Инженерная геология и гидрогеология

Программа, контрольные задания и методические указания

для студентов очного и заочного обучения специальностей

строительного факультета

Иркутск 2002 г.

Содержание	стр.
Введение..............................................…………………………………………
1. Рабочая программа курса........................………………………………….
2. Контрольные задания и методические указания по их выполнению.……
2.1. Минералы и горные породы.....................……………………………..
2.2. Относительный возраст и дислокации горных пород...................……
2.3. Изучение геологической карты и построение стратиграфической колонки.... …………………………………………………………….
2.4. Построение геологического разреза..............………………………….
2.5. Выбор метода полевых исследований свойств горных пород.…………………………………………………………………….
2.6. Обработка результатов лабораторных исследований физико- механических свойств горных пород.......…………………………….
2.7. Построение карты гидроизогипс, ее анализ.......……………………...
2.8. Определение водопритоков к водозаборным сооружениям…………
2.9.Охрана и рациональное использование окружающей среды.………..
Литература ……………………………………………………………………..

Введение

Горные породы служат основаниями сооружений, средой для их возведения (тоннели, метрополитен и горные выработки) и используются в качестве природного строительного материала. Взаимосвязь сооружений с компонентами геологической среды определяет долговечность и надежность эксплуатации инженерных сооружений. На современном этапе инженер-строитель должен владеть основами геологии и гидрогеологии, уметь прочитать геологическую карту, разрез, колонку буровой скважины, т.е. те документы инженерных изысканий, которые используются при проектировании и строительстве.

Выпускники строительной специальности должны знать методы инженерно-геологических изысканий и уметь целесообразно их использовать в практической деятельности, в т.ч. при составлении технических заданий на инженерные изыскания. Выпускники-строители должны грамотно использовать материалы инженерно-геологических исследований, предвидеть образование различных геологических процессов и явлений, связанных со строительством и эксплуатацией сооружений. Кроме того, должны уметь правильно выбирать и применять мероприятия по охране и рациональному использованию геологической среды.

Методическое пособие составлено в соответствии с курсом «Инженерная геология и охрана окружающей среды», для студентов заочного обучения специальности «Промышленное и гражданское строительство». Оно может быть использовано при проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Инженерная геология» и «Охрана окружающей среды» для студентов очного обучения этой специальности и подготовки специалистов строителей МНР на высших инженерных курсах, организованных при Иркутском Государственном техническом университете.

При работе над данным пособием авторы использовали задачи и упражнения ранее опубликованного учебника [6] и собственный опыт преподавания данной дисциплины в Иркутском Государственном техническом университете.

1. Рабочая программа курса.

Тема 1. Инженерная геология.

Содержание инженерной геологии. Задачи инженерной геологии. Методы инженерной геологии. Инженерная геология и строительство.

Тема 2. Основы геологии.

Строение земли и земной коры. Геосфера земли. Минералы, их происхождение и классификация. Горные породы и их характеристика. Использование горных пород в строительстве. Основные формы залегания горных пород. Тектонические движения земной коры. Дислокации горных пород.

Тема 3. Инженерная петрология (грунтоведение).

Классификации горных пород в инженерной геологии. Инженерно-геологическая характеристика и оценка горных пород. Гранулометрический и минералогический состав, структуры, текстуры, условия залегания. Физико-механические свойства горных пород. Основные показатели физических, водных и механических свойств пород и методы их определения. Использование показателей физико-механических свойств при проектировании инженерных сооружений.

Тема 4. Подземные воды.

Классификация подземных вод по условиям распространения. Карты гидроизогипс и пьезоизогипс. Основные законы движения подземных вод, законы Дарси и Шези - Краснопольского. Физические свойства и химический состав подземных вод. Агрессивность подземных вод по отношению к бетону и металлам. Движение подземных вод к водозаборным сооружениям и строительным котлованам. Борьба с подземными водами при строительстве инженерных сооружений.

Тема 5. Инженерная геодинамика.

Геологические процессы и явления, их природа и классификации. Общая характеристика землетрясений и цунами. Особенности строительства в сейсмически опасных районах. Экзогенные геологические процессы. Выветривание, эоловые процессы, эрозионные процессы. Абразия. Гравитационные процессы - оползни, осыпи, обвалы. Карст. Суффозия. Мерзлотные процессы - морозное пучение, бугры пучения, термокарст, наледи. Сели. Геологические процессы связанные с инженерной деятельностью человека. Особенности проектирования и строительства инженерных сооружений в районах развития геологических процессов и явлений.

Тема 6. Специальная инженерная геология.

Инженерно-геологические условия строительства инженерных сооружений. Стадии проектирования инженерных сооружений. Стадии инженерно-геологических исследований и их задачи. Техническое задание на проведение инженерно - геологических исследований, его содержание. Состав и виды инженерно - геологических исследований. Инженерно-геологическая съемка. Разведочные работы. Отбор проб горных породни воды. Опытные работы. Геофизические исследования. Опытно-фильтрационные работы. Стационарные режимные наблюдения. Лабораторные исследования физико-механических свойств горных пород и химического состава воды. Инженерно-геологические заключения и отчеты. Использование материалов инженерно-геологических исследований для проектирования и строительства.

Тема 7. Охрана геологической среды.

Цель и задачи. Современное состояние вопроса о рациональном использовании и охране окружающей среды. Факторы, формирующие свойства геологической среды. Типы и масштабы воздействия на окружающую среду. Охрана и рациональное использование геологической среды в связи с промышленным и гражданским строительством. Техногенные физические поля в условиях города. Классификация инженерно-геологических процессов и явлений на территории города. Изменение компонентов геологической среды в районах развития многолетнемерзлых пород. Факторы и условия, способствующие повышению и понижению температуры пород. Типы воздействия на подземные воды и их изменения. Техногенные и природные факторы загрязнения подземных вод. Пути проникновения загрязняющих веществ в водоносные горизонты. Оценка масштабов загрязнения подземных вод. Принципы защиты геологической среды. Литомониторинг.

2. Контрольные задания и методические указания по их выполнению.

2.1.Минералы и горные породы

Задание № 1.

Охарактеризуйте происхождение, минеральный состав, структуру и текстуру горных пород. Отметьте их основные свойства, использование в строительстве. Дайте развернутую характеристику основных минералов, входящих в состав породы, с указанием их физических свойств.

Вариант	Горная порода	Вариант	Горная порода
	Гранодиорит, филлит, глина		Гранит, песчаник, мрамор
	Опока, тальковый сланец, габбро		Доломит, базальт, кварцит
	Скарн, известняк-ракушечник, гранит		Липарит, роговик, известняк
	Слюдяной сланец, пемза, песок		Пегматит, трепел, филлит
	Трахит, туф, мрамор		Мергель, перидотит, мрамор
	Лессовидные породы, кварцевый порфир, роговик		Дацит, известняк, гнейс
	Гнейс, порфирит, Суглинок		Гравелит, мрамор, базальт
	Хлоритовый сланец, песок, диорит		Сиенит, туффит, слюдяной сланец
	Мел, глинистый сланец, пегматит		Глина, андезит, кварцит
	Серпентиниты, габбро, супесь		Диорит, аргиллит, мрамор
	Пироксенит, конгломерат, кварцит		Яшма, диабаз, дресва
	Лабрадорит, алевролит, мрамор		Гравий, дунит, хлоритовый сланец
	Диатомит, обсидиан, гнейс		Алевролит, кварцевый порфир, роговик

Пример ответа. 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, текстуру. В минеральный состав входят - %: полевые шпаты-до 65 (кислые и средние плагиоклазы преобладают над калиевыми полевыми шпатами), 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 и др. Гранодиориты отличаются высокой прочностью и плотностью, устойчивы к воздействию агентов выветривания. Гранодиориты являются надежным основанием для инженерных сооружений, способным выдерживать большие нагрузки. Применяются как строительный материал для изготовления бутового камня, щебня для заполнителей бетонов, плит для облицовки зданий изготовления постаментов и др.

Кварц - один из основных породообразующих минералов, входящих в состав и гранодиоритов. По химическому составу SiO₂ относится к классу окислов. Преобладает молочно белый цвет, но может быть прозрачным, фиолетовым, черным и др. Твердость 7, минерал эталонной шкалы твердости, стеклянный блеск, раковистый или неровный излом, отсутствие черты. Может применяться для изготовления стекла.

2.2. Относительный возраст и дислокация горных пород

Задание 2

Изучив геологический разрез, представленный на рис.1, назовите относительный возраст горных пород, слагающих рассматриваемую территорию. Между какими геологическими периодами произошла тектоническая деформация и как называется изображенная на разрезе дислокация? Какие слои залегают между собой согласно и какие несогласно? Отмечается ли в разрезе стратиграфический перерыв?

Вариант	№ рисунка	Вариант	№ рисунка	Вариант	№ рисунка
	а		В		л
	б		Ж		м
	в		З		н
	г		И		о
	д		К		п

Пример ответа территория сложена породами каменноугольного, пермского, триасового, неогенового, палеогенового и четвертичного возраста

Тектоническая деформация произошла в триасовое или после триасовое время (до палеогена), о чем свидетельствует смятие в антиклинальную складку породы триаса, перми и карбона, залегающие между собою согласно. Стратиграфический перерыв наблюдается между триасом и палеогеном. В кайнозойское время произошло накопление палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, залегающих между собой согласно. Толща же кайнозойских пород залегает несогласно по отношению к отложениям более древним.

2.3. Изучение геологической карты и построение стратиграфической колонки.

Задание № 3

Используя описание буровых скважин (табл.1), постройте геологическую колонку скважины, пробуренной в пределах геологической карты (рис. 2.). Изучите стратиграфическую колонку к карте (рис. 3) и назовите относительный возраст горных пород, вскрытых скважиной.

Вариант	№ скважины	Вариант	№ скважины	Вариант	№ скважины

Пример геологической колонки скважины показан на рис. 4. Масштаб колонки принимают 1:500. В графе 1 проставляют в заданном масштабе шкалу глубин, считая началом устье скважины (точку пересечения ствола скважины с поверхностью земли). Затем по данным графы 5 откладывают на шкале глубин глубину залегания подошвы каждого слоя и через полученные точки проводят горизонтальные линии. Мощность первого слоя (графа 4) равна глубине залегания его подошвы. Мощность остальных слоев вычисляют как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоев.

Абсолютные отметки подошв слоев определяют как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. В середине графы 6 двумя тонкими линиями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола показывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Эти обозначения берут из стратиграфической колонки (рис. 3). Стволы скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют. В графе 7 приводят абсолютные отметки установившегося уровня грунтовых вод и обоих уровней напорных вод. Вертикальной линией со стрелкой на конце показывают высоту подъема напорных вод. Из описания видно, что скважиной вскрыты (сверху вниз) верхнечетвертичные отложения, представленные тремя слоями: суглинком бурым плотным, супесью желтой и песком средней крупности. Ниже лежат нижнекаменноугольные трещиноватые известняки, подстилаемые верхнедевонскими серыми аргиллитами. Под аргиллитами встречены протерозойские трещиноватые граниты

Таблица 1