Основные задачи и методы инженерной геологии. Значение инженерной геологии для строительства.

Основные задачи и методы инженерной геологии. Значение инженерной геологии для строительства.

Инженерная геология – наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород (грунтов) в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.

Основные задачи: 1) выбор места наиболее благоприятного в геологическом отношении для строительства данного сооружения. 2) выявление инженерно-геологических условий в целях выбора наиболее рациональных типов и конструкций фундаментов и сооружений, а также технологии производства строительных работ. 3) рекомендация необходимых мероприятий по инженерному улучшению выбранной территории.

Методы: инженерная геология изучает природную геологическую обстановку местности до начала строительства, а также определяет те изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В наши дни ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано без соответствующих инженерно-геологических работ.

Состав, текстуры и структуры метаморфических горных пород.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате метаморфизма. Благодаря движениям земной коры, осадочные и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Состав метаморфических пород

Химический состав разнообразен и зависит в первую очередь от состава исходных пород. Однако составы могут отличаться, из-за метасоматических процессов.

Минеральный состав также разнообразен: они могут состоять из одного минерала, или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, слюдами, пироксенами и амфиболами. Наряду с ними присутствуют типично метаморфические минералы: гранаты, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, скаполит. Характерны, особенно для слабометаморфизованных пород тальк, хлориты, актинолит, эпидот, цоизит, карбонаты.

Текстуры метаморфических пород

· Сланцевая: листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений.

· Полосчатая — чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород.

· Пятнистая — наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.

· Массивная — отсутствие ориентировки породообразующих минералов.

· Плойчатая — когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки.

· Миндалекаменная — представлена более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы.

· Катакластическая — отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.

Типы выветривания, их характеристика.

Выветривание – совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени:

· Физическое или механическое (Селевые потоки, ветер, замерзание воды, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов)

· Химическое (гидролиз и растворение горных пород, гидратация, окисление)

· Биологическое (разрушение породы корнями, рытьё нор животными, высокая роль микроорганизмов)

· Радиационное (разрушение пород под действием радиационного или солнечного излучения; оказывает влияние на остальные типы выветривания)

Продуктом выветривания на дневной поверхности являются курумы - каменные острые глыбы. Продуктами выветривания в определённых условиях становятся щебень, дресва, песчаные и глинистые фракции.

Склоновые процессы.

К склонам относятся участки поверхности с углом наклона >1°.В зависимости от особенностей состава горных пород склоновые процессы имеют различный облик:

1. Оползни – скользящее смещение масс рыхлых горных пород по склону. Оползень может толкать перед собой рыхлые горные породы, из которых у подножья холма образуется оползневый вал.

2. Обвал – это быстрое обрушение крупных глыб или массива горных пород с крутых откосов. Возникает в результате подмыва пород рекой или морем, а также при землетрясениях.

3. Лавины – большие массы снега, обрушивающиеся с горных склонов. Они вовлекают в движение горные породы, слагающие склоны.Лавине предшествуют сильные снегопады и метели.

4. Осыпание – скольжение или скатывание обломков выветрелых горных пород. Обломки в осыпях угловатые, размером от песчинок до глыб более 1 метра.

5. Сель - стремительный поток большой разрушительной силы, состоящий из смеси воды и рыхлообломочных пород, возникающий в бассейнах небольших горных рек в результате интенсивных дождей или бурного таяния снега.

Карст. Суффозия.

Химическое растворение горных пород вызывает в земной коре и на ее поверхности совокупность физико-геологических явлений, называемую карстом.

Карстовые явления развиваются в областях залегания легкорастворимых пород, к которым относятся в первую очередь известняки, гипсы, доломиты, мергели и каменная соль.

Химическое воздействие протекающей воды с породой может усиливаться или ослабляться в зависимости от состава воды и породы.

Процесс карстообразования может начинаться с поверхности в областях питания подземных вод (открытый карст) или же возникать в сравнительно отдаленных подземных областях распространения вод (закрытый карст). При выпадении атмосферной воды на поверхности растворимых пород образуются так называемые карры – желобки, борозды, щели глубиной от нескольких сантиметров до 1–2 м. Такой рельеф называется карровым. При своем движении вода просачивается вниз по трещинам, постепенно расширяя их.

Формы карстового ландшафта переходят одна в другую. При расширении в плоскости воронки (1-50м в диаметре) переходят в долины(200 м в диаметре). Постепенно углубляясь, воронки переходят в увалы и естественные шахты.

Суффозия — вынос мелких минеральных частиц 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 суффозионных воронок, и впадин диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.
Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков, под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных.

БОЛОТА И ЗАБОЛОЧЕННЫЕ ЗЕМЛИ

Болото – это избыточно увлажненный участок суши со слоем торфа, покрытый своеобразной растительностью, различной в отдельных климатических зонах. Болотом называют участок при мощности торфа более 0,5 метров, при меньшей мощности торфа участок называют заболоченными землями (к ним относятся участки, в которых мощность торфа небольшая и корни растений достигают минерального основания).

Различают болота:

· верховые (располагаются на ровных водораздельных пространствах, питаются преимущественно за счет атмосферных осадков, торф беден минеральными веществами).

· низинные (располагаются в долинах рек, на побережьях озер и морей, покрыты травянистой растительностью, имеют минеральное питание, торф хорошо разлагается).

Массовое строительство на заболоченных территориях обычно производят после их осушения, а иногда после планировки отсыпкой или намывом глинистых, песчаных, гравийно-галечниковых или щебеночных пород.

Техногенные грунты

Это естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека.

Классификация техногенных грунтов

Техногенные грунты по способам укладки делят на:

1) Насыпные: формируются из грунтов соседних выемок или за счет материала, доставленного из специально закладываемых котлованов, карьеров к месту строительства. Бывают:

• строительные – грунты насыпей авто- ж/д- дорог, плотин и дамб, под основания сооружений

• промышленные – выработанные породы горно-рудной промышленности, горные выработки

2) Намывные: создаются средствами гидромеханизации с помощью трубопроводов.

• При организованных намывах возникают грунты с заранее заданными свойствами.

• При неорганизованном намыве решаются задачи перемещения грунта для освобождения рабочих площадей.

Грунтовые воды, их режим.

Под грунтовыми водами понимают свободные воды первого от поверхности Земли стабильного водоносного горизонта, залегающего на первом от поверхности водоупорном слое. Верхняя граница зоны насыщения называется уровнем (зеркалом) грунтовых вод. Порода, насыщенная водой, называется водоносным горизонтом, мощность которого определяется расстоянием от зеркала грунтовых вод до водоупора. Она изменяется в пространстве и во времени. Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, вод рек и других поверхностных водоемов.

Грунтовые воды безнапорные со свободной поверхностью. Уровень воды устанавливается по верхней границе их свободной поверхности. Выше уровня грунтовых вод располагается капиллярная кайма.

Зеркало грунтовых вод повторяет рельеф поверхности, и грунтовые потоки движутся от повышенных участков к пониженным участкам, где происходит их разгрузка в виде нисходящих источников (родников) или скрытым способом (под дном рек, озер, морей).

Режим грунтовых вод

В многоводные годы при большом количестве атмосферных осадков уровень грунтовых вод повышается, а в маловодные годы понижается. В результате периодически появляется зона переменного насыщения, находящаяся над зоной постоянного насыщения.

В режиме грунтовых вод определенное значение имеет их взаимодействие с поверхностными водотоками и другими водоемами.

· В районах с влажным и умеренным климатом реки дренируют подземные воды, уровень которых имеет наклон к реке, но во время половодья и паводков происходит отток воды из реки и повышение уровня грунтовых вод.

· В районах с аридным климатом, где количество атмосферных осадков очень мало, уровень грунтовых вод нередко понижается от реки. В этих условиях происходит инфильтрация воды из рек, пополняющая подземные воды.

Основные задачи и методы инженерной геологии. Значение инженерной геологии для строительства.

Инженерная геология – наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород (грунтов) в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.

Основные задачи: 1) выбор места наиболее благоприятного в геологическом отношении для строительства данного сооружения. 2) выявление инженерно-геологических условий в целях выбора наиболее рациональных типов и конструкций фундаментов и сооружений, а также технологии производства строительных работ. 3) рекомендация необходимых мероприятий по инженерному улучшению выбранной территории.

Методы: инженерная геология изучает природную геологическую обстановку местности до начала строительства, а также определяет те изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В наши дни ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано без соответствующих инженерно-геологических работ.