методичка по геологии. Учебное пособие инженерная геология Лабораторные и практические занятия для студентов очного и заочного форм обучения всех специальностей строительных вузов

• Название: Учебное пособие инженерная геология Лабораторные и практические занятия для студентов очного и заочного форм обучения всех специальностей строительных вузов
• Анкор: методичка по геологии.docx
• Дата: 26.04.2017
• Размер: 10.27 Mb.
• Имя файла: методичка по геологии.docx
• Тип: Учебное пособие; #5504
• страница: 3 из 35

ЗАДАЧИ

1. Дайте характеристику указанных ниже минералов. В состав каких горных пород они могут входить? Приведите примеры.

Варианты	Минералы	Варианты	Минералы
1.1	Анортит, графит	1.11	Тальк, кальцит
1.2	Хлорит, микроклин	1.12	Хальцедон, гранат
1.3	Альбит, гипс	1.13	Лабрадор, доломит
1.4	Глауконит, кварц	1.14	Ортоклаз, монтмориллонит
1.5	Мусковит, сильвин	1.15	Асбест, мусковит
1.6	Лимонит, биотит	1.16	Кремень, ангидрит
1.7	Авгит, каолинит	1.17	Галит, кварцит
1.8	Роговая обманка, галит	1.18	Гематит, ортоклаз
1.9	Опал, оливан	1.19	Сера, лабрадор
1.10	Пирит, ангидрит	1.20	Тальк, монтмориллонит

Пример ответа 1.1: Анортит Са[Al₂Si₂O₈] (кальциевый основной плагиоклаз) по химическому составу относится к группе полевых шпатов класса силикатов. Преобладают белый, серый, голубоватый, желтоватый и другие светлые тона, зависящие от примесей. Характеризуется твердостью 6..6,5, стеклянным блеском, совершенной или средней спайностью по двум направлениям под углом 87^о, отсутствием черты или её белым цветом. Образуется анортит при кристаллизации основной магмы. Встречается в виде мелких кристаллов и зернистых масс в основных магматических породах (габбро, базальт, диабаз).

Графит (С) относится к классу самородных элементов. Характеризуется твердостью 1, стально-серым до черного цветом, металловидным жирным (иногда матовым) блеском, серовато-черной блестящей чертой, совершенной спайностью в одном направлении, мелкозернистым изломом. На ощупь графит жирный, пачкает руки, пишет на бумаге, растирается пальцами в черную пыль. Огнеупорен и кислотоупорен, проводит электричество. Образуется в процессе контактового и регионального метаморфизма осадочных карбонатных и органических отложений. Встречается в метаморфических породах в виде сплошных чешуйчатых, плотных аморфных или землистых масс, а также в виде включений в мраморах, гнейсах, слюдяных и других кристаллических сланцах, гранулитах.
2. В состав каких горных пород входят перечисленные минералы в качестве породообразующих? Дайте сравнительную оценку их устойчивости при выветривании и растворении

Варианты	Минералы	Варианты	Минералы
2.1	Альбит, лимонит	2.6	Мусковит, галит
2.2	Лабрадор, серицит	2.7	Гипс, роговая обманка
2.3	Сильвин, ортоклаз	2.8	Кальцит, биотит
2.4	Хлорит, микроклин	2.9	Глауконит, кварц
2.5	Ангидрит, авгит	2.10	Оливин, доломит

Пример ответа 2.1: Альбит (натровый плагиоклаз) относится к группе полевых шпатов класса силикатов. Образуется при кристаллизации кислой или средней магмы и в процессе гидротермальной метаморфизации силикатных и алюмосиликатных минералов. В воде практически нерастворим. При выветривании относительно устойчив, однако значительно менее чем кварц. Входит как главный породообразующий минерал в состав ряда магматических (граниты, липариты, гранодиориты и др.), осадочных (пески, песчаники) и метаморфических (гнейсы) пород. Встречаются зернистая сахаровидная и листоватая разности.

Лимонит (бурый железняк) относится к классу гидроксидов. Образуется при химическом выветривании других железосодержащих минералов (пирита, гематита, магнетита, сидерита и др.) и в результате отложения водных соединений железа на дне водоемов (болот, озер, мелководных частей морей). В процессах образования лимонита участвуют бактерии. В воде практически нерастворим. Весьма устойчив при выветривании. Встречается в виде оолитов, конкреций. Плотных натечных, землистых и пористых масс в осадочных породах (песчаниках, глинах, суглинках и др.).
3. Какие из перечисленных минералов являются главными породообразующими магматических, осадочных и обоих классов горных пород? Приведите примеры.

Вари-анты	Минералы	Вари-анты	Минералы
3.1	Халцедон, кварц, оливин	3.4	Гипс, роговая обманка, авгит
3.2	Лабрадор, мусковит, кальцит	3.5	Микроклин, опал, авгит
3.3	Ортоклаз, каолинит, биотит	3.6	Лимонит, доломит, плагиоклаз

Пример ответа 3.1: Оливин является главным породообразующим минералом магматических ультраосновных (перидотитов, дунитов), халцедон – осадочных (конгломератов, песчаников и др.), кварц – как магматических кислых (гранитов, липаритов), так и многих осадочных горных пород (песков, суглинков и др).
4. Из числа названных ниже минералов выделите растворимые в воде. Расположите их в порядке возрастания растворимости.

Вари-анты	Минералы	Вари-анты	Минералы
4.1	Кварц, каолинит, галит, кальцит	4.5	Кварц, пирит, галит, кальцит
4.2	Мусковит, гипс, доломит, опал	4.6	Гематит, кальцит, гипс, пирит
4.3	Кремень, лимонит, ангидрит, галит	4.7	Доломит, кальцит, ангидрит, галит
4.4	Биотит, графит, доломит, гипс	4.8	Ортоклаз, галит, асбест, кальцит

5. Назовите магматическую горную породу указанного генетического типа и дайте ее характеристику.

Варианты	Генетический тип горной породы	Варианты	Генетический тип горной породы
5.1	Глубинная кислая	5.6	Вулканическая
5.2	Жильная кислая	5.7	Излившаяся кислая
5.3	Глубинная средняя	5.8	Глубинная ультраосновная
5.4	Излившаяся средняя	5.9	Излившаяся основная
5.5	Глубинная основная

Пример ответа 5.1: Гранодиорит – магматическая глубинная кислая порода, образовавшаяся в результате медленного остывания и кристаллизации магмы под высоким давлением. Это обусловило полнокристаллическую крупно-, средне- и мелкозернистую структуру и массивную, иногда пятнистую структуру. Минеральный состав (%): полевые шпаты – до 65, кварц – 20-25, темные минералы (биотит, роговая обманка) – 15-20. Гранодиориты занимают промежуточное положение между гранитами и диоритами. Окраска светлая, но темнее, чем у гранитов, что объясняется повышенным содержанием биотита и роговой обманки. Цвет серый, розовый, красный, коричневатый и др. В сохранном состоянии гранодиориты отличаются высокой прочностью и плотностью.

6. Поставьте в соответствие метаморфическим породам те осадочные или магматические, из которых они могли образоваться. Укажите вид метаморфизма, характер происшедших изменений и дайте характеристику одной из метаморфических пород.

Варианты	Горные породы	Варианты	Горные породы
6.1	Талькит, гранит, дунит, слюдистый сланец	6.5	Сиенит, хлоритовый сланец, мрамор, известняк
6.2	Песчаник, филлит, алевролит, кварцит	6.6	Роговик, тальковый сланец, известняк, диорит
6.3	Аргиллит, скарн, слюдяной сланец, доломит	6.7	Доломит, амфиболит, мрамор, габбро
6.4	Гнейс, гранит, кровельный сланец, аргиллит	6.8	Глина, песчаник, гнейс, роговик

Пример ответа 6.1: Слюдистый сланец может быть продуктом среднетемпературного регионального метаморфизма гранитов. В процессе метаморфизации частично изменяется минеральный состав (существенно уменьшается содержание полевых шпатов за счет увеличения содержания слюд – мусковита, биотита), происходит рассланцевание породы, коренным образом меняется текстура (из массивного – сланцеватая) и структура (становится чешуйчатой).

Минеральный состав: биотит, мусковит, роговая обманка. Цвет меняется от серого до зеленовато-серого. Устойчив к химическому выветриванию.
7. Из числа указанных пород выделите магматические, осадочные и метаморфические породы. Дайте характеристику одной из осадочных пород, укажите применимость в строительной деятельности человека.

Варианты	Горные породы
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8	Гранит, гипс, песок, известняк, мергель, суглинок Известняк, аргиллит, базальт, сланец, мрамор, глина Доломит, глина, алевролит, гипс, ил, песок Глина, ангидрит, трахит, доломит, каменная соль Кварцит, сиенит, известняк, каменная соль, супесь Гнейс, мрамор, диабаз, ангидрит, глина, гравий Известняк, суглинок, порфирит, мергель, гипс, торф Опока, известняк, габбро, каменная соль, кварцит, глина

Пример ответа 7.1: Гранит относится к магматическим породам, к осадочным породам относятся– песок, суглинок, гипс, известняк мергель.

Суглинок относится к глинистым (частицы менее 0.005 мм) связным осадочным горным породам, содержит кварц, полевой шпат, глинистые минералы, гидроокислы железа. Цвет – буровато-коричневый, структура – алевритовая, текстура – массивная, слоистая, пористая. Суглинок прочный в сухом состоянии, но менее чем глина, при увлажнении пластичный. Применяется для изготовления кирпича и в силикатной промышленности. Суглинки, обладающие лессовидностью, являются просадочными грунтами.
8. Из числа названных ниже горных пород выделите растворимые в воде. Расположите их в порядке возрастания растворимости.

Вари-анты	Горные породы	Вари-анты	Горные породы
8.1	Гранит, гипс, песок, известняк, мергель, суглинок	8.5	Кварцит, сиенит, известняк, каменная соль, супесь
8.2	Известняк, аргиллит, базальт, сланец, мрамор, глина	8.6	Гнейс, мрамор, диабаз, ангидрит, глина, гравий
8.3	Доломит, глина, алевролит, гипс, ил, песок	8.7	Известняк, суглинок, порфирит, мергель, гипс, торф
8.4	Глина, ангидрит, трахит, доломит, каменная соль	8.8	Опока, известняк, габбро, каменная соль, кварцит, глина

3. Горные породы как грунты.
Физические свойства грунтов
Грунтами называются горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие многокомпонентную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Грунты изучает наука грунтоведение.

Преобладающее значение в грунтоведении имеет изучение свойств рыхлых (крупнообломочных и песчаных) и глинистых пород. Это объясняется тем, что массивные твердые горные породы (скальные грунты) обладают жесткой связью между зернами и с инженерно-строительной точки зрения оказываются в большинстве случаев достаточно прочными, не вызывающими опасений в отношении устойчивости зданий и сооружений. Рыхлые и глинистые горные породы (грунты) характеризуются отсутствием жесткой связи между частицами и обладают непостоянными физико-механическими свойствами

Цель данной работы ― ознакомление с методикой лабораторных способов определения физических характеристик грунтов.

Задачи работы:

1. 
   определение основных физических характеристик грунтов;
   
2. 
   вычисление производных физических характеристик грунтов.
   

Физические свойства грунтов зависят от соотношения твердых частиц, жидкости (воды) и газа; гранулометрического и минералогического состава.

Следует выделить три основные физические характеристики грунта: плотность грунта ; влажностьW и плотность частиц грунта _S.

Основными они называются потому, что определяются только экспериментальным путем и служат для расчета других, так называемых производных характеристик. К последним относят: пористость; коэффициент водонасыщения S_r и др.

Основные и производные характеристики применяются для оценки свойств любых грунтов: скальных, полускальных, дисперсных.

Имеются характеристики, применяемые для классификации только глинистых грунтов: влажность на границе текучести W_L , влажность на границе раскатывания W_p, число пластичности I_р и показатель текучести I_L.

Физические характеристики используются для классификации грунтов, для выполнения расчетов, для косвенной оценки прочностных и деформационных свойств.

Методы лабораторного определения физических характеристик определены в ГОСТ 5180-84. Классификация грунтов по физическим характеристикам производится по ГОСТ 251000-95.
Организация исследования

Работу выполняет бригада из 4-5 студентов. 2 человека определяют свойства песчаного грунта, 2-3 человека – глинистого. Исследуются грунты нарушенной структуры. Один студент выполняет все работы, связанные с взвешиванием. Одновременно производятся все расчеты. Результаты сразу же показываются преподавателю. При серьезных ошибках работа переделывается.
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ МЕТОДОМ РЕЖУЩИХ КОЛЕЦ
Плотность грунта определяется из соотношения:

=,г/см³ (3.1)
где m – масса грунта, г; V – объем грунта, см³.

Плотность грунта зависит от пористости, влажности, минералогического состава и может находиться в пределах от 1,3 до 2,2 г/см³.

Для определения плотности чаще всего применяют метод режущего кольца. Суть его заключается в том, что кольцо известного объема V врезается в грунт, а затем путем взвешивания определяют массу m грунта, заключенного в кольце.
Порядок работы.
а). Определить массу режущего кольца m₁.

б). Определить объем режущего кольца по формуле:

V= (3.2)

где d – внутренний диаметр кольца, см; h – высота кольца, см. Размеры кольца замеряют с точностью 0,01 см.

в). Поверхность грунта (монолита) выровнять ножом с прямым лезвием. На поверхность поставить кольцо острым краем вниз. Придерживая кольцо рукой, вырезать столбик грунта под кольцом несколько большего диаметра, чем диаметр кольца. Насадить кольцо на столбик, слегка нажимая на кольцо и не допуская перекосов. Поверхность грунта должна слегка выступать над верхним концом режущего кольца. Грунт ниже кольца подрезать “на конус” и кольцо извлечь из грунта. Избыток грунта, выступающий из кольца, срезать вровень с краями кольца. Кольцо положить на стол, на стекло. Торцы тщательно зачистить, а мелкие раковины зашпаклевать грунтом.

г). Наружную поверхность кольца тщательно очистить от грунта. Определить массу кольца с грунтом и стеклом m₂ . Массу стекла m₃ определить заранее.

д). Определить плотность грунта по формуле:

, г/см³ (3.3)

е). Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Вид грунта	Объем кольца, V, см3	Масса, г			Плотность , г/см3
		Кольца, m1	Кольца с грунтом и стеклом, m2	Стекла, m3
1	2	3	4	5	6
Песчаный
Глинистый