Основы инженерной геологии


Соотношение таксонометрических единиц. Таблица 1



страница2/6
Дата09.08.2019
Размер1.44 Mb.
#126978
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6

Соотношение таксонометрических единиц. Таблица 1





Расчленение толщи пород

группа

система

отдел

ярус

Соответствующий отрезок времени

эра

период

эпоха

век

Каждой таксонометрической единице шкалы присвоены свои буквенные и цифровые индексы и строго определенный цвет для любой геологической карты мира (приложение).



1.4. Минералы и горные породы.

Горные породы, слагающие земную кору, представляют собой агрегаты, сложенные теми или иными минералами.

Минералами называют сравнительно однородные по химическому составу соедине­ния, образовавшиеся в результате сложных физико-химических процессов в недрах Земли или на ее поверхности. Минералы могут быть твердыми (кварц, роговая обманка), жидкими (самородная ртуть) и газообразными (сероводород, метан). Подавляющее большинство твердых минералов являются кристаллическими образованьями и лишь незначительная их часть – аморфными. Минералы, находящиеся в кристаллическом состоянии, в природе чаще всего встречаются в виде агрегатов (скоплений зерен) неправильной формы и значи­тельно реже - в виде правильных многогранников – кристаллов. Размеры минеральных индивидов могут быть от больших, масса которых несколько тонн (полевой шпат, кварц), до мельчайших зернышек, видимых только в микроскоп. Большинство минералов встре­чаются именно в виде мелких и мельчайших зернышек, образуя зернистую структуру магматических, осадочных и метаморфических горных пород.

В природе встречается около 4000 минералов и каждый из них имеет определенное строение и обладает присущим ему комплексом физических свойств (твердость, удельный вес, спайность, магнитность и др.), влияющих на инженерно-геологические (строитель­ные) свойства горных пород геологической среды.

Наиболее распространенной является химическая классификация минералов:

I - самородные элементы - золото Аu, сера S и др.

II - окислы (оксиды) - кварц SiO2, корунд Al2O3и др.

III - гидроокислы (гидроксиды) - опал SiO2 Н2О, лиманит 2Fe2O3nH2O и др.

IV - сульфиды - соли сероводородной кислоты - пирит FeS2, галенит РbS и др.

V - сульфаты - соли серной кислоты - гипс СаSO42Н2О, барит ВаSO4 и др.

VI - галоиды - соли соляной, фтористоводородной и др. кислот - галит NаС1, флюорит СаF2 и др.

VII - силикаты - имеют сложный химический состав, но обязательно в своей структре кремнекислородный тетраэдр [SiO4]-4 и в зависимости от сочетания с другими элемен­тами выделяют подклассы и группы:



  • цепочечные - авгит и др.,

  • островные - оливин и др.,

  • ленточные - роговая обманка и др.,

  • листоватые - слюды: мусковит, биотит, глинистые минералы: каолинит, монтмо­риллонит и др.,

  • каркасные - ортоклаз, лабрадор и др.

Существуют и другие классификации минералов.

Горные породы земной коры могут быть мономинеральными, т. е. состоять из одного минерала (мрамор, дунит) или полиминеральными, состоящими из нескольких породооб­разующих минералов (гранит, габбро). Горная порода образуется в своеобразных геологи­ческих условиях, которые и определяют ее минералогический состав, форму залегания структуру и текстуру.

По своему происхождению все горные породы разделяют на три большие группы, ко­торые одновременно отражают их генезис и важнейшие петрографические особенности.


  • магматические, связанные с процессами магматической деятельности;

  • осадочные, связанные с экзогенными процессами, т. е. процессами внешней дина­мики Земли;

  • метаморфические, образующиеся в результате преобразования магматических и осадочных пород.

Магматические горные породы.

Магматические горные породы образуются в результате остывания и кристаллизации магмы Магма - это огненно-жидкий расплав-раствор, содержащий различные элементы, их окислы и летучие компоненты (фтор, хлор, воду, углекислоту и др.). В процессе кри­сталлизации магмы происходит перераспределение компонентов. Если образующиеся кристаллы удаляются из магматического очага, например, опускаются в более глубокие горизонты или всплывают в верхние, состав магмы будет постепенно меняться и из нее будут кристаллизоваться различные горные породы. Большую роль при образовании раз­личных по составу горных пород играют процессы ассимиляции-захвата и расплавления магмой пород на контакте с очагом. На конечной стадии кристаллизации магмы остаточ­ные перегретые магматические расплавы и растворы, обогащенные летучими компонен­тами по трещинам проникают в окружающие породы и дают начало пегматитовым, гидроитермальным и иневматометовым процессам минералообразования. При застывании магмы на большой глубине при медленном падении температуры и давлении происходит полная раскристаллизация интрузивных (глубинных) магматических пород. Гранит, габб­ро, диорит и др. имеют полнокристаллическую (зернистую) структуру и массивную тек­стуру. Формы залегания интрузивных пород: ватолит, лакколит, силы, дайки и др. (рисунок 3).

Р
исунок 3. Формы залегания интрузивных тел: а – батолит;
б – лакколит; в – силы; г – дайка.




При прорыве магмы по трещинам к поверхности Земли, магма теряет часть летучих соединений, переходит в состояние лавы и при быстрой смене давления и температуре застывает на поверхности или вблизи её, образуя эффузивные (излившиеся) породы базальты, диабазы порфириты и др. Имеют скрытно-кристаллическую или порфировую структуру и массивную или шлаковую структуру. Формы залегания: потоки, покровы, конусы и др. (рисунок 4.)

Рисунок 4. Формы залегания эффузий.

Покровы (а), потоки (б), некки (в), сомма (г),

конусы (д), на поверхности и в разрезах.



Схема классификации магматических пород Таблица 2


Группы пород.

Минералогический состав


Интрузивные

породы


Эффузивные породы

Кайно
типные

(молодые)



Палеотипные

(древние)



Ультракислые и кислые

SiO2 > 65%



Палевые шпаты (ортоклаз), кварц

Пегматит

Липарит



Кварцевый

порфир

Полевые пшаты, кварц, слюда


Гранит

Средние SiO2 = 52 - 65%


Полевые шпаты (ортоклаз, плагиоклазы), кварц, слюды, роговая обманка, биотит

Сиенит

Трахит

Ортоклазовый

Порфир


Полевые шпаты (плагиоклаз), роговая об­манка, авгит, биотит

Диорит

Андезит

Порфирит

Основные

SiО2 = 45 - 52%



Полевые шпаты, авгит, биотит.

Габбро

Базальт



Диабаз



Лабрадор

Лабрадорит

Ультраосновные

SiО2, < 45%



Авгит

Пироксенит







Оливин, авгит

Перидотит





Оливин

Дунит





Вулканогенные

Стекло, преимущественно кислого состава

Обсидиан


Трещиноватость магматических пород.

а) Первичная трещиноватость отдельности образуется в процессе остывания и кристаллизации магмы. Наиболее часто встречаются трещиноватости – матрацевидная, столбчатая (базальты), шаровидная (диабазы). Трещины отдельности проявляются при выходе породы на поверхность, при выветривании или взрыве.

б) Вторичная трещиноватость проявляется в виде тектонических трещин в процессе горообразования и выражает направление стресса. Кроме того, к вторичным относят пер­вичные и тектонические трещины, расширенные процессами выветривания.

Трещиноватость пород повышает скорости выветривания пород, способствует более глубокому их проникновению, снижает декоративные и прочностные характеристики магматических пород и требует исследований свойств не только в отдельных образцах, но и в массиве.



Осадочные породы.

В образовании осадочных пород (литогенезе) можно выделить следующие стадии:



  • образование исходного материала при разрушении магматических, метаморфических или ранее образовавшихся осадочных пород в ходе процессов выветривания, абразии, эрозии, корразии, суффозии и др., а также при извержении вулканов.

  • Перенос материала в воде или на суше (транспортирование) в виде растворов, облом­ков или пыли.

  • Накапливание (седименитогенез) в водоемах или на поверхности Земли осадка в виде эоловых форм рельефа, морских, озерных или речных террас, ледниковых морен и др.

  • Преобразование осадков в осадочную горную породу (диагенез) при уплотнении, вы­падении из растворов и кристаллизации, окисления, гидратации, восстановления в рых­лых осадках.

  • Изменение осадочной породы (катагенез) до начала метаморфизации или начала вы­ветривания.

При генетической классификации осадочных пород (таблица 3) выделяют группы:

  • обломочные - осадки механического происхождения, которые по размеру обломков разделяют на глубокообломочные, песчаные, пылеватые и глинистые, рыхлые и сце­ментированные;

  • Химические осадки формируются на дне водоемов в результате выпадения веществ из истинных водных растворов, а также являются отложениями подземных вод;

  • Органогенные осадки образуются за счет накопления продуктов жизнедеятельности организмов морских, реже пресноводных беспозвоночных;

  • Смешанные осадки - имеют сложный состав и содержат в разных соотношениях об­ломочный, органогенный и химический материал;

Схема классификации осадочных пород. Таблица 3.



Группа пород

Название породы

Главные

минералы


Преобладающие структуры

Преобладающие текстуры

Осадки механи-ческого происхожде-ния.

Глина, аргиллит

Глинистые минералы.

Пелитовая.

Беспорядочная, слоистая.

Лесс, алеврит, алевролит.

Полиминеральный.

Алевритовая.

Беспорядочная, слоистая.

Песок, песчаник

Полиминеральный.

Псаммитовая.

Беспорядочная, слоистая.

Галька, гравий, валуны, щебень, дресва, глыбы, конгломерат, брекчия.

Полиминеральный.

Псефитовая.

Беспорядочная.

Химические осадки.


Известняк.

Кальцит.

Оолитовая, пелитовая.

Массивная.

Известковый туф.

Кальцит.

Скрытокристаллическая

Пористая.

Каменная соль.

Галит, сильвин.

Полнокристаллическая

Массивная.

Гипс.

Гипс.

Полнокристалличе­ская

Массивная.

Ангидрит.

Ангидрит.

мелко- и среднекристаллическая

Массивная, слоистая.

Доломит.

Доломит.

Пелитовая, тонкозернистая

Массивная, реже слоистая.

Органо-
генные осадки.

Известняк плотный.

Кальцит.

Полнокристал
лическая, скрытокри-сталлическая

Массивная, полосчатая.

Известняк-ракушечник.

Кальцит.

Биоморфная.

Пористая.

Мел.

Кальцит, примеси глинистых минералов.

Пелитовая.

Пористая.

Кремнистые (опока, трепел, диатомит).

Кварц (опал).

Пелитовая. Скрытокристаллическая

Пористая.

Смешанные.



Мергель.

Кальцит, глинистые минералы.

Пелитовая.

Сливная.

Боксит.

Алюмосиликатные минералы

Псефитовая, оолитовая

Беспорядочная.


Формы залегания осадочных пород.

Для осадочных образований первичной формой залегания является слой или пласт. Это геологическое тело, сложенное однородной породой, ограниченное двумя поверхно­стями - верхней (кровлей) и нижней (подошвой). Каждый слой характеризуется мощно­стью. Различают истинную, вертикальную и горизонтальную мощность (рисунок 5).



Рисунок 5. Мощности

1 - горизонтальная, 2 - вертикальная,


3 – истинная, 4 – элементы залегания.
Положения слоя в пространстве определяется его элементами залегания - простирани­ем и падением. Простирание - линия пересечения слоя с горизонтальной плоскостью, по­ложение которой относительно стран света определяется азимутом простирания. Падение - наклон слоя к горизонтальной поверхности, величина наклона - угол падения (рис. 5).

Слои, имеющие одинаковые элементы залегания, составляют пачку согласно зале­гающих пород. Одна пачка слоев относительно другой может залегать несогласно по ли­нии несогласия Несогласие может быть угловое, стратиграфическое, тектоническое и др видов (рисунок 6).




Рисунок 6. Линия углового несогласия I – I.




При уменьшении мощности слоя говорят о его выклинивании. При выклинивании в нескольких направлениях образуется линза (рисунок 7).

Рисунок 7. Формы залегания.

1 - выклинивание слоя, 2 - линза,
3 - пропласток, 4 – переслаивание.
Вертикальную частую смену слоев называют их переслаиванием, небольшой прослой другой породы в общем массиве - пропластком.

Поверхностная толща литосферы на 75% сложена из осадочных пород, которые чаще всего и являются основанием и средой сооружения. При инженерно-геологической оценке осадочных пород характеризуют залегание, минералогический состав, инженерно-геологические (строительные) свойства каждого слоя на всю глубину влияния сооруже­ний.


Метаморфические горные породы

Попадая в физико-химические условия, отличные от тех, в которых она образовалась, порода начинает приспосабливаться к новым условиям путем изменения минерального состава, структуры и текстуры без изменения валового химического состава, либо с его изменением за счет приноса или выноса вещества. Такой процесс называют метаморфи­ческим.

Основными факторами, вызывающими метаморфизацию горных пород, являются температура, давление и химические активные вещества, растворы и газы. Процессы ме­таморфизации протекают с сохранением твердого состояния системы, без существенного расплавления породы.

Преобразованию (метаморфизму) могут подвергаться любые горные породы - магма­тические, осадочные и ранее образовавшиеся метаморфические.

В зависимости от преобладающих факторов метаморфизма различают:

- Региональный метаморфизм - проявляется на значительных площадях при погруже­нии обширных участков литосферы на глубины, характеризуется высокими давления­ми и температурами Образуются гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, реже -мрамор и мраморизированные известняки.

Контактовый метаморфизм - это процесс изменения горных пород на контакте ин­трузивных тел с вмещающими породами. Здесь породы подвергаются воздействию высо­ких температур и химических веществ, входящих в состав магмы. Наиболее распростра­ненными породами являются роговики, мрамор

- Динамометаморфизм (катакластический) - проявляется при различных тектониче­ских процессах, обусловливающих возникновение направленного давления. Породы при­обретают сланцеватость, подвергаются механическому дроблению. Имеют различную степень сцементированности (брекчии).

Минералогический состав см. табл., формы залегания реликтовые, т. е. унаследован­ные от исходных пород.

При инженерно-геологической оценке метаморфических пород как ( ды сооружений особое внимание обращают на степень метаморфизации, сланцеватость и выветрелость, а для пород с массивной текстурой (мрамор, кварциты и др.) - на степень раздробленности, трещиноватость и выветрелость



1.5. Грунтоведение.
Грунты. Классификация.
Грунт -горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой много­компонентную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной дея­тельности человека. Грунты могут служить:

  • материалом основания зданий и сооружений;

  • средой для размещения в них сооружений;

  • материалом самого сооружения.

Согласно ГОСТ 25100 - 95 "Грунты", установлена обязательная классификация грунтов, термины и определения при производстве инженерно-геологических изысканий, проектирова­нии и строительстве. Классификация включает таксонометрические единицы - класс, группа, подгруппа, тип, вид, разновидность, выделяемые по группам признаков.

Класс природных скальных грунтов - грунты с жесткими структурными связями (кристал­лизационными и цементационными) - магматические, метаморфические, осадочные породы.

Класс природных дисперсных грунтов - грунты с водно-коллоидными и структурными ме­ханическими связями: связные – глинистые грунты; несвязные - пески, крупнообломочные грунты.

Класс мерзлых природных грунтов - грунты с криогенными структурными связями.

Класс техногенных (скальные, дисперсные и мерзлые) грунтов - грунты с различными структурными связями, образовавшиеся в результате деятельности человека.

В классе выделяются группы – по характеру структурных связей (с учетом их прочности), подгруппы – по происхождению и условиям образования; тип – по вещественному составу (с учетом показателей свойств и размерам частиц), разновидности – по количественным показате­лям вещественного состава, свойств и структуры грунта.

В приложении к ГОСТу приведены обязательные термины и определения, а также характе­ристики и разновидности грунтов, уточнены ГОСТы методов лабораторных определений, на­именований и характеристик грунтов.

2. Эндогенные процессы.

2.1. Тектонические движения земной коры.

Движения земной коры, в результате которых меняется высотное положение поверх­ности и слагающих её горных пород, условия и формы залегания, происходит образование новых форм рельефа называют тектоническим. Геодезические измерения показывают, что вся поверхность Земли находится в непрерывном тектоническом движении. Эти дви­жения вызываются силами, которые действуют в земной коре и, главным образом, в ман­тии. Они приводят к деформациям слагающих кору пород, трансгрессии и регрессии моря, поднятия одних участков земной коры и опусканиям других, рядом с ними расположенными.

В земной коре возникают сейсмические явления, образуется складчатость, проявляет­ся магматизм на глубине и вулканизм на поверхности. Различают тектонику прошлых геологических эпох и современную - четвертичного возраста (неотектонику).

Тектонические движения разнообразны по форме проявления, по глубине зарождения, по механизму и причинам возникновения.

Тектонические движения разделяют на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные). Они взаимно связаны и переходят один вид в другой.

Вертикальные, колебательные движения при проявлении и смене направления приво­дят к изменению очертания береговых линий, бассейнов, озер, меняют направление геоло­гической деятельности, что приводит к затуханию или возобновлению таких экзогенных процессов и явлений, как образование террас, подтопление устоев рек, подболачивание, оврагообразование, нарушение динамического равновесия рельефа, накопление мощных толщ четвертичных отложений или их глубокий размыв (рисунок 8).

Рисунок 8. Карта линий равных поднятий


Скандинавского полуострова за последние 25 тыс. лет.
Тангенциальные движения приводят к горообразованию, возникновению складчатых (пликативных) и разрывных (дизъюнктивных) дислокаций, проявлению магматизма, вул­канизма и сейсмики.

Горообразовательные процессы происходили весь период формирования литосферы. С ними связаны и дислокации – нарушения первичного залегания слоев. Различают пликативные и дизъюнктивные дислокации.



Пликативные (складчатые) дислокации - это изменение положения слоя без разрыва его сплошности. Формы пликативных дислокаций: моноклиналь, флексура, складки (рисунок 9). В зависимости от положения осей складок различают складки прямые, косые, наклон­ные, лежачие и др.






Рисунок 9. Формы пликативных дислокаций,
а - моноклиналь, б - флексура, в – складки.
Д
изъюнктивные (разрывные) дислокации.
В начале происходит разрыв слоя, а затем часть его смещается по сместителю (сбра­сывателю). Виды разрывных дислокаций (рисунок 10). Наблюдаются и более сложные сочетания разрывных дислокаций.

Рисунок 10. Разрывные тектонические разрушения:


а - сброс, б - грабен,в – горст, г - взброс, д – сдвиг.

При строительстве в районах развития дислокаций следует иметь в виду, что в ядрах складок породы сильно смяты, в сводах - высокая трещиноватость. При моноклинальном залегании в основании могут быть породы разной прочности и сжимаемости. В зонах раз­ломов при разрывных дислокациях породы смяты и со временем по ним процессы вывет­ривания проникают на большую глубину, кроме того эти зоны накапливают атмосферные осадки и образуют водоносные горизонты.


2.2. Сейсмические явления.
Землетрясения.
Мощное проявление внутренних сил Земли, выраженное колебаниями земной по­верхности при прохождении сейсмических волн от подземного источника энергии назы­вают землетрясением. Существуют три типа сейсмических волн:

- Продольные волны. Они сжимают и растягивают породу, создавая в ней напряже­ние в направлении распространения волн. Они проходят со скоростью звука через твердые и жидкие среды.

- Поперечные волны - сдвигают частицы вещества в стороны под прямым углом к направлению движения волны со скоростью около 4,5 км/сек. Они распространя­ются только в твердых средах.

- Поверхностные волны имеют период колебания больше, чем волны продольные и поперечные. Их называют волнами тяжести.

Для регистрации землетрясений используют приборы для записи колебаний - сейсмо­графы, которые записывают их в виде графиков - сейсмограмм (рисунок 11).




Рисунок 11. Сейсмограмма: 1 – продольной волны, 2 – поперечной.

Область Земли, где внезапно, взрывоподобно выделяется потенциальная энергия, на­зывают гипоцентром, а его проекция на поверхность Земли - эпицентром. Вокруг эпи­центра располагается область наибольших разрушений - плейстосейстовая область Ли­нии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний (в баллах) называют изосейстами (рисунок 12).

Рисунок 12. Схема изосейст Ашхабатского землетрясения горшков (1948 г.).

Расстояние между гипоцентром и эпицентром есть глубина сейсмического очага. По глубине сейсмического очага землетрясения делят на поверхностные (до 10 км), нормаль­ные (10-75 км), глубокие (75-300 км) и очень глубокие (300-700 км).

Гипоцентр может смещаться по глубине при повторении землетрясений.

Гипоцентр называют центром как точкой землетрясения чисто условно, т. к. это чаще всего разрыв по трещине и в зависимости от энергии разрыва величина и наклон такой трещины разные.

От гипоцентра волны, постепенно затухая, расходятся на расстояния до нескольких тысяч километров. Дальность распространения во многом зависит от геологического строения района. В горных областях волны затухают значительно быстрее, чем на равни­не. При Ашхабатском землетрясении 1948 г. ударные волны распространились в сторону Западно-Сибирской низменности до 2500 км.

Скорость распространения сейсмических волн зависит от упругости и плотности по­роды. Переходя из более плотной упругой среды в менее плотную и упругую или наобо­рот, сейсмические волны испытывают отражение и преломление, что записывается на сейсмограмме и позволяет обозначать границы слоев пород разных по составу, плотности, влажности, а затем, используя эталоны, построить геологический разрез.

В зависимости от причин землетрясений их подразделяют на эндогенные (тектониче­ские), экзогенные (обвальные), вулканические и антропогенные, связанные с деятельностью человека - взрывы, подземные испытания, аварии на крупных ГЭС и др. Наиболее опасными являются тектонические, т. к. их энергия, выделяемая при землетрясении очень значительна.

Оценка силы землетрясений производится по шкалам магнитуд (М) и балльности (J). По шкале магнитуд, известной под названием шкалы Рихтера, магнитуда любого землетрясения определяется как десятичность логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (выраженной в микронах), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра.

Известные максимальные значения магнитуд М = 8,5 -9 . Магнитуда - расчетная величина, относительная характеристика сейсмического очага, используется для оценки общей энергии, выделявшейся в очаге (установлена функциональная зависимость между магнитудой и энергией).

Магнитуда самых больших землетрясений соответствует выделению энергии 1017-1018 Дж.

Интенсивность проявления землетрясений на поверхности земли (сотрясаемость поверхности) определяется по шкалам сейсмической интенсивности и оценивается в условных единицах – баллах. В России, как и в большинстве стран мира, используется 12- балльная Международная сейсмическая шкала MSK – 64.

В учебнике В.П. Ананьева , А.Д. Потапова (2002г.) приведена формула расчета бальности:

Бальность (J) является функцией магнитуды (М), глубины очага (h) и расстояния от рассматриваемой точки до эпицентра (L).


Магнитуда определяется по сейсмограмме. При оценке разрушительного воздействия сейсмической волны большое значение имеет угол, под которым она приходит из гипо­центра к поверхности Земли. Результирующая сейсмической волны разлагается на две со­ставляющие - нормальную и горизонтальную (рисунок 13). В эпицентре сооружение будет ис­пытывать лишь вертикальные удары. Наибольшие разрушения возникают под действием горизонтальной составляющей сейсмической волны, что следует учитывать при оценке разрушительности землетрясения.

Рисунок 13. Механизм землетрясения:


Г – гипоцентр; Э – эпицентр; 1 – вертикальная составляющая сейсмической волны;
2 – горизонтальная составляющая сесймической волны;I - колебания частиц при продольных; II – колебания частиц при поперечных волнах.
Для всей территории страны в зависимости от геологического строения и тектоники выделены районы сейсмической опасности разной бальности. Эти районы приурочены к горным системам: Крым, Средняя Азия, Дальний Восток, Камчатка, Сахалин, Монголия и др. На сейсмической карте обозначены области и зоны, для каждой из которых указана возможная потенциальная сейсмическая опасность в баллах от 6 до 9. Она установлена для средних геологических условий, которые могут быть различными. Поэтому на застаиваемых территориях в сейсмически опасных районах вводится микросейсморайонирование. Интенсивность землетрясения в баллах, указанных на карте сейсмического райони­рования, в этом случае может быть скорректирована на ±1-2 балла в зависимости от мест­ных тектонических условий, геоморфологии, грунтовых и гидрогеологических условий, а также от типа сооружений.

Строительство в сейсмически опасных районах ведется с учетом требований строи­тельных норм и правил, утвержденных для этих районов. Следует иметь в виду, что при землетрясениях возможны крупные сходы селей, возникновение сейсмических оползней и обвалов, явления разжижения мелкозернистых и тонкозернистых водонасыщенных пес­ков, переход их в плывунное состояние.

При возникновении землетрясений на морском дне (моретрясение) образуются ги­гантские волны, которые, обрушиваясь на берег, наносят большие разрушения.

2.3. Глобальная тектоника Земли (тектоника плит).

Научно-обоснованных предложений (тектонические гипотезы) о причинах движения и деформации земной коры, создающие ее структуры, существует довольно много. Однако вопросы о причинах тектонических деформаций до сих пор нельзя считать окончательно решенными. Наибольшей популярностью пользуется гипотеза «новой глобальной тек­тоники», предложенная в 60-70-е годы 20 века X. Хессом, Р. Дидом и др. «Новая глобальная тектоника» предполагает существование подкорковых конвекционных течений и опирается на данные палеомагнетизма и результаты бурения морского дна. Согласно «новой глобальной тектоники», сравнительно «хрупкая» литосфера, подстилаемая пластичной астеносферой, разделена на жесткие плиты, отделенные друг от друга тектоническими разрывами. Плиты включают материки и части океанов и испытывают относительно друг друга раздвиг (спрединг) с образованием рифтовых зон, а затем океанов; подвиг (субдукция) с погружением одной плиты под другую (рисунок 14, 15) или образуются трансформные разломы. Это длительно действующие правосторонние или лево­сторонние сдвиги. В процессе созидания или разрушения коры не участвуют. Здесь пре­обладают сдвиговые и разрывные дислокации. В нашией стране вопросы «новой глобаль­ной тектоники» разрабатывали академики В. Е. Хайн, П. И. Кропоткин, А. В. Пейве и др.






Рис. 14. Блок диаграмма, показывающая динамику зарождения (спрединга) и поглощения (субдукции) литосферы (по. Б. Азексу др., 1968г. ).

Рис. 15. Схема субдукции океанического дна.

В настоящее время в верхней оболочке Земли выделяют семь крупных плит: Тихоокеанская, Евразийская, Индо-австралийская, Антарктическая, Африканская, Северо- и южноамериканская (рисунок 16). В пределах крупных плит выделяют средние и мелкие плиты или блоки. Все плиты перемещаются друг относительно друга, поэтому их границы чётко маркируются зонами повышенной сейсмичности.










Рисунок 16. Схема плит.

3. Основы гидгогеологии.

3.1. Подземные воды.
Вода в природе имеет широкое распространение. Она содержит­ся в атмосфере, гидросфере и биосфере.

Горные породы по своему происхождению и вследствие вторичных процессов (выветривания, выщелачивания, тектонические подви­жек и др.) не являются монолитными, а содержат в себе поры, пустоты и трещины самых различных форм и размеров. Это облегчает инфильтрацию атмосферных осадком и конденсацию паров воды в коре выветривания, способствуя образованию в ней водоносных горизон­тов. Воды могут стекать по уклону кровли водоупорных плотных невыветрелых или слабо затронутых выветриванием пород. Воды, нахо­дящиеся о верхней части литосферы называет подземными. Подземные воды играют большую роль в жизни и хозяйственной деятельности человека.

Для строителей подземные воды служат либо источником водоснабжения, или выступает как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложно производство земляных и горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, и другие виды выработок. Появление подземных вод в рыхлых породах ведёт к ухудшению их физико-механических свойств. В глинистых породах насыщение водой, как правило, приводит к текучести, а в песчаных - к плывучести. В известняках, гипсах, каменной соли подземные воды вызывают растворение вещества с образованием крупных пустот.

По классификации академика Е. М. Сергеева выделяются следующие виды воды в горных породах.

Вода в виде пара.

Связанная вода: прочно связанная, или адсорбированная вода, рыхло связанная, или слабо связанная вода.

Свободная вода.

Капиллярная вода: вода углов пор (капиллярно-неподвижная вода); подвешенная вода (капиллярно-подвижная вода); собственно капиллярная вода (капиллярно-легкоподвижная вода) ;

Гравитационная вода: просачивающаяся во­да; вода грунтового потока.

Вода в твердом состоянии.

Кристаллизационная, цеолитная и конституционная вода.

Гидрогеология, наука о происхождении, условиях залегания и законах перемещения подземных вод, изучает все виды и, главный ооризом, гравитационную, залегающую в различных по вз­расту, составу, происхождению и проницаемости горных породах.

Классификация подземных вод:

По условиям залегания:


  • Грунтовые воды в рыхлых породах.

  • Трещинные воды в скальных и полускальных породах.

  • Карстовые воды в подземных пустотах известняков и других породах.

По режиму.

  • Ненапорные воды:

  • Грунтовые воды - над первым от поверхности водоупором; различают: зону аэрации, зону насыщения, кона капиллярного поднятия (кайма), верховодку (рисунок 17).

  • Верховодка – накапливается в зоне аэрации над ограниченными по площади водоупорами; носит сезонный характер и непостоянный химический состав;

  • Межпластовые воды - залегают между двумя водоупорами, питание идет в местах выклинивания верхнего водоупора или его размыва.

  • Напорные воды. Условия залегания - наличие водоносного горизонта между дву­мя водоупорами при пликативных дислокациях – моноклинального или антикли­нального залегания слоев, когда области питания по абсолютным отметкам выше областей дренирования (рисунок 18).



Рисунок 17. Схема залегания ненапорных грунтовых вод:


1 – зона аэрации, 2 – зона насыщения, 3 – кайма, 4 – верховодка.

Рисунок 18. Напорные воды. Строение артизианского бассейна на примере

Днепропетровского-Донецкого (по О. К. Ланге):

1 – граниты архея, 2 – пески и глины девона и юры, 3 – глины юры,


4 – пески мела, 5 – мергельно-меловая толща мела, 6 – суглинки кайнозоя,
7 – мощность водоносного горизонта, 8 – артезианские скважины.
При строительстве фундаментов и подземных сооружений в зоне влияния подземных вод последние анализируются на предмет их агрессивного воздействия на конструкции Виды агрессии: общекислотная, углекислая, сульфатная, магнезиальная, выщелачиваю­щая. Расчеты проводят по нормативным документам. В зависимости от вида агрессивно­сти грунтовых вод принимаются мероприятия по защите конструкций.

Возраст грунтовых вод определяется по возрасту вмещающих пород. Например, юр­ские, четвертичные и др.

Свободную поверхность грунтовых вод называют зеркалом или уровнем грунтовых вод. По условиям своего залегания эти воды могут образовывать потоки, озёра или бассейны. Территория, на которой воды просачиваются в горные породы, называется областью питания.. Площадь, в пределах которой они залегают, называют областью распространения. Местность, где грун­товые воды выходят на поверхность, называют областью дренажа. По­верхностные слои горных пород, не содержащие свободную воду, назы­вают зоной аэрации (рисунок 19).

Уровень грунтовых вод не остаётся постоянным. Его колебания зависят от времени года, количества выпадающих осадков, расположе­ния участка относительно поверхностных водоёмов или постоянных во­дотоков. Кроме того, как показал опыт строительства во многих го­родах, уровень грунтовых вод значительно повышается в результате инфильтрации промышленных и питьевых вод при эксплуатации инженер­ных водоводов.

Знание режима направления движения и скорости движения пото­ка грунтовых вод имеет важное значение для строительства.

Например, по результатам изысканий, выполненных в засушливое время года, будет дано заключение о глубоком залегании грунтовых вод. Однако при таянии снегового покрова или в дождливый сезон уровень грунтовых вод резко повысится и может вызвать затруднения не только в период строительства, но и при эксплуатации сооружения. При утечке неочищенных сточных вод происходит загрязнение грунтового потока и очень важно, чтобы эти воды не проникали в санитарные зоны и области питания водозаборных скважин.



3.2. Гидрогеологические карты и динамика подземных вод.

Для оценки гидрогеологических условия местности, выявления возможностей водоснабжения, устройства полей фильтрации, ороше­ния или осушения территории, а также борьбы с карстовыми, прова­лами и оползнями составляется гидрогеологические карты.

Из всех видов специальных гидрогеологических карт наиболь­шей интерес и практическое значение для инженерных целей имеют карты гидроизогипс. При отсутствии карты гидроизогипс для решения гидрогеоло­гических задач, определения направления движения грунтовых вол и анализа гидрогеологических условий применяют метод скважин. Замеры уровня грунтовых вод делают обязательно в одно и то же время во всех трёх скважинах. Скважины располагают, по углам треугольника, длина сторон которого обычно от 50 до 300 м. Гидроизогипсы – это линии, соединяющие одинаковые уровни ненапорных подземных вод. Направление потока – это кратчайшее расстояние между двумя гидроизогипсами в любом месте площадки. Поток направлен от большей гидроизогипсы к меньшей. В зависимости от положения линий токов различают потоки плоские (А) – линии токов параллельны между собой и радиальные (Б.В) – линии токов расходятся (расходящиеся) или сходятся (сходящиеся). При наличии нескольких видов – потоки сложные (рисунок 19).



Б

Рисунок 19. Сложный поток



Виды водозаборов.


Каталог: media
media -> Руководство по применению Миостимуляция Мануальный миостимулятор abgymnic поможет вам избавиться от множества самых различных проблем
media -> 1. Об указании условия об ответственности страховщика в госконтракте на осаго
media -> Методические рекомендации по организации первоочередного жизнеобеспечения населения в чрезвычайных ситуациях и работы пунктов временного
media -> Рекомендуемая индивидуальная программа социального обслуживания граждан пожилого возраста, частично или полностью утратившая способность к самообслуживанию, одиноко проживающих супружеских пар
media -> Пособие пользователя аварийной сигнализацией g 10 A


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница