Геотехника. Министерство образования и науки республики казакстан
 Скачать 128.44 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАКСТАН Международная Образовательная Корпорация  Геотехника Выполнил: Бекхожа Ж. Группа: ТГВ 19-1 Принял(а): Ельжанов Е,А Взаимосвязь инженерной геологии с другими естественными и техническими и техническими науками. Необходимость знаний основ инженерной геологии для успешного производства строительных работ. 1. Инженерная геология это одна из геологических наук, изучающая верхнюю часть литосферы в связи со строительством различных сооружений. Важнейшими теоретическими и прикладными задачами инженерной геологии являются прогнозирование геологических процессов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека, и разработка мероприятий, обеспечивающих устойчивую эксплуатацию инженерных сооружений в различных геологических условиях. Наиболее полный учет природных условий в строительстве позволяет выбирать наиболее экономичные и технически рациональные варианты зданий и сооружений, обеспечивает высокую их устойчивость, надежную эксплуатацию, создает условия для решения вопросов охраны природной среды. Курс "Основы инженерной геологии" даст возможность студенту более продумано изучать специальные дисциплины, позволит будущему специалисту принимать грамотные, обоснованные решения вопросов, возникающих при строительстве и эксплуатации объектов. Инженерная геология тесно связана с другими геологическими науками, такими как общая, историческая, структурная геология, гидрогеология, петрография и др., с физикой, химией, математикой, с науками строительного цикла. Геология - это наука о строении и истории развития Земли. Возникновение геологии как самостоятельной науки относится к 18 веку. Изначально геологи изучали состав и строение земной коры, расположение в ней раззличных полезных ископаемых и т. д. Однако сейчас перечень вопросов, которые изучает гелогия, вышел за пределы данной области. Хотя по-прежнему геологи занимаются разведкой полезных ископаемых, изучением пород, из которых сложена земная кора, важным объектом исследований являются и процессы, происходящие в недрах, без чего невозможно понять, как происходило развитие Земли в прошлом и чего нам стоит ожидать в будущем. Хотя само слово "геология" происходит от греческих слов "Гео" - "Земля" и "логос" - "знание", т. е. означает "изучение земли", сейчас выделились в геологии выделились и такие разделы, как космология и планетология, которые изучают другие планеты Солнечной системы. Современная геология тесно связана и взаимодействует с другими науками, такими, как физика, химия, биология и т. д. 2.Гидрогеология (от гидро... и геология), наука о подземных водах, изучающая их состав и свойства, происхождение, закономерности распространения и движения, а также взаимодействие с горными породами. Гидрогеология тесно связана с гидрологией, геологией (в т. ч. инженерной геологией), метеорологией, геохимией, геофизикой и др. науками о Земле; опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. Историческая справка. Накопление практических знаний о подземных водах, начавшееся с древнейших времён, ускорилось с появлением городов и поливного земледелия. Искусство сооружения копаных колодцев глубиной в несколько десятков м известно за 2-3 тыс. лет до н. э. в Египте, Средней Азии, Индии, Китае и др. странах. Имеются сведения о лечении минеральными водами в этот же период. В 1-м тыс. до н. э. появились зачатки научных представлений о свойствах природных вод, их происхождении, условиях накопления и круговороте воды на Земле [в Древней Греции - Фалес (7-6 вв. до н. э.), Аристотель (4 в. до н. э.); в Древнем Риме - Лукреций, Витрувий (1 в. до н. э.) и др.]. Изучению подземных вод способствовало расширение работ, связанных с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа и Средней Азии), добычей солёных вод для выпаривания соли путём копания колодцев, а затем бурения (территория России, 12-17 вв.). Возникли понятия о водах ненапорных, напорных (поднимающихся снизу вверх) и самоизливающихся. Последние получили в 12 в. название артезианских (от провинции Артуа во Франции). В эпоху Возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы западноевропейских учёных Агриколы, Палисси, Стено и др. В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путём инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М. В. Ломоносовым в соч. «О слоях земных» (1763). В конце 19 - начале 20 вв. были выявлены закономерности распространения грунтовых вод (В. В. Докучаев, П. В. Отоцкий) и составлена карта зональности грунтовых вод Европейской части России. До середины 19 в. учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину, которая в дальнейшем всё более дифференцируется. В формировании Гидрогеология большую роль сыграли французские инженеры Л. Дарси, Ж. Дюпюи, Шези, немецкие учёные Э. Принц, К. Кейльхак, Х. Хёфер и др., учёные США А. Хазен, Ч. Слихтер, О, Мейнцер, А. Лейн и др., русские геологи С. П. Никитин, И. В. Мушкетов и др. Большую роль в развитии Гидрогеология в России сыграла систематическая геологическая съёмка, производившаяся Геологическим комитетом. После Великой Октябрьской социалистической революции гидрогеологические исследования получили широкий размах. Изучение подземных вод приобрело систематический характер, была создана сеть гидрогеологических учреждений, организована подготовка специалистов-гидрогеологов. Индустриализация страны дала толчок к развитию гидрогеологических исследований для целей централизованного водоснабжения новых городов, крупных заводов, фабрик. За последующие годы сов. Гидрогеология превратилась в многогранную область геологических знаний, в которой начали развиваться многочисленные отрасли: общая Гидрогеология; динамика подземных вод; учение о режиме и балансе подземных вод; гидрогеохимия; учение о минеральных, промышленных и термальных водах; учение о поисках и разведке подземных вод; мелиоративная Гидрогеология; гидрогеология месторождений полезных ископаемых; региональная Гидрогеология Общая Гидрогеология изучает происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными породами. Творческий вклад в эту область Гидрогеология внесли советские учёные А. Ф. Лебедев, А. Н. Бунеев, В. И. Вернадский и др., австрийский геолог Э. Зюсс, учёный США А. Лейн, немецкий гидрогеолог X. Хёфер и др. Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и диагенеза позволило подойти к выяснению истории их формирования и содействовало возникновению в 30-40-х гг. 20 в. новой отрасли общей Гидрогеология- палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох). Гидрогеоломгия (от др.-греч. ?дщс «водность» + геология) -- наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой. В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. взаимодействие подземных вод с горными породам, поверхностными водами и атмосфере. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений. Законченную картину развития Земли можно получить, только изучая слои осадочных пород в различных местах земной поверхности и сопоставляя полученные результаты. В этом и состоит основная задача исторической геологии, главный раздел которой -- наука об исторической последовательности слоев земной коры -- именуется стратиграфией. Эта наука основывается на изучении состава горных пород (литология), а также на исследовании остатков животных и растений, «законсервированных» в горных породах, и на определении абсолютного возраста горных пород, основывающемся на закономерностях распада во времени радиоактивных элементов, содержащихся в этих породах. Геология тесно связана с другими науками о Земле, например с астрономией, геодезией, географией, биологией. Геология опирается на такие фундаментальные науки как математика, физика, химия. Геология является синтетической наукой, хотя в то же время распадается на множество взаимосвязанных отраслей, научных дисциплин, изучающих Землю в разных аспектах и получающих сведения об отдельных геологических явлениях и процессах. Так, изучением состава литосферы занимаются: петрология, исследующая магматические и метаморфические породы, литология, изучающая осадочные горные породы, минералогия - наука, изучающая минералы как природные химические соединения и геохимия - наука о распределении и миграции химических элементов в недрах земли. Геологические процессы, формирующие рельеф земной поверхности, изучает динамическая геология, частью которой являются геотектоника, сейсмология и вулканология. Раздел геологии, занимающийся изучением истории развития земной коры и Земли в целом, включает стратиграфию, палеонтологию, региональную геологию и носит название LИсторическая геология. Есть в геологии науки, имеющие большое практическое значение. Такие, как о месторождениях полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология, геокриология. В последние десятилетия появились и приобретают все большее значение науки связанные с исследованием космоса (космическая геология), дна морей и океанов (морская геология). Наряду с этим есть геологические науки, находящиеся на стыке с другими естественными науками: геофизика, биогеохимия, кристаллохимия, палеоботаника. К таковым относятся также геохимия и палеогеография. Наиболее близкая и разносторонняя связь геологии с географией. Для географических наук, таких как ландшафтоведение, климатология, гидрология, океанография, более всего важны геологические науки, изучающие процессы, влияющие на формирование рельефа земной поверхности и историю образования земной коры всей Земли. 3. Развитие инженерной геологии как науки рассматривается на трех этапах: возникновение новой геологической науки для решения задач геологии инженерно-хозяйственного освоения территорий (1923-1945); формирование трех научных разделов инженерной геологии - грунтоведения, инженерной геодинамики и региональной инженерной геологии (1846-1978); инженерная геология земного шара (с 1979 г.). Дальнейшее развитие отдельных научных направлений инженерной геологии рассматривается в связи с новой парадигмой геологии как науки. История развития комплексных инженерно-геологических изысканий в России Комплексные инженерно-геологические изыскания в нашей стране имеют давнюю историю. На первоначальных этапах в России проводились отдельные исследования грунтов с применением технических средств, явившихся прообразами современных пробоотборников. Имеются, например, сведения об изучении Петром I грунтов дна Каспийского моря, о чем писал офицер морского флота США М.Ф. Мори, всемирно известный исследователь морей: «Честь первой попытки достать образцы морского дна с большой глубины принадлежит Петру Великому. Этот замечательный государь придумал особый зонд для промеров в Каспийском море. Снаряд состоял из пары крючьев и грузила, приложенных таким образом, что при первом ударе о морское дно грузило соскакивало, а крючья возвращались на поверхность с куском захваченной ими земли» [3]. С конца XVIII века все промерные работы, выполняемые русскими мореплавателями, сопровождались отбором проб донных грунтов. На морских картах, помимо указания глубин, помещались сведения о грунтах. Можно считать, что инженерно-геологические изыскания в России начались во второй половине XIX века. Тогда при строительстве железных дорог и промышленных предприятий к решению прикладных задач, связанных с геологией, привлекали таких знаменитых геологов, как К.И. Богданович, А.А. Борисяк, Д.Л. Иванов, А.А. Иностранцев, Л.И. Латугин, Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, А.В. Львов, И.В. Мушкетов, В.А. Обручев, А.П. Павлов, Н.Ф. Погребов, А.Н. Рябинин и др. Работая как изыскатели, геологи применяли различные методы исследований: маршрутные наблюдения, проходку шурфов и шахт, ручное бурение, лабораторные испытания грунтов. Оценка физико-механических свойств грунтов в полевых условиях производилась по характеру и глубине внедрения в них заступа, лопаты, кайла, лома, клиньев, стального сверла. В начале XX столетия при изысканиях железных дорог начали применять прообраз современного статического зондирования -- погружение зонда в мягкие отложения под весом гирь. В 1887 г. появилась книга С. Вагнера «Приложение геологии к инженерному делу», вышедшая в России под редакцией И.В. Мушкетова [2]. В 1903-1911 гг. вопросы прикладной геологии ставились на повестку дня Всероссийских съездов деятелей по практической геологии и разведочному делу. Развернутое в 20-30-х гг. XX столетия строительство гидроэлектростанций, каналов, дорог и промышленных предприятий в СССР потребовало всестороннего изучения условий строительства. (В 1923 году в Петрограде было создано Дорожно-исследовательское бюро, давшее начало «дорожному грунтоведению», проводившее изыскания грунтов во многих регионах Центральной России и др. В его работе участвовали П.А. Земятченский, Н.И. Прохоров, Н.Н. Иванов и др.) Индустриализация и электрификация страны ставили задачи проведения большого количества разнообразных геологических исследований, которые и привели к выделению инженерной геологии как самостоятельной отрасли геологической науки (формально это произошло в 1929 году, когда был учрежден Центральный институт гидрогеологии и инженерной геологии). Для обоснования проектов использовались новые методы исследований. Например, при изысканиях для строительства верхней Свирской плотины проводились полевые опыты на срез в шурфах, а на Камышинском створе были выполнены уникальные сдвиговые испытания на дне камеры кессона. При изысканиях для гидротехнического строительства проводились опытно-фильтрационные работы, велись наблюдения за динамикой подземных вод. На площадках промышленных предприятий в комплексе полевых исследований применялось динамическое зондирование грунтоносом. По данным испытаний выбиралась допускаемая нагрузка на грунты основания. При изысканиях под мостовые переходы проводились испытания одиночных свай и кустов свай. Основоположником инженерной геологии в нашей стране считается Ф.П. Саваренский. Большая заслуга в ее развитии принадлежит также В.А. Приклонскому, И.В. Попову, М.П. Семенову, Н.В. Коломенскому и др. В предвоенные годы инженерно-геологические изыскания пополнились опытными работами по закреплению естественных оснований и по оценке устойчивости пород с помощью взрывов. Во время войны в 1941-1945 гг. инженерно-геологические изыскания не прекратились, но изменился их характер. Война не оставляла времени на длительные исследования, предваряющие строительство. Изучение условий залегания грунтов и их свойств производилось параллельно со строительными работами. Так, по трассе 30-километровой свайно-ледяной железнодорожной переправы через Ладожское озеро во время блокады Ленинграда в 1943 г. было забито 34 000 опытных свай без предварительных инженерно-геологических исследований. При забивке каждой сваи фиксировалось количество ударов на 1 м погружения, а также конечные отказы. На основании полученных данных удалось установить протяженность и мощность слабых ленточных глин, что позволило выделить вдоль трассы участки для забивки свайных опор разных конструкций (применительно к несущим свойствам грунтовых оснований). Работа конструкций свайных опор была проверена опытными нагрузками. Выполненные исследования содействовали постройке переправы в сжатые сроки. После окончания войны инженерно-геологические изыскания получили новый мощный толчок. В связи с восстановлением разрушенного хозяйства потребовалось выполнение изыскательских работ в сжатые сроки. В этот период на строительных площадках стало широко применяться зондирование. Вначале использовалось преимущественно динамическое зондирование, а позже -- и статическое. С конца 1950-х гг. стали развиваться такие методы, как испытания грунтов штампами, на вращательный, кольцевой и поступательный срез, а также прессиометрические испытания. Все в больших объемах стали проводиться испытания натурных свай, а затем и моделей свай. Важную роль стали играть геофизические методы: электроразведка, сейсморазведка, радиоизотопные методы. Появился пенетрационно-каротажный метод, объединивший статическое зондирование с радиоизотопными методами. В послевоенный период были построены совершенно уникальные сооружения: крупные гидроузлы, теплоэлектростанции, атомные станции, объекты оборонного назначения. В ряде городов появились метрополитены. Крупные стройки способствовали дальнейшему развитию инженерно-геологических методов исследований. |