Контрольная работа по "Геологии"

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Объясните значение инженерной геологии для строительства железных дорог и их эксплуатации.
2. Опишите минералы (кальцит) и породы (опока, мергель, кварцит), отвечая на вопросы, помещенные в примечаниях к таблицам.
3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений. (делювиальные).
4. Перечислите методы определения абсолютного и относительного возраста пород. Пользуясь данными таблиц, назовите эры и периоды геологической истории Земли. (Т₂, О₁, К₁, С₂).
5. Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов). Приведите схемы нарушений форм залегания пород (моноклиналь, горст). Покажите зависимость силы землетрясения от геоморфологического строения участка, состава и обводненности пород.
6. Объясните сущность процессов внешней динамики Земли (экзогенных процессов). Опишите процессы (плоскостной смыв, химическая суффозия) и возможные защитные мероприятия.
7. Приведите классификации подземных вод. Опишите разные фазовые состояния воды в породах (пленочная), а также условия залегания и движения подземных вод (трещинновая).
8. Сформулируйте основной закон фильтрации подземных вод. Опишите методы определения коэффициента фильтрации и расхода плоского потока подземных вод. Назовите требования к питьевой воде. Объясните причины агрессивности воды к бетону и металлу.
9. Опишите методы инженерно-геологических исследований (лаборат. исследования физ.-мех. свойств пород, определение устойчивости склонов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Объясните значение инженерной геологии для строительства железных дорог и их эксплуатации.

 

Инженерная геология - отрасль геологии, изучающая верхние горизонты земной коры и динамику последней в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. Рассматривает состав, структуру, текстуру и свойства горных пород как грунтов; разрабатывает прогнозы тех. процессов и явлений, возникающих при взаимодействии сооружений с природной обстановкой, и пути возможного воздействия на процессы с целью устранения их вредного влияния.

Инженерная геология  зародилась в 19 в. В России первые инженерно-геологические  работы были связаны со строительством железных дорог (1842-1914). В них принимали  участие А. П. Карпинский, Ф. Ю. Левинсон-Лес-синг, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручев и др. Как наука инженерная геология оформилась в СССР к концу 1930-х гг. в результате исследований, связанных главным образом с гидротехническим строительством. В её развитии большая роль принадлежит Ф. П. Саваренскому, И. В. Попову, Н. Н. Маслову, В. А. Приклонскому, М. П. Семёнову и др.

                     Инженерно-геологические изыскания для строительства обеспечивают комплексное изучение природных и техногенных условий территории (региона, района, площадки, участка, трассы) объектов строительства, составление прогнозов взаимодействия этих объектов с окружающей средой, обоснование их инженерной защиты и безопасных условий жизни населения. Одной из особенностей изысканий при строительстве железных дорог является большая протяженность при малой ширине полосы изысканий. При изысканиях под такие объекты инженер-геолог практически сталкивается со всеми разделами инженерной геологии (общая геология, подземные воды, геодинамика поверхности земли и многое другое). Инженерно-геологические изыскания выполняют по определенным нормативам, которые учитывают специфику объектов. Строительные нормы и правила устанавливают основные положения по определению опасных природных воздействий, вызывающих проявления и (или) активизацию природных процессов, учитываемых при разработке предпроектной документации, технико-экономических обоснований и рабочей документации на строительство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Опишите минералы (кальцит) и породы (опока, мергель, кварцит), отвечая на вопросы, помещенные в примечаниях к таблицам.

 

Минерал	Кальцит
Класс	Карбонаты
Химический состав	CaCO3
Цвет	Белый, серый, голубой, зеленый, кремовый, бесцветный, прозрачный
Цвет черты	Беловато-серая
Блеск	Стеклянный
Спайность	Совершенная
Излом	раковистый
Твердость	3
Реакция с HCl	Бурно вскипает от действия разбавленной HCl
Породы, в которые входит минерал	Мрамор, известняк

Название происходит от лат. calx — жженая известь. Для кальцита характерны зернистые агрегаты, друзы кристаллов, натечные образования пещер (сталактиты, сталагмиты и др.), конкреции, жилы, отложения горячих источников. Самые большие скопления кальцита представлены пластами известняка, в котором он является основным компонентом. Этот кальцит первоначально накапливался на дне древних морей одним из трех способов: 1) путем извлечения растворенного карбоната кальция организмами, строящими из него раковины и скелеты; 2) посредством химического осаждения; 3) в результате осаждения зерен, вымытых в результате эрозии более древних известняков. Карбонат кальция — обычное соединение, растворенное в циркулирующих грунтовых (подземных) водах, куда он попадает в процессе выщелачивания из жильного кальцита и известняков. Этот карбонат кальция может быть переотложен в виде кальцита в пещерах, жилах и полостях, в качестве цемента между зернами пород и в виде известкового туфа вокруг горячих источников и гейзеров. Карбонатные песчаники имеют и первично-осадочное происхождение. Кальцит часто встречается как компонент гидротермальных жил и изредка как акцессорный минерал в щелочных пегматитах. Крупные скопления он образует в массивах карбонатитов. Оптический кальцит, восполняющий миндалины основных лав (траппов), — широко распространенный минерал. По частоте встречаемости он уступает только кварцу.

При прокаливании кальцита происходит выделение углекислого газа, при  этом получается негашеная известь  CaO₃. После смешивания с водой она превращается в гашеную известь Ca(OH)₂. Породы, содержащие кальцит, издавна прокаливали для получения строительной извести, используемой в производстве строительного раствора и цемента. Исландский шпат используется в оптоэлектронных и оптических системах. Во многих поляризационных микроскопах для получения поляризованного света раньше использовались двупреломляющие призмы Николя из исландского шпата.

 

Породы	опока	мергель	кварцит
Происхождение	Смешанные осадки	Смешанные осадки	Образуется при метаморфизме кварцевых  песчаников
Минералогический состав	Состоит из опалового кремнезема с  примесью глинистого материала	Из смеси кальцита с глиной (глины 30-50%)	Кварц, небольшая примесь слюды
Структура	Легкая, твердая, микропористая	Тонкозернистая	Мелко- или тонкозернистая
Текстура	однородная	Массивная	Массивная, сланцеватая
Цвет	Светло-желтый, беловатый, зеленоватый	Разнообразный и зависит от цвета глинистой примеси	Светлый, розоватый, красноватый, желтоватый
Реакция с HCl	Не вскипает	Бурно вскипает с HCl и на месте капли оставляет пятно грязи	Не реагирует с разбавленной соляной кислотой
Практическое применение	Применяется как адсорбент, в газовой, химической и др. отраслях промышленности, при производстве цемента	Применяется в цементной промышленности и как удобрение в сельском хозяйстве	Применяется при изготовлении огнеупорного кирпича – динаса, точильных камней, жерновов, брусков, плит и щебня; применяется в дорожном деле ; для бетонных работ; используется как облицовочный, декоративный материал

 

Опока. Общими инженерно-геологическими особенностями опок являются: 1) высокая пористость; 2) большая влагоемкость; 3) сравнительно высокая прочность в сухом состоянии и значительное ее падение при водонасыщении; 4) слабая морозоустойчивость.

Характерной чертой опок является именно их чрезвычайно слабая морозоустойчивость. Уже после 2-4 циклов попеременного  замораживания и оттаивания образцы разрушаются. Это может быть объяснено лишь большой влагоемкостью опок (до 50-70%). Кроме того, нужно отметить, что хотя поры в опоках открытые и сообщаются друг с другом, водопроницаемость опок ничтожна (возникающий в опоках естественного отложения коэффициент фильтрации, равный 5 м/сут.), связан исключительно с трещиноватостью пород массива.

 

Мергель. Это известково-глинистая порода, у которой глинистые частицы сцементированы карбонатным материалом. Распределение глинистого и карбонатного вещества в мергеле чаще всего равномерное. Обычно под мергелем понимают такую породу, у которой содержание CaCO₃ колеблется в пределах 25-30 %. При большом содержании CaCO₃ порода получает название мергелистый известняк, а при меньшем – глинистый мергель. Эти типы пород связывают мергель, с одной стороны, с известняком, с другой – с глинами. Мергель способен набухать благодаря содержащемуся в нем глинистому веществу, при этом все мелкие трещины, по которым возможна циркуляция воды, закрываются и тем самым прекращается фильтрация воды сквозь мергелистые толщи. Набухание мергеля главным образом зависит от соотношения в породе карбонатной и глинистой составляющих. Физико-механические свойства мергелей в связи с содержанием карбонатов и степени их дисперсности определяются в весьма широком диапазоне измерения. На природных скосах и откосах искусственных выемок мергели быстро выветриваются, разрушаются, формируя весьма подвижные плитчатые осыпи. Мергель, в связи с уникальностью состава (карбонаты + глина), практически без дополнительного обогащения, дает возможность использовать его в качестве природного сырья для производства цемента.

Кварцит. Метаморфическая горная порода, состоящая в основном из кварца, крепкий и прочный кварцевый песчаник с кремнистым цементом, белый до светло-серого, очень трудный для обработки. Генезис — диагенез или метаморфизм кварцевого песка. Прочность на сжатие 100—450 МПа, твёрдость по шкале Мооса — 7, огнеупорность до 1770 °C. Состав: кварц 70-80 %, слюда, плагиоклазы, тальк и т. д. Применяют для изготовления динаса и как флюс (в металлургии); кислотоупорный материал, строительный (в том числе декоративный) камень. Применяется в виде щебня в строительстве, для покрытия полов, добавок к бетону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений. (делювиальные).

 

         Каждый грунт имеет свои, только ему присущие строительные свойства. В оценке свойств грунтов наибольшее значение имеют физико-механические характеристики.

         Характеристики  физических свойств выражают  физическое состояние грунтов  (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и разновидностям. Под механическими подразумевают такие свойства, которые появляются в грунтах под воздействием внешних усилий (давления, удара). Механические свойства оцениваются прочностными и деформационными характеристиками грунтов.

         Показатели  физических и механических свойств  скальных и нескальных грунтов  между собой довольно значительно  различаются, особенно физические. Основные физические и механические  свойства скальных и нескальных грунтов приведены в таблице:

Таблица.1   Характеристика скальных грунтов

Физические	Механические
Плотность      ,т/м3 Коэффициент размягчения kрз Степень растворимости в воде Степень выветрелости kвс Коэффициент трещиноватости kтр Пористость n,%	Прочность – сопротивление одноосному сжатию Rc, МПа Деформативность – модуль деформации Е, МПа

 

Таблица.2   Характеристика нескальных грунтов

Физические	Механические
Гранулометрический состав Плотность сухого грунта     ,т/м3 То же частиц     , т/м3 Влажность природная W Степень влажности S Пористость n,%    Коэффициент пористости е Число пластичности Ip,% Показатель консистенции Il Коэффициент фильтрации kф, м/сут	Прочность – временное сопротивление сжатию Rc, МПа Сопротивление сдвигу С (кПа),       (град) Деформативность – модуль деформации Е, МПа