплощёнными и удлинёнными (таблитчатыми) минералами, ориентированными параллельно друг другу); плойчатая (гофрированная) – в условиях медленного деформирования пород со сланцеватой структурой, видны складки, плойки; пятнистая (узловатая) – в полосах видны локальные утолщения, определяемые кучным размещением минералов (пятна, узлы) по общему однородному слою (возможна у гнейсов, сланцев, яшм, мраморов); массивная – отсутствуют закономерности в расположении минералов, характеризуется прочным сложением породы при плотном, связном соединении минеральных зёрен (кварцит); миндадекаменная – представлена более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы; катакластическая – отличается раздроблением и деформацией минералов; 61 волокнистая – характерна для пород, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении; очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зёрнами или агрегатами, обычно выделяющиеся по цвету (очковый гнейс). Физические свойства Цвет (окраска): разнообразен, часто декоративен. Плотность: не имеет большого разброса, т. к. среди них нет пористых разностей (средние значения плотности 2300 - 3000 кг/м³). Блеск Твёрдость Пористость Прочностные и деформационные свойства Устойчивость в сооружениях определяется количеством времени, в течение которого порода сохраняется в городских условиях (мрамор начинает разрушаться через 20 -130 лет, полное разрушение происходит через 100 -1200 лет; кварцит - через 220 -470 лет, полное разрушение происходит через 1600 лет). Водные и химические свойства Водопроницаемость зависит от степени их трещиноватости. Химическая активность - может проявляться у пород, содержащих кальцит, доломит, магнезит и др. (мрамор бурно вскипает при взаимодействии с 10%-ной соляной кислотой HCl). Взаимодействие с водой.С водой реагируют, т.е. растворяются в ней практически те же активные породы, их растворению способствует СО 2 3. Общие свойства Метаморфические горные породы по происхождению вторичны, в большинстве случаев залегают на значительной глубине. Имеют большую мощность. Физико-механические свойства близки к магматическим горным породам, что обусловлено наличием жёстких, преимущественно кристаллизационных связей. Очень плотные (без пустот), отсутствуют окаменелости. Характерна анизотропность свойств, обусловленная их слоистостью, сланцеватостью. Практически водонепроницаемы, лишь некоторые зернистые породы (например, мрамор) растворяются в воде. Чаще всего бывают трещиноватыми, особенно образовавшиеся в результате динамометаморфизма (основная масса трещин ориентирована вдоль сланцеватости). Характерна сланцеватость. В результате выветривания на природных склонах и в бортах искусственных выработок образуются тонкоплитчатые или листоватые весьма подвижные осыпи. Устойчивы к выветриванию мономинеральные породы массивной текстуры и однородной структуры - кварциты и роговики. 62 4. Формы залегания Формы залегания метаморфических горных пород совпадают с формами залегания исходных (магматических или осадочных) горных пород [17]. Так на основе магматических горных пород — форма интрузий или покровов; на основе осадочных пород - пласты. Иногда форма залегания метаморфических горных пород позволяет определить их происхождение. 5. Применение Продукты контактового метаморфизма имеют важное практическое значение, т.к. с ними связаны месторождения полезных ископаемых. В процессе движения земной коры бывают выведены на поверхность, и служат объектом строительной деятельности человека, являются хорошим скальным основанием для зданий и сооружений. Осложнения могут возникнуть в тех случаях, когда они обладают сланцеватостью. При небольших нагрузках опасности для зданий и сооружений не возникает, но если они являются подземными или подпорными, то от строительства на таких участках нередко приходится отказываться, т.к. по плоскостям сланцеватости возможны обвалы. Метаморфические горные породыс древнейших времён используются в строительстве в естественном виде, пройдя лишь поверхностную обработку: штучный камень - кварцит, мрамор и др.; монументальный камень – мрамор; облицовочный камень - мрамор; дроблёный камень – гнейс, кварцит. Многие метаморфические горные породы служат сырьём для изготовления строительных материалов: производство извести – мрамор; производство стекла - с применением мрамора; производство огнеупоров – из кварцитов. Другое применение метаморфических горных пород: в металлургии – железистые кварциты; производство кислотоупоров – кварцит; производство абразивов – кварцит; сельское хозяйство – мрамор; источники ценных элементов - являются рудами вольфрама, олова, меди; поделочные и ювелирные камни – нефрит, лазурит, чароит, яшма и др. 63 6. Метаморфические горные породы Крыма На территории Крыма широко распространены мраморовидные известняки, которые слагают верхние части Главной горной гряды Крымских гор. Наиболее значительные месторождения Гаспринское (ГО Ялта), Балаклавское (Севастополь), Чоргунское (Севастополь), Мраморное (Симферопольский район), Агармышское (г. Старый Крым). Глинистые сланцывстречаются среди пород таврической серии, образуют осыпные (шиферные) склоны. 7. Выполнение работы Для выполнения работы выдаётся три образца метаморфических горных пород из учебной коллекции, заменители эталона твёрдости из шкалы Мооса. По диагностическим признакам метаморфических горных пород определяем название образцов. Определение метаморфических горных пород сводим в табл. 7. Таблица 7. Определение метаморфической горной породы Показатели Образцы №1 №2 №3 Название Происхождение Минеральный состав Структура Текстура Свойства (см.лб.раб.4) Факторы метаморфизма Протолит Форма залегания В Крыму Применение в строительстве Контрольные вопросы 1. Что такое метаморфизм и его виды? 2. Назовите факторы метаморфизма 3. Как называются исходные горные породы? 4. Что такое импактный метаморфизм? 5. Приведите примеры метаморфических горных пород 6. Какие структуры имеют метаморфические горные породы? 7. Какие текстуры имеют метаморфические горные породы; 8. Какие формы залегания имеют метаморфические горны породы? 9. Общие свойства метаморфических горных пород 10. Применение метаморфических горных пород 64 Лабораторная работа №5 ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА Цель работы – построение инженерно-геологического разреза Задачи: усвоить основные термины и понятия; рассмотреть методы инженерно-геологических изысканий дать определение инженерно-геологического разреза; построить инженерно-геологический разрез; описать инженерно-геологический разрез; рассмотреть геологические процессы. Оборудование: таблицы с исходными данными; слайды. Методика проведения построить геологический разрез по данным буровых скважин в заданном масштабе; горные породы показать общепринятыми условными обозначениями; штриховой линией показать уровень залегания подземных вод; описать рельеф и горные породы; рассмотреть возможные экзогенные геологические процессы; сделать вывод о пригодности территории под строительство оформить работу. 1. Определение Инженерно-геологический разрез – изображение геологического строения земной коры на вертикальной плоскости от её поверхности в глубину с указанием мощности, состава, возраста и условий залегания горных пород [8; 12; 13; 17]. На инженерно-геологическом разрезе изображают и такие пласты, которые не имеют выхода на поверхность, но вскрываются буровыми скважинами. При построении разрезов производится увязка пластов, наблюдаемых в отдельных скважинах в единое целое. Инженерно-геологический разрез позволяет наглядно представить геологическое строение изучаемой территории на глубине, условия залегания подземных вод. Имеет важное значение при общей инженерно-геологической оценке районов строительства и отдельных участков, выборе пластов в качестве несущих оснований, изучении режима подземных вод. Инженерно-геологический разрез строится по данным геологических наблюдений, по геологическим картам, по материалам горных выработок, буровых скважин, геофизических исследований. Инженерно-геологические разрезы выполняются в крупных масштабах. Часто для большей наглядности или для уменьшения длины чертежа 65 вертикальный масштаб выбирается более крупный по сравнению с горизонтальным. Рис. 6. Пример построения инженерно-геологического разреза 2. Методика построения По данным пяти разведочных скважин, пробуренных на одной линии на расстоянии 80 м друг от друга, построить инженерно-геологический разрез на отдельном листе формата А3. Исходные данные представлены в прилож. 2. При построении принять: - вертикальный масштаб 1 : 200; - горизонтальный масштаб 1 : 2000. При построении: скважины отмечаются жирными вертикальными линиями; наносятся отметки устьев (точка пересечения стволов скважин с поверхностью земли) и забои (конечные части) скважин короткими площадками, перпендикулярными осям скважин; мощность первого слоя равна глубине залегания его подошвы, для последующего слоя она будет являться кровлей и т.д. Мощность слоёв вычисляется как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоёв; 66 абсолютные отметки подошв слоёв определяем как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя; отметки соседних скважин соединяют от руки плавной линией (если в одной скважине присутствует данная порода, а в соседней отсутствует, это означает, что в интервале между скважинами она выклинивается). Молодые отложения всегда должны залегать выше более древних пород. Элювиальные отложения всегда залегают на коренных породах и подстилают все остальные четвертичные отложения. Чтобы установить старшинство между аллювиальными и делювиальными отложениями, надо проанализировать историю развития рельефа и геологии данного района. Если осадконакопление в долинах рек прекратилось, то делювиальные отложения будут моложе, а при интенсивных современных аллювиальных процессах моложе будут аллювиальные отложения; каждый слой выделяется с использованием условных обозначений (рис.7). глина песок крупный известняк песок мелкий лёсс песчаник мел почвенно- растительный слой мергель щебень суглинок супесь Рис.7. Условные обозначения горных пород На инженерно-геологическом разрезе при наличииподземных вод показывают уровень их залегания. Подземные воды – воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии [4]. По условиям залегания подземные воды подразделяются на: - почвенные – залегают под верхним слоем земной коры; - верховодку – залегают вблизи поверхности земли, приурочены к линзам водоупорных или слабо проницаемых горных пород; 67 - грунтовые – образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном горизонте, залегают ниже верховодки, характеризуются постоянным дебитом, их уровень, как правило, повторяет неровности рельефа, перемещаются в сторону понижения рельефа; - межпластовые (артезианские, напорные) – находятся в водоносном слое, заключены между двумя водоупорными горизонтами, испытывают гидростатическое давление. 3. Описание инженерно-геологического разреза Описание рельефа. Рельефом называется совокупность неровностей земной поверхности. Слагается из положительных и отрицательных форм. Основные формы рельефа представлены на рис. 7. Рис. 8. Основные формы рельефа Указываются максимальная и минимальная абсолютные высоты на инженерно-геологическом разрезе, перепад высот. Анализ горных пород. Описываются горные породы согласно порядку описания (лб. №№ 2,3,4). Залегание подземных вод. Устанавливаются водоносные горизонты, состав горных пород, определяется мощность водоносного пласта как разность отметок его кровли и подошвы; характеризуются условия движения подземных 68 вод (направление, уклон потока). Указывается, какая горная порода является водоупором, какие подземные воды представлены на инженерно- геологическом разрезе. Геологические процессы. Рассматриваются возможные геологические процессы, в том числе: - гравитационные. Оползни - скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести, возникают в каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного: увеличением крутизны склона в результате подмыва водой; ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами; воздействием сейсмических толчков; строительной и хозяйственной деятельностью, проводимой без учёта геологических условий местности. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (например, песчано- гравийными, трещиноватыми известняковыми); - карст – совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами — гипсом, известняком, мрамором, доломитом и каменной солью; - суффозия - вынос мелких минеральных частиц рыхлой горной породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер; - эрозия - разрушение и снос верхних пород ветром (ветровая); потоками воды (водная), у основания склона вследствие уменьшения уклона поверхности и изменения скорости течения эти частицы оседают. В нижних частях склона постепенно будут накапливаться делювиальные отложения; Описываются возможные типы четвертичных отложений: - делювий (от лат., deluo — «смываю») — отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей. Представляют собой скопление рыхлых продуктов выветривания горных пород в нижних частях склонов в виде шлейфа с наибольшей мощностью у основания. Горные породы в верхней части склона разрушаются, в нижней же, напротив, происходит аккумуляция материала. Делювиальный шлейф не является однородным. В его вершине откладывается более грубый материал, ниже – более мелкий, в конце – только пылеватые и глинистые частицы. По мере уменьшения крутизны склона уменьшается скорость течения, и, следовательно, смывается всё более тонкий материал; - пролювий (от лат. proluo – «уношу течением») – отложения временных водотоков в горных районах. Представляют собой рыхлые образования, выносимые временными водными потоками к подножиям возвышенностей. 69 Слагают конусы выноса и образующиеся от их слияния, так называемые, пролювиальные шлейфы. От вершины конусов к их подножию механический состав обломочного материала изменяется от гальки и щебня с песчано- глинистым цементом до более тонких и отсортированных осадков, нередко лёссовидных отложений. Наиболее полно пролювий развит в предгорьях аридных областей, где по периферии области распространения пролювия иногда откладываются алевритово-глинистые осадки временных разливов, образуя такыры, часто загипсованные и засолённые. Иногда к пролювию относят также осадки континентальных (сухих) дельт постоянных, но иссякающих в низовьях рек. С пролювием связаны некоторые типы россыпных месторождений, а также многочисленные нерудные строительные материалы; - элювий (от лат. eluo — «вымываю») — рыхлые продукты выветривания, оставшиеся на месте образования. Формируемые в результате выветривания поверхностных горных пород на месте первоначального залегания или в результате выветривания и последующей аккумуляции его продуктов под действием силы тяжести. Элювиальные отложения формируются на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях. В геологии, элювиалные отложения — это то, что осталось на месте в результате выветривания, а унесенный материал рассматривается как часть другого процесса; - коллювий (лат. colluvio — скопление, беспорядочная груда) — обломочный материал, накопившийся на склонах гор или у их подножий путем перемещения с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести (осыпи, обвалы, оползни) и движения оттаивающих, насыщенных водой продуктов выветривания в областях распространения многолетнемерзлых горных пород. После достижения подошвы склона коллювиальные отложения обычно захватываются реками и ледниками. В зависимости от процесса, вызвавшего накопление, выделяют коллювий обрушения, коллювий оползания (оползни и солифлюкция) и коллювий смывания (делювий); |