Российская федерация министерство сельского хозяйства РФ
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНАОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА ЭЭиУН МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по геологии Направление подготовки 08.03.01«Строительство» Профиль (программа) подготовки Промышленное и гражданское строительство, Экспертиза и управление недвижимостью, Жилищно-коммунальный комплекс. Форма обучения – очная, заочная. Орел, 2016 2 Краткая аннотация В методических указаниях рассмотрены основные методы определения физических свойств минералов, методика распознания магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Приведены основные методы определения физического состояния песчаных и глинистых грунтов. Библиография – 8 названий. 3 СОДЕРЖАНИЕ № п/п Наименование стр. Введение 4 Показатели состояния минералов и горных пород 1 Лабораторная работа №1. Определение и описание породообразующих минералов 5 2 Лабораторная работа №2. Определение и описание магматических горных пород 11 3 Лабораторная работа №3. Определение и описание осадочных горных пород 14 4 Лабораторная работа №4. Определение и описание метаморфических горных пород 20 Показатели физических свойств грунтов: 5 Лабораторная работа №5. Определение плотности грунта (метод режущего кольца) 25 6 Лабораторная работа №6. Определение влажности грунта 28 7 Лабораторная работа №7. Определение зернового (гранулометрического) состава песчаного грунта и степени неоднородности зернового состава (ситовый метод) 31 8 Лабораторная работа №8. Определение характерных влажностей пылевато-глинистого грунта 34 9 Перечень ГОСТов на испытание грунтов 37 10 Список рекомендуемой литературы 38 4 ВВЕДЕНИЕ «Геология» изучает основные геологические процессы и явления, способствующие образованию различных видов магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Являясь продуктами выветривания верхних слоев атмосферы, породы в процессе инженерной деятельности взаимодействуют со зданиями и сооружениями. Породы, на которые опираются инженерные объекты, называются грунтами. Характерной особенностью грунтов, как природных тел, является их раздробленность (дисперсность), что коренным образом отличает грунты от скальных пород и других строительных материалов. Основная цель лабораторных работ – ознакомление студентов с основными видами горных пород и грунтов и методами определения показателей их физических свойств. Эти показатели позволяют оценить свойства грунтов численными величинами и перейти к выбору наиболее оптимального варианта фундамента. Правила для студентов Перед началом каждой работы необходимо ознакомиться с ее содержанием, порядком выполнения, необходимым оборудованием и материалами, а также заготовить формы для записи результатов испытаний. Работы выполняются под контролем преподавателя. В конце каждого занятия необходимо оформить отчет по выполненной работе, написать вывод и предъявить его преподавателю на подпись. В отчете должны быть приведены цифровые и графические результаты, схемы приборов, краткое описание хода работы и т.д. По окончании занятия студент обязан привести в порядок свое рабочее место. ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД 5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Определение и описание породообразующих минералов Минералами - называются химические соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате различных физико-химических процессов, проходящих в Земле и на ее поверхности. Каждый минерал обладает более или менее постоянным химическим составом и внутренним строением. Минералы изучает наука - минералогия. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть — в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются их составом и внутренним строением, т. е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках, отражающих внутреннее строение минералов, в разных направлениях расстояния между элементарными частицами — атомами, и характер связей между ними различны. Отсюда различны и свойства вещества (кристалла) в разных направлениях. Это явление называется анизотропией — неравносвойственностью кристаллического вещества в разных направлениях. Свойства аморфных веществ зависят только от состава и во всех направлениях статистически одинаковы, т. е. аморфные вещества изотропны. Формы нахождения минералов в природе : Форма нахождения минералов в природе зависит главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки — двойники, либо морфологически четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще скопления минеральных зерен — минеральные агрегаты. Отдельные кристаллы (монокристаллы) и кристаллические двойники возникают в условиях, благоприятных для роста кристаллов. Друзы — разнообразные сростки кристаллов, приросших какой-либо поверхностью к породе. Дендриты представляют собой плоские, в виде пленки, сростки кристаллов, напоминающие ветвящиеся ростки мха. Образуются при кристаллизации в тонких трещинах Конкреции- _________________________________________________________ Оолиты- ______________________________________________________________ Натечные образования_________________________________________________ Кристаллические агрегаты____________________________________________ 6 Основными физическими свойствами минерала являются цвет, цвет черты (цвет его в порошке), прозрачность, блеск, излом, спайность, твердость, плотность и некоторые другие. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ I. СИЛИКАТЫ 1. Полевые шпаты: альбит Na [AlSi 3 O 8 ] анортит Ca [Al 2 Si 2 O 8 ] плагиоклазы ортоклаз микроклин K [AlSi 3 O 8 ] 2. Пироксены: авгит Ca (Mg, Fe, Al) * [(Si,Al 2 ) 2 O 6 ] 3. Амфиболы: роговая обманка Ca 2 Na (Mg, Fe) 4 (Al, Fe) [(Si, Al) 4 O 11 ] 2 * [OH] 2 актинолит Ca 2 (Mg, Fe +2 ) 5 [Si 4 O 11 ] 2 [OH[ 2 4. Слюды: мусковит KAl 2 [AlSi 3 O 10 ] [OH] 2 биотит K (Mg, Fe) 3 [Si 3 AlO 10 ] [OH, F] 2 5 Оливин (Mg, Fe) 2 SiO 4 6. Тальк Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 7. Хлорит Mg 4 Al 2 [Si 2 Al 2 O 10 ] [OH] 8 8. Глинистые минералы: каолинит Al 4 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 монтмориллонит AlMg 2 (OH) 2 [Si 4 O 10 ] * nH 2 O 9. Гидрослюды II. ОКИСЛЫ И ГИДРООКИСЛЫ кварц SiO 2 опал SiO 2 * nH 2 O лимонит 2Fe 2 O 3 * nH 2 O III. КАРБОНАТЫ кальцит CaCO 3 магнезит MgCO 3 доломит CaCO 3 * MgCO 3 IV. СУЛЬФАТЫ гипс CaSO 4 * 2H 2 O Ангидрит CaSO 4 V. СУЛЬФИДЫ пирит FeS 2 VI. ГАЛОИДЫ галит NaCl сильвин KCl 7 ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ Методика пользования определителем Определение минералов удобнее всего начинать с твердости -постоянной величины для большинства минералов, не зависящей от размеров образца или крупности зерен минерала в породе. Все минералы разделены по твердости на семь групп, а в первых шести группах по блеску — на небольшие подгруппы, где каждый минерал имеет собственный номер, против которого указаны наиболее характерные признаки, отличающие его от других. Ход определения минерала примерно следующий: прежде всего, устанавливается его твердость, которая, предположим, оказывается равной 3. Следовательно, минерал относится ко второй группе по твердости, т. е. к группе минералов с твердостью 2—3. Затем определяется блеск минерала. Для этого необходимо найти свежую поверхность скола. Допустим, что блеск минерала стеклянный. Обращаемся к подгруппе 2 (минералы со стеклянным или перламутровым блеском). В этой подгруппе имеется пять номеров 34, 32, 31, 13, 15, каждому из которых присуще то или иное свойство. Например, для №34 характерны зеленый цвет, мелкие зерна и зеленая черта; для № 32 — черный цвет и способность расщепляться на тонкие листочки, для № 31 — светлый цвет способность расщепляться на тонкие листочки, для № 13 — соленость, а для № 15 — вскипание в результате реакции с соляной кислотой. Оказывается, что определяемый минерал не соленый и не расщепляется на листочки, но от действия слабой соляной кислоты на свежую поверхность бурно вскипает. Минерал с подобными свойствами имеет номер 15. Далее следует перейти к табл. 1, где главные породообразующие минералы распределены по минералогическим классам, и под этим номером находим минерал кальцит. Установив все остальные свойства (характеристики) минерала по схеме, приведенной ниже, окончательно убеждаемся в правильности нашего определения. В характеристику минералов входят название, химический состав, твердость, цвет, цвет черты, cпайность и излом, форма кристаллов, плотность, формы нахождения в природе и специфические диагностические свойства. СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ Вид минералов № в табл 1. Минералы с твердостью до 2 включительно 1.1 С металловидным блеском, пачкает руки, не гибок 1.2 Со стеклянным или шелковистым блеском: 1.2.1 спайность весьма совершенная, бесцветный, листочки по спайности гибкие 19 1.2.2 зеленый слюдоподобный, листочки по спайности гибкие 33 1.2.3 С жирным блеском, мыльный на ощупь 28 1.2.4 Матовый, белый, землистый, при намокании в воде пластичен 30 8 2 Минералы с твердостью свыше 2 до 3 включительно 2.1 С жирным блеском на раковистом изломе, желтый 2 2.2 Со стеклянным или перламутровым блеском: 2.2.1 зеленый, мелкие зерна, черта зеленая ................. 34 2.2.2 черный, расщепляется на тонкие листочки ........ 32 2.2.3 светлый, расщепляется на тонкие листочки ... 39 2.2.4 соленый на вкус ................................................ .. 13 2.2.5 вскипает под действием соляной кислоты .... 15 3 Минералы с твердостью свыше 3 до 4 включительно 3.1 С металлическим блеском, золотистый, черта зеленовато- черная…………... 5 3.2 Со стеклянным, шелковистым или перламутровым блеском: 3.2.1 зеленый, пятнистый, волокнистый……………………………………… 29 3.2.2 белый, вскипает в подогретой соляной кислоте……………………….. 16 3.2.3 фиолетовый, зеленый, голубой, прозрачный, кубические кристаллы.……….. 14 3.2.4 белый, голубой, с совершенной спайностью, зернистый……………….. 20 3.2.5 вскипает в порошке под действием соляной кислоты………………… 17 3.2.6 желтовато-бурый, вскипает в подогретой соляной кислоте……………... 18 4 Минералы с твердостью свыше 4 до 5 включительно 4.1 С жирным или стеклянным блеском, желтый и зеленоватый, прозрачный 21 4.2 С матовым или слабым жирным блеском, бурый, непрозрачный, зернистый 22 5 Минералы с твердостью свыше 5 до 6 включительно 5.1 С металлическим или матовым блеском: 5.1.1 черта черная ........................................................ 9 5.1.2 черта желто-бурая .............................................. 12 5.1.3 черта вишнево-бурая ......................................... 8 5.2 С жирным или шелковистым блеском: 5.2.1 блеск тусклый, просвечивает ............................. 11 5.2.2 блеск жирный ..................................................... 40 5.2.3 черта зеленоватая или бурая, спайность совершенная 27 5.3 Со стеклянным блеском: 5.3.1 темно-зеленый, черный, черта серо-зеленая 26 5.3.2 серый, иризирует в си не-голубых и зеленых тонах 39 5.3.3 зеленовато-серый, желтовато-зеленый, черта светлая 36 5.3.4 желтоватый, розовый, мясо-красный, прямоугольные обломки по спайности 35 5.3.5 белый, косоугольные обломки по спайности 37 9 5.3.6 серый, темно-серый, желтоватый, косоугольные обломки по спайности ... 38 6 Минералы с твердостью свыше 6 до 7 включительно 6.1 С металлическим блеском: 6.1.1 кубические золотистые кристаллы, черта темно-серо-зеленоватая, почти черная 3 6.1.2 лучистые сростки тускло золотистого цвета .. 4 6.2 С жирным или стеклянным блеском: 6.2.1 скрытокристаллический, в виде желваков и натечных форм, слабо просвечивает 7 6.2.2 спайность отсутствует, блеск жирный на изломе, стеклянный на гранях, излом раковистый 6 6.2.3 бутылочно-зеленый, мелкие зернд в породе ......... 23 7 Минералы с твердостью свыше 7 7.1 Твердость 7—7,5: 7.1.1 красный, многогранники ................................... 24 7.1.2 зеленый, розовый, черный, столбчатые трехгранные, призматические кристаллы с продольной штриховкой 25 7.2 Твердость 9: 7.2.1 кристаллы боченковидные, штриховка на плоскостях кристалла 10 9 Таблица описания минералов Название минерала Твер- дость Блеск Цвет Черта Спайность Форма кристаллов В каком виде встречается Примечание Кальцит 3 стеклянный Белый, серый, желтый, голубой, прозрачный или просвечив. белая Совершенная Ромбоэдрическая и скаленоэдрическая Образуется при гидротермал. Процессах выветривания и осадконакопления Использование для производства извести, прозрачн. разностей в оптике для изготовления поляризационных приборов Кварц 7 Стеклянный на гранях кристалла, жирный на изломе Черный, белый (молочный), дымчатый, розовый, бесцветный Не дает черноты Спайности нет Удлиненные призматич. кристаллы с пирамидальными окончаниями Образуется при магмат. и гидротерм. процессах; встречается в пустотах пегматитов. В ходе экзоген. процессов формируется при дегидратации и раскристаллизации гелей кремнезема. Использ-е прозрачн. разностей в оптич. произв-ве, радиотехнике, ювелирном деле, массивных – в металлургической, фарфоровой и стеклянной промышленности Сера 1,5 жирный Желтый, зеленоватый, бурый Слабая светло- желтая Несовершенная Усеченная тетраэдрическая, тетрагональная Образуется при распаде сернокислотных соединений в присутствии органических веществ. Выделяется в кратерах вулканов из возгоняющихся паров и сероводорода. Может формироваться при разделении сульфида Использование в резиновой, химической, текстильной (отбеливание тканей) промышленности, медицине, электротехнике Доломит 3,5-4 Стеклянный иногда перламутро вый белый белая Совершен в 3-х направлениях по ромбоэдру Искривленная ромбоэдрическая (встречается редко) сплошные массы Продукт диагенеза известняков при возведении магнезиальных растворов образуется при метаморфизме осадочных пород Использование в качестве флюса в металлургии; строит. материал 10 Гипс 2 Стеклянный с перламутро вым отливом Бесцветный (прозрачный) белый, розовый, желтый, серый белая Весьма совершенная в одном направлении Таблитчатая, пластинчатая, двоинаправлении Химический осадок Использование в строительстве (штукатурка, в полуобоженном виде – алебастр) для скульптурных и лепных работ, в медицине Лимонит 1-5 Матовый, полуметалл ический Ржаво-желтый, бурый, темно-бурый Желтовато- бурая, ржаво- желтая Излом землистый Кристаллов не образует Образуется в коре выветре из других соединений железа, отлагается на дне водоемов. Из растворов различных солей железа при посредстве бактерий. Распространенная железная руда Мусковит 2-3 Стеклянный , перламутро вый Бесцветный с желтоватым, розоватым, зеленоватым или сероватым оттенком белая Весьма совершенная в одном направлении Таблитчатая, пластинчатая Породообразующий минерал магматич. и метаморфич. пород Использование в качестве электроизоляции и тугоплавкого материала Турмалин 7-7,5 стеклянный Зеленый, розовый, бурый, черный, прозрачный Не дает черноты Спайности нет Трехгран. вытянутые призматич. кристаллы с продольной штриховкой Встречается в гранитных породах и пегматитовых жилах, реже в контактово- метаморфических породах Использование в радиотехнике; прозрачные разности – драгоценные камни Серпенти н 3-4 Жирный, восковой, шелковисты й От светло-зеленого, голубоватого до темно- зеленого с желтыми пятнами (напоминает кожу змеи) Белая, зеленоватая Совершенная в одном направлении в волокнистых разностях Волокнистая и пластинчатая, мелкие зерна Продукт гидротермальн. метаморфизма ультраоснов. магматич. горных пород Асбест употребляется для изготовления огнеупорных тканей, картона, прокладок и т.д. Пирит 6-6,5 Сильный металлическ ий Соломенно-желтый, золотистый Зеленовато- черная Несовершенная кубическая Образуется в контактово- метаморфических продуктах, при разложении остатков живых и растений в осадочных породах при гидротермальном процессах Производство серной кислоты 11 |