Инженерная геология

      Таким образом, техногенные отложения очень разнообразны – от разновидностей, близких к природным, до грунтов, не имеющих природных аналогов. Соответственно разнообразны их свойства, даже в пределах одной группы. За исключением пород третьей группы, то есть для всех насыпных и намывных грунтов, отвалов и свалок характерной общей чертой является повышение их плотности со временем под действием собственного веса – самоуплотнение; это важно, поскольку их основные строительные свойства зависят от плотности. Цементация в таких грунтах отсутствует или незначительна. Длительность процесса самоуплотнения зависит от состава породы (исходного материала) и способа отсыпки, а намывных грунтов – и от характера основания.

        Наиболее неблагоприятные по  своим свойствам отложения создаются в районах свалок с хозяйственно-бытовыми отходами. В них много химически активных веществ, гниющей органики, при разложении которой могут образоваться токсичные и взрывоопасные продукты. При фильтрации атмосферных осадков через толщу таких отложений возможно загрязнение подземных вод.

      Геологическая деятельность человека проявляется  также в целенаправленном регулировании  рассмотренных в п.8 природных  процессов. Осуществляются мероприятия  по борьбе с оврагообразованием, селями, подмывом берегов рек, абразией, подвижными песками, защите от проявлений карста, суффозии, опасных склоновых процессов. При этом необходимо учитывать, что хозяйственно-строительная деятельность может приводить к существенным изменениям в течение времени и проявлениях природных процессов и вызывать явления, обычно нехарактерные для данных условий. Геологические процессы, тесно связанные с инженерной строительной деятельностью человека, называются инженерно-геологическими. Многие из перечисленных выше процессов, регулируемых разнообразными защитными инженерными сооружениями (противообвальными, противоселевыми, противооползневыми и др.), следует рассматривать как инженерно-геологические.

      Из  других инженерно-геологических процессов  следует назвать уплотнение и  разуплотнение грунтов в основаниях сооружений; техногенное выветривание в откосах выемок, карьеров и других выработок; плывуны; проявления горного давления и сдвижения горных пород; просадки лессов в основаниях и бортах каналов; морозное пучение; просадки оснований сооружений на мерзлых грунтах при оттаивании последних; термокарст. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.  Перечислите методы определения абсолютного и относительного возраста пород. Назовите эры и периоды геологической истории Земли

Метод определения абсолютного  возраста пород. Метод основан на использовании изотопов химических элементов. В горных породах обычно содержится некоторое, иногда очень ничтожное, количество радиоактивных элементов (U, Ra, Th и др.). Каждый их них распадается с присущей только ему скоростью. Процессы распада идут самопроизвольно и на скорость распада не влияют ни какие внешние факторы. Поэтому радиоактивные элементы могут служить эталоном геологического времени. Длительность процесса обычно очень велика. Например, период полураспада урана U составляет 5 млрд. лет. При тщательном и весьма точном анализе горной породы устанавливается, сколько в ней появилось Pb (продукт распада) и сколько осталось неразложившегося радиоактивного элемента. На этом основании и определяется возраст породы. Для образования из ста граммов урана одного грамма Pb потребуется 7400 млн. лет. Абсолютный возраст породы, лет, в которой найдено т, г U и n, г Pb, определяется по формуле: 

A= ,

где n_pb — содержание в породе свинца, г;

m_u — содержание в породе урана, г.

На основе изучения геологического строения земной коры и истории развития жизни, исследователи  получили возможность разбить всю  геологическую историю Земли  на отдельные отрезки времени  и составить по данным абсолютного и относительного возраста горных пород шкалу геологического времени — геохронологическую шкалу. Каждый отрезок геологического времени имеет свое название и индекс (на геологических картах также применяют различные цвета). Для слоев пород, которые образовались в эти отрезки времени, были предложены свои названия, что позволило создать стратиграфические шкалы: фанерозоя и криптозоя. Толщу пород, образованную за время эона называют эонотемой, за время эры — эратемой, за время периода - системой, за время эпохи — отделом. Самый короткий отрезок геохронологической шкалы - век, а образовавшаяся за это время толща горных пород называется ярусом. Например, К₂^dat читается как — меловой период, поздняя эпоха, датский век, а цвет заливки на инженерно-геологической карте — зеленый.

Метод определения относительного возраста пород.

Относительный возраст осадочных пород определяется на основе изучения условий залегания и взаимоотношения отдельных слоев осадочных пород и на основе изучения сохранившихся в них остатков растительных и животных организмов. Основной принцип определения относительного возраста пород этим методом заключается в том, что при последовательном залегании пластов осадочных пород лежащие ниже будут древнее, чем вышележащие.

Стратиграфический метод основан на изучении условий залегания пластов горных пород.

Палеонтологический  метод получил в геологической практике наибольшее применение. Он основан на изучении ископаемых остатков вымерших организмов. Еще в начале XIX в. инженер Смит при строительстве каналов в Англии обнаружил в различных толщах многочисленные окаменелые остатки животных организмов. При изучении установлено, что отдельные формы животных организмов приурочены только к определенным слоям и отсутствуют в других. Был сделан очень важный вывод: в пластах одного и того же возраста присутствуют одни и те же ископаемые животные и растительные остатки, не встречаемые в более древних и более молодых отложениях. Установлено также, что чем пласт древнее, тем более простые формы организмов он содержит. Работы Ж.Б. Ламарка, Ч. Дарвина и других ученых по эволюции органического мира позволили установить, что органическая жизнь на Земле развивалась постепенно от более простых форм к более сложным. Животные и растительные организмы в течение геологической истории постепенно совершенствовались в борьбе за существование, приспосабливаясь к изменяющимся условиям жизни. Некоторые организмы на определенных стадиях развития Земли полностью вымирали, на смену им приходили другие — более совершенные. Это позволило установить относительный возраст каждого организма в сравнении с другими организмами. Таким образом, палеонтологический метод дает возможность по остаткам организмов судить об относительном возрасте горных пород.

Эры и периоды геологической истории земли. D₃, Q₁₁₁, S₂, D₁.

D₃-палеозойская эра, девонский период, верхнедевонский отдел.

Q₁₁₁-кайнозойская эра, четвертичный период, верхнечетвертичный отдел.

S₂ - палеозойская эра, силурийский период, верхнесилурийский отдел.

D₁ - палеозойская эра, девонский период, нижнедевонский отдел. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.  Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов). Приведите схемы нарушений форм залегания пород (ступенчатый сброс и надвиг). Покажите зависимость силы землетрясения от состава пород. 

Процессы  внутренней динамики Земли.

Земная кора (наружный слой Земли, мощностью 20-70 км на континентах и 5-15 км в океанах, ограниченный снизу поверхностью Мохоровичича) находится в постоянном и непрерывном  движении: землетрясения, складчатые и разрывные нарушения, блоково-купольные поднятия, опускания и т.д. Эти движения и изменения лика земной коры происходят под действием внутренних (эндогенных), так называемых, тектонических сил Земли. Геологические тела (структурные формы), возникающие при тектонических движениях, несмотря на их значительное разнообразие, довольно приемлемо отражают главные движения земной коры:

·  горизонтальные перемещения блоков земной коры;

·  вертикальные колебательные движения в виде сопряженных во времени и пространстве поднятий и опусканий участков земной коры;

·  складчатые деформации, поражающие практически все слоистые толщи земной коры (пликативные деформации);

·  разрывные нарушения, расчленяющие земную кору на блоки различных размеров, включая мелкую трещиноватость (дизъюнктивные дислокации);

·  магматические и вулканические перемещения расплавленного материала, взрывных газов, водных и грязевых смесей (инъективные дислокации);

·  метаморфизм горных пород, возникающий в результате подъема глубинных флюидов и термических аномалий, что обусловлено тектоническими дислокациями и внедрением изверженных пород;

·  сейсмические движения земной коры, землетрясения.

Перечисленные типы движений земной коры обычно взаимосвязаны  между собой, нередко взаимообусловлены. Общим для них является изменение первоначальных условий залегания горных пород.

Процессы  внутренней динамики Земли — это процессы, происходящие в недрах Земли за счет распада радиоактивных элементов, в результате вращения Земли и ее силы тяжести. Эти процессы могут быть обусловлены также изменением скорости вращения Земли и угла наклона оси вращения. Выявляется существенная роль космических факторов на активизацию внутренней динамики Земли.

К числу важных процессов внутренней динамики следует  отнести тектонические явления, изменяющие первоначальные условия залегания горных пород,

Тектонические процессы в зависимости от формы проявления делятся на три типа: колебательные; складчатые; разрывные. По времени проявления они подразделяются на: 1) современные; 2)1 новейшие, связанные с четвертичным периодом и 3) прошедших геологических периодов.

Сброс – разрывное нарушение, сопровождающееся перемещением слоев

горных пород  по плоскости разрыва, которая называется сбрасывателем, или

сместителем. Эта  плоскость у сброса наклонена в сторону опущенных сло-

ев. Она разграничивает крылья (бока) сброса, т.е. перемещенные по смести-

телю части, одна из которых является опущенной (лежачей), а другая – под-

нятой (висячей). Сброс образуется при перемещении  одного крыла или при

движении обоих  крыльев в разных направлениях, либо в одном, но с различной скоростью. Величина смещения (амплитуда) у сбросов бывает различной

от весьма незначительной до многих сотен метров. Система  сбросов, когда

каждое последующее  крыло опущено относительно предыдущего  называется

ступенчатым сбросом.

Надвиг – разрывное нарушение взбросового ха-

рактера, возникающее  одновременно со складчатостью и  сопровождающееся

обычно надвиганием  древних пород на молодые по поверхности  разрыва, ко-

торая называется поверхностью надвига. Крупные надвиги, характеризую-

щиеся значительными  перемещениями по пологим поверхностям огромных

масс горных пород, называются покровами.

Зависимость силы землетрясения  от состава пород.

Скорость распространения  сейсмических волн определяется составом и физическим состоянием пород. В общем случае эту зависимость можно сформулировать следующим образом:

1.  В плотных горных породах сейсмические волны распространяются быстрее и захватывают большие пространства; при этом разрушения зданий на этих горных породах менее значительны, чем на рыхлых.

2.  В рыхлых горных породах волны распространяются слабее, но в то же время они являются наиболее разрушительными, вследствие неравномерного уплотнения пород и неравномерной осадки сооружений. Они разрушительны и в тех случаях, когда рыхлые породы незначительной мощности лежат на кристаллических породах и заболоченных землях. Разрушительная сила землетрясений зависит от их интенсивности (т.е. от количества освобождаемой энергии) и от глубины распространения очага — гипоцентра.

В соответствии с этим все землетрясения по глубине  очагов подразделяются на:

поверхностные от 1 до 10 км

коровыедо 50 км

глубокие до 700 км.

Чаще землетрясения  возникают на глубине 20-50 км. Вертикальная проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром.

Сначала сейсмические волны достигают эпицентра, где  удар направлен по вертикали. Затем  сейсмические волны выносят колебания  частиц в другие места земной поверхности, где удары направлены как бы сбоку. Чем меньше угол выхода удара а, тем слабее будут осуществляться удары.