Тема: «ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ»

Геология и строительство	Направления геологии	Общие сведения о Земле
- определение геологии - цель -задачи СНИП, ГОСТ (грунты)	-грунтоведение (горные породы, грунты и почвы) -инженерная геодинамика - региональная инженерная геология	-оболочки - земная кора, процессы (эндогенный, экзогенный и седиментационный) - типы земной коры - тепловой режим
	Тема: «ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ»
Природные минералы	Процессы минералообразования	Характеристика минералов
Виды: природного происхождения Искусственные минералы	-эндогенный -экзогенный -метаморфический	-структура - химический состав - физические свойства - классификация - радиоактивность
Литература: автор В.П.Ананьев «Инженерная	Геология» стр.5-29

1. Геология и строительство

геология – это комплекс наук о составе, строении, истории развития Земли, движениях земной коры и размещении в недрах Земли полезных ископаемых. Основной объект – земная кора - цель – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде и в первую очередь в породах, в процессе строительства и эксплуатации сооружений

Задачи

Временной период: еще до начала проектирования объекта, при принятии решения о строительстве и инвестировании

- выбор оптимального в геологическом отношении места (площади, района) для строительства данного объекта

- выявление инженерно-геологических условий в целях определения наиболее рациональных конструкций фундаментов и объекта в целом, а также технологии производства строительных работ

- выработка мероприятий по необходимым мероприятиям и сооружениям инженерной защиты территорий и охраны геологической среды при строительстве и эксплуатации сооружений

2. Направления геологии

-грунтоведение (горные породы, грунты и почвы)

-инженерная геодинамика (природные и антропогенные геологические процессы и явления)

- региональная инженерная геология (строение и свойства геологической среды определенной территории)

3. Общие сведения о Земле

Форма – Земной шар, трехосный эллипсоид

Масса -5,98 x 10 в 27 степени грамм

MAX точка Земли – 8842 м гора Еверест

MIN точка Земли - 11521 м Марианская впадина

Поверхность земного шара – 70,8% вода

29,2% суша

Оболочки Земли

Внешние Внутренние

Атмосфера ядро

Гидросфера мантия

Биосфера земная кора

(литосфера)

Земная кора. Процессы земной коры.

Поверхность земной коры формируется под воздействием направленных противоположно друг другу процессов:

- эндогенных /тектонические и магматические процессы, которые ведут к вертикальным перемещениям в земной коре – поднятиям и опусканиям. Они создают «неровности» рельефа/

-экзогенных /вызывают выполаживание и выравнивание рельефа за счет выветривания, эрозии различных видов и гравитационных сил/

-седиментационных (осадконакопление) /»выполняющих» осадками все созданные при эндогенезе неровности

Типы Земной коры

«базальтовая»океаническая «гранитная» континентальная

6.5 – 21 км 20-25 км и до 80 км

Тектоно-магматические ТРИ СЛОЯ:

процессы 1. Осадочный из глинистых осад-

Повышенная сейсмичность ков и карбонатных, от 0 до 15 км

2. Докембрийские «гранитные»

породы с региональным мета-

морфизмом

3. Базальтовый слой

Химический состав земной коры % :

Кислород О2 – 46,8%

Кремний Si – 27.3 %

Aллюминий Al – 8.7 %

Железо Fe -5.1 %

Кальций Ca – 3.6%

Натрий Na – 2.6 %

Калий K – 2.6 %

Магний Mg – 2.1 %

другие -1.2 %

Тепловой режим Земной Коры

Два источника тепла – СОЛНЦЕ и распад радиоактивных веществ в нижней части земной коры на границе с мантией (следует за земной корой)

Три температурные зоны:

1. Переменных т-р. Она зависит от климата местности. Глубина изменений от 1,5 (суточные) до 30 м (сезонные)

2. Постоянных т-р. Соответствует среднегодовой температуре данной местности. С-Петербург с 19.6 м. Москва с 20 м

3. Нарастания т-р. Это следует учитывать при проектировании сооружений глубокого заложения, особенно при освоении подземного пространства городов, при строительстве метрополитенов, при проектируемых хранилищах различного рода промышленных отходов, особенно радиоактивных

4. Природные минералы

Происхождение

Природное Искусственное

- связаны с процессами в - деятельность человека

земной коре

- их более 7000, но 100

входят в состав горных пород

- самостоятельные скопления

Они определяют физико-механические свойства горных пород, поэтому представляют интерес для инженеров-строителей

	5.Процессы минералообразования
Эндогенный		Метаморфический
Происходит в недрах Земли		Воздействие высоких т-р, Р,
Формирование из магмы		Газов, воды на глубине на
Минералы плотные, твердые		Экзогенные минералы.
Стойкие к воде, кислотам и		Происходит перекристал-
щелочам	Экзогенный	лизация, увеличивается
	Происходит на поверхности Земли, суши, моря	плотность, прочность
	- выветривание (глинистые
	Минералы и железистые сое-
	Динения)
	- в море выпадение осадков
	Низкая твердость и взаимо-
	Действие с водой

СТРУКТУРА МИНЕРАЛОВ

Кристаллическая Аморфная

Атомы создают пространственную не имеют кристаллической

решетку. Имеют вид правильных структуры. Неправильная

многогранников внешняя форма.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ – выражается кристаллохимической формулой, которая одновременно показывает количественные соотношения элементов и их взаимосвязь в пространственной решетке. Кальцит – СаСО3, пирит – FeS2, алмаз – С.

В составе многих минералов экзогенного происхождения содержится вода. Молекулярная вода не участвует в строении пространственной решетки и ее удаление лишь обезвоживает минерал (гипс, глина).

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Внешняя форма – разнообразна, но чаще всего минералы имеют неправильные очертания.

Цвет – строго постоянен. Разделяют на светлые и темные.

Прозрачность – способность минералов пропускать свет. Выделяют – прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.

Блеск – способность минералов отражать свет. Блеск бывает металлическим и неметаллическим (стеклянный, жирный, шелковистый).

Твердость – способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Шкала Мооса - 10 бальная.

Спайность – Способность минералов раскалываться или расщепляться по направлениям.

Излом – характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов.

Плотность – от 0.6 до 19 г/см3.

Классификация минералов

Основана на химическом составе. Разделяют 10 классов.

СИЛИКАТЫ – до 800 минералов магматических и метаморфических пород

КАРБОНАТЫ – более 80 минералов. Происхождение экзогенно и связано с водными раствор.

ОКСИДЫ – 200 минералов, это 17% всей массы земной коры.

ГИДРОКСИДЫ

СУЛЬФИДЫ – до 200 минералов.

СУЛЬФАТЫ - до 260 минералов, происхождение связано с водой

ГАЛОИДЫ – около 100 минералов, происхождение связано с водой.

ФОСФАТЫ

ВОЛФРАМАТЫ

САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

97 минералов содержат радиоактивные химические элементы ( 238 U, 232 Th , Ra)

Тема: «ГОРНЫЕ ПОРОДЫ»

Магматические 95% Метаморфические

(изверженные) (процесс выветривания)

Осадочные

5%

Интрузивные Эффузивные

(глубинные) (излившиеся)

Магматические горные породы

Образовались при остывании магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности

Классифицируются по содержанию кремнезема в пересчете на % SiO2:

- кислые 65-67% граниты, липарит, порфир

- средние 52-65% сиениты, диориты

- основные 40-52% габбро, андезит

- ультраосновные до 40% пироксениты, базальт

С уменьшением кремния в породах возрастает плотность, уменьшается тем-ра плавления, лудчше идет полировка, окраска темнеет.

Регион распространения – Урал, Кавказ, Карелия и Сибирь

Осадочные горные породы

Формируются из рыхлых скоплений разрушенных магматических пород, после их уплотнения и структурирования.

Это верхнии слои «чехол» двух других пород. Площадь их покрытия 75%. Мощность от 30 см до км. Залегают слоями. Пористы: суглинки - 40-50%, пески 35-40%. В порах находится газ, вода, органические вещества.

КЛАССИФИКАЦИЯ

обломочные органогенные

1. Рыхлые

2. Сцементированные из частиц

хомогенные

	Рыхлые обломочные породы
Грубообломочные		Глинистые
- глыбы		Основная часть глин
- щебень	Песчаные	и суглинков.
- валуны	Не менее 50% в породе	Бывают легкие, средние
- галька	Размер 2-0.05 мм	и тяжелые
- гравий		Составляют 50% общего
		объема осадочных
Горные районы,	Происхождение песков:	пород
Морские побережья	- речное
Речные долины	- ветровое
Районы ледниковых отл	- морское
	Метаморфические породы

- Имеют кристаллическую структуру.

- Стойки в выветриванию во времени

- Хорошее скальное основание для зданий и сооружений

- Породы классифицируют на массивные и сланцеватые

Кварцит, мрамор Гнейс, кристаллические сланцы

Тема 2. Инженерно-геологическая характеристика типов почв

ТУНДРОВЫЕ
ПОДЗОЛИСТЫЕ И ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫЕ

БОЛОТНЫЕ

СЕРОЗЕМЫ

КРАСНОЗЕМЫ

ЧЕРНОЗЕМЫ

ЗАСОЛЕННЫЕ

ТУНДРОВЫЕ ПОЧВЫ

Крайне неудовлетворительные инженерно-геологические свойства

Не могут использоваться в качестве естественных оснований для сооружений, т.к. обладают ничтожной несущей способностью

При промерзании в них развивается интенсивное пучение

Обладают низкой водоотдачей. «Экологически уязвимы»

ПОДЗОЛИСТЫЕ и ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ

Благоприятные инженерно-геологические свойства, при определенной степени дисперсности

Лучшие почвы супесчаного и песчаного состава

«Экологически уязвимы» по сохранению плодородия

БОЛОТНЫЕ ПОЧВЫ

Крайне неудовлетворительные грунты

«Экологически уязвимы»

СЕРОЗЕМЫ

Высокое содержание пылеватых частиц

Сильно размокают, труднопроходимы для транспорта

Оплывают в бортах выемок

Склонны к засолению, при неправильном орошении

«Экологически уязвимы»

Красноземы

В инженерно-геологическом отношении в России большого значения не имеют в силу малого распространения

«Экологически уязвимы»

ЧЕРНОЗЕМЫ

«Экологически уязвимы»

ЗАСОЛЕННЫЕ ПОЧВЫ

По инженерно-геологическим свойствам достаточно различны

Агрессивные грунты по отношению к строительным материалам (в сухом состоянии обладают значительной плотностью и прочностью, но при увлажнении размокают)

Некоторые никогда не просыхают

Тема 3. Инженерно-геологические исследования в строительстве

Цель ИГИ – получение необходимых для проектирования объекта инженерно-геологических материалов

Задача ИГИ – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических и инженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений

Ведение ИГИ регламентируется основным нормативным документом в строительстве «Строительными нормами и правилами» СНиП 11-02-96.

Они определяют порядок, состав, объем и виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов в различных геологических обстановках.

Роль инженерной геологии в строительстве

Этап строительства	Виды работ	Организации	Исполнитель
1	Инвестиции	Заказчик	Заказчик
2	Техническое задание на ИГИ	Проектная	Инженер-строитель
3	ИГИ	Изыскательская	Инженер-геолог
4	Проектирование	Проектная	Инженер-строитель при участии инженера-геолога
5	Строительство	Строительная	То же

ВИДЫ иженерно-геологических исследований

1. Инженерно-геологические работы

2. Инженерно-геологическая съемка

3. Аэрокосмические методы

4. Буровые и горно-проходческие разведочные работы

5. Геофизические методы

6. Составление геологических карт и разрезов

7. Выделение инженерно-геологических элементов на территории строительных площадок

1.Инженерно-геологические работы

ЭТАПЫ: 1. Подготовительный – изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам.

2. Полевой – инженерно-геологическая съемка, разведочные работы и геофизические исследования, опытные полевые исследования грунтов, изучение подземных вод, анализ опыта местного строительства.

3. Камеральный – обработка полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составление инженерно-геологического отчета с приложениями в виде карт, разрезов

Инженерно-геологические заключения

Виды: 1. По условиям строительства объекта (сокращенный отчет)

2. О причинах деформации зданий и сооружений (вскрыть причины и наметить пути их устранения)

3. Экспертиза (проводится по проектам крупных сооружений при наличии спорных и разноречивых оценок природных условий в процессе изысканий или аварии сооружений в процессе эксплуатации)

Кратковременная Длительная

2.Инженерно-геологическая съемка

Комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других естественно-исторических ценностей района строительства.

Проводят поиск месторождений естественных строительных материалов.

На основе полученных данных составляют инженерно-геологическую карту района строительства. Это дает возможность произвести инженерно-геологическое районирование территории и выделить участки, наиболее пригодные под строительство крупных объектов.

3.Аэрокосмические методы

Проводят для ускорения сроков съемочных работ и повышения их качества в районах, труднодоступных для наземного изучения (заболоченные низменности, пустыни).

4.Буровые и горно-проходческие разведочные работы

Это часть полевых исследований.

С помощью буровых скважин и горных выработок (шурфов и штолен) выясняют геологическое строение и геологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы грунтов и подземных вод, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.

Разведочные выработки

Горизонтальные Вертикальные

Расчистки шурфы

Канавы (траншеи) Буровые скважины

Штольни

5.Отбор образцов пород и проб воды

Отбор образцов проб производят из обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок.

Пробы берутся на всю глубину через 0.5-1.0 м.

Наиболее детально обследуется слой, который будет несущим основанием сооружений

6. Геофизические методы

С помощью этих методов изучают физические и химические свойства пород и подземных вод, физико-геологические и инженерно-геологические явления и процессы.

Сейсмические Электроразведка

(колебания) (Элетрическое поле)

7.Геологические карты и разрезы

Карты составляются в основном для больших площадей, где намечается крупное строительство.

Используются условные обозначения

1. Выделение инженерно-геологических элементов на территориях строительных прлощадок

Это часть массива пород однородная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам.

Выделение инженерно-геологических элементов позволяет целенаправленно размещать здания на территории, выделенной под строительство, и дает возможность решать вопрос выбора модели основания фундаментов.