Читайте также:
|
В строительной практике любые горные породы и почвы называют грунтами. Грунт представляет собой минеральную или органоминеральную дисперсную фазовую систему, включающую в общем случае твердую, жидкую и газообразную фазы. Твердая фаза (скелет грунта) может быть представлен минеральными частицами, почвой или льдом. Жидкая фаза – водная или водно- коллоидная. Газообразная фаза – различные газы и пар. Различия между понятиями «горная порода» и «грунт» чисто качественная. Грунты – это почвы
и горные породы, которые находятся в верхней части литосферы и являются основаниями, средой или материалом инженерных сооружений. Курс геологии готовит студентов к чтению материалов изысканий, их
анализу для выбора оптимальных проектных решений по размещению сооружении конструкций и способов производства земельно-скальных работ, соответствующих природным условиям. Инженер (бакалавр/магистр) должен самостоятельно анализировать предназначенные для него геологические, инженерно-геологические,
гидрогеологические карты и разрезы (называемые наглядными пособиями) совместно с текстом отчета об изысканиях. Необходимо не только грамотно использовать этот материал в проектной работе, извлекая всю дорогостоящую информацию, но и планировать дальнейшие исследования. В связи с этим практические занятия по курсу «Геология» должны вырабатывать в студентах умение и навыки:
различать минералы и горные породы, и другие полезные ископаемые
своего края;
самостоятельно зарисовывать и описывать обнажения горных пород,
отбирать и отрабатывать образцы, составлять коллекции;
читать геологические карты, составлять геологические разрезы;
наблюдать за современными геологическими явлениями;
участвовать в оформлении стендов, геологического музея;
работать с методическими разработками, научно-популярной
литературой, справочниками, определителями;
самостоятельно изучать разделы дисциплины и писать работы на
инженерно-геологические темы, выступать с докладами на конференциях.
2. История развития геологии. Основные этапы развития.Как наука историческая геология начала формироваться на рубеже 18-19 веков, когда У.Смит в Англии, а Ж.Кювье и А. Броньяр во Франции пришли к одинаковым выводам о последовательной смене слоев и находящихся в них остатков ископаемых организмов. На основе биостратиграфического метода были составлены первые стратиграфические колонки, разрезы, отражающие вертикальную последовательность осадочных пород. Открытие этого метода положило начало стратиграфическому этапу развития исторической геологии. В течение первой половины 19 века были установлены почти все основные подразделения стратиграфической шкалы, проведена систематизация геологического материала в хронологической последовательности, разработана стратиграфическая колонка для всей Европы. В этот период в геологии господствовала идея катастрофизма, которая связывала все изменения, происходящие на Земле (изменение залегания толщ, образование гор, вымирание одних видов организмов и появление новых и др.) с крупными катастрофами.К середине 19 в. относятся первые попытки провести реконструкцию физико-географических условий по отдельным геологическим эпохам для крупных участков суши. Эти работы, проведенные учеными Дж. Дана, В.О.Ковалевским и др., положили начало палеогеографическому этапу развития исторической геологии. Большую роль для становления палеогеографии имело введение понятия о фациях ученым А. Грессли в 1838 г. Сущность его заключается в том, что породы одного и того же возраста могут иметь разный состав, отражающий условия их образования.Представление о платформах и геосинклиналях как главнейших элементах структуры Земной коры дает начало третьему «тектоническому» этапу развития исторической геологии. Оно впервые было изложено в трудах ученого Э.Ога
3. Понятие «инженерная геология»
Инженерная геология это одна из геологических наук, изучающая верхнюю часть литосферы в связи со строительством различных сооружений. Важнейшими теоретическими и прикладными задачами инженерной геологии являются прогнозирование геологических процессов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека, и разработка мероприятий, обеспечивающих устойчивую эксплуатацию инженерных сооружений в различных геологических условиях. Наиболее полный учет природных условий в строительстве позволяет выбирать наиболее экономичные и технически рациональные варианты зданий и сооружений, обеспечивает высокую их устойчивость, надежную эксплуатацию, создает условия для решения вопросов охраны природной среды
4. Каковы задачи инженерной геологии в строительстве
В процессе инженерно-геологических исследований собирают сведения о физико-географической обстановке, климате, растительности, животном мире, об опыте строительства и эксплуатации сооружений, экономике и т. д. Эти данные о свойствах сред, внешних по отношению к геологической (атмосферы, поверхностной гидросферы, биосферы искусственной среды), являются результатами исследований других наук. Инженерам-геологам они необходимы для оценки набора, характера и интенсивности взаимодействий других сред — систем с изучаемой литосистемой. Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. Для изучения процессов нужно знать, где, как, с какой интенсивностью и какие входы литосистемы взаимодействуют с элементами других систем. Знание набора взаимодействий, интенсивности и вклада каждого взаимодействия, характера и скорости изменения отношений, свойств и структуры геологической среды, обусловленных взаимодействиями с другими средами, дает надежную основу для понимания экзогенных геологических процессов и их количественного прогноза. Данные о свойствах других сред используются также для решения ряда вопросов, возникающих при планировании и проектировании сооружений (например, обоснование возможности и целесообразности строительства сооружений на данной территории с учетом экологического, экономического и других критериев эффективности). В процессе геологических работ (или исследований) изучают инженерно-геологические условия некоторой территории.
5. Методы, используемые в инженерной геологии.
С помощью геофизических методов можно решить ряд важных инженерно-геологических задач. При проведении инженерно-геологических исследований часто используют:электроразведочные методы — вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и электропрофилирование сейсморазведку по методу преломленных волн (МПВ). Геофизические методы позволяют: обнаружить крупные аномалии в строении геологической среды (пустоты, зоны трещин, погребенные эрозионные врезы); выявить геологическое и гидрогеологическое строение исследуемой области геологической среды; оценить ее некоторые коллективные свойства (пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругие свойства).
Сейсмическое метод: выполняется с целью уточнения характеристик сейсмической опасности на основании данных инженерно-сейсмологических исследований об очагах землетрясений с эпицентрами, удаленными на расстояние до 100 км от участка строительства, о сейсмическом режиме строительных площадок, о сейсмических свойствах изучаемой толщи грунта, о геоморфологических условиях участка строительства и влиянии погребенных разрывных тектонических структур на сейсмическое воздействие.
6. Основная технологическая последовательность проектирования сооружений
Инженерно-геологические изыскания нужны для определения особенностей геологического строения участка строительства.Изыскательские работы включают в себя бурение скважин, отбор образцов грунтов с каждого инженерно-геологического элемента, полевые испытания грунтов, лабораторные исследования отобранных образцов, определение положения и состава грунтовых вод, определение глубины промерзания грунта, расчет его деформируемости и несущей способности, прогноз изменений инженерно-геологических ситуаций.Целью инженерно-геологических изысканий является получение комплексной информации об инженерно-геологических условиях территорий, в том числе об опасных процессах природного и техногенного характера (суффозионные и просадочные явления, подтопления, оползни, карсты и пр.), свойствах грунтов и подземных вод по площади и в разрезе участка предстоящего строительства. Геологические изыскания играют важную роль в строительстве, позволяя принять оптимальное решение о выборе типа фундамента, его глубине, необходимости укрепления грунтов основания.
7. Что изучает геология?
Геология - это наука о строении и истории развития Земли. Возникновение геологии как самостоятельной науки относится к 18 веку. Изначально геологи изучали состав и строение земной коры, расположение в ней раззличных полезных ископаемых и т. д. Однако сейчас перечень вопросов, которые изучает гелогия, вышел за пределы данной области. Хотя по-прежнему геологи занимаются разведкой полезных ископаемых, изучением пород, из которых сложена земная кора, важным объектом исследований являются и процессы, происходящие в недрах, без чего невозможно понять, как происходило развитие Земли в прошлом и чего нам стоит ожидать в будущем. Хотя само слово "геология" происходит от греческих слов "Гео" - "Земля" и "логос" - "знание", т. е. означает "изучение земли", сейчас выделились в геологии выделились и такие разделы, как космология и планетология, которые изучают другие планеты Солнечной системы. Современная геология тесно связана и взаимодействует с другими науками, такими, как физика, химия, биология и т. д.
8. Каково современное представление о строении Земли?
В центре — ядро, шар радиусом около 3470 км, состоящий из вещества очень высокой плотности. Ядро облекается мантией, объем которой составляет 83% объема Земли и около 2/3 ее массы. Общая мощность мантии около 2900 км, из них верхние 500 (а по некоторым построениям и до 900 км) составляют верхнюю мантию. Мантию считают состоящей из твердого кристаллического вещества, за одним исключением: ближе к внешней части верхней мантии залегает слой пониженной твердости и прочности —астеносфера (греческое asthenes — слабый). Верхняя граница астеносферы лежит на глубине 50—100 км, то есть глубже нижней границы земной коры, нижняя — на глубине 250—300 км.
9. Какие гипотезы о происхождении Земли Вы знаете
Гипотеза Канта-Лапласа Они полагали, что прародительницей Солнечной системы является раскаленная газово-пылевая туманность, медленно вращавшаяся вокруг плотного ядра в центре. Под влиянием сил взаимного притяжения туманность начала сплющиваться у полюсов и превращаться в огромный диск. Плотность его не была равномерной, поэтому в диске произошло расслоение на отдельные газовые кольца. В дальнейшем каждое кольцо начало сгущаться и превращаться в единый газовый сгусток, вращающийся вокруг своей оси. Впоследствии сгустки остыли и превратились в планеты, а кольца вокруг них — в спутники.
Гипотеза О.Ю.Шмидта Согласно его гипотезе, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты, изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли.
10. Каковы форма и размеры, основные черты рельефа поверхности Земли?
11. Опишите строение земного шара и его внешние и внутренние оболочки.
Строение земного шара явилось результатом сложных процессов, протекающих как в недрах Земли, так и на ее поверхности. Земля имеет форму геоида (греч. ge — земля, eidos — вид), т. е. шара, несколько сплюснутого у полюсов. Полярный радиус Земли — 6357 км, экваториальный — 6378 км, т. е. разница составляет 21 км. Общая площадь Земли 510 млн. км2.Земля состоит из нескольких оболочек — сфер. Атмосфера — газовая оболочка, состоящая в основном из азота, кислорода, паров воды и углекислоты. Толщина оболочки примерно 2000 км.
Гидросфера — несплошная водная оболочка Земли, представленная морями и океанами. Средняя глубина морей и океанов 3—4 км,. Вода на Земле образовалась в результате геологических процессов, во время формирования и последующего развития Земли.Биосфера — область распространения жизни на Земле, охватывающая атмосферу до 5—7 км, гидросферу — практически на всю ее глубину и литосферу — до 2—3 км.Литосфера — каменная оболочка Земли толщиной 10—70 км, покрытая сверху осадочным слоем мощностью до 8—10 км. Мощность литосферы на материках выше, чем в океанах. Верхняя часть ее гранитная, нижняя — базальтовая. В океанах гранитная оболочка отсутствует. Толщина базальтов 8—10 км. Каменная оболочка Земли называется сиалитной (по начальным буквам наиболее распространенных элементов Si, Al). Иногда ее называют сиаль. Плотность спалитной оболочки Земли колеблется в пределах 2,6—2,7 г/см3. Масса верхних слоев на глубине 20—50 км создает давление 1,3—J5 * 103 МПа, в связи с этим температура нижней части спалитной оболочки поднимается до 900° СНиже литосферы находится верхняя мантия, или «сима» (название по основным элементам — Si, Mg), толщина которой около 400 км. Плотность вещества в верхней части «симы» равна 3,3—3,5, а в нижней — до 4 г/см3, давление до 1,5-105 МПа, температура 1200—1300°С. Верхняя часть мантии называется астеносферой.Под мантией расположены промежуточная мантия, имеющая толщину 110 км, и нижняя мантия мощностью 1400 км. Плотность вещества возрастает примерно до 10 г/см3 при давлении 2—2,5-10 в 5 степени МПа и температуре около 2500° С. Вещество мантии согласно последним геофизическим данным находится в твердом, аморфном состоянии.Центр Земли составляет ядро радиусом 3—3,5 тыс. км, с давлением около 3-105 МПа, температурой 3000° С, плотностью 11—12 г/см3. При таких условиях все вещество ядра Земли находится в металлизированном состоянии, по-видимому, обусловливая появление магнитного поля. Состав ядра точно не известен. Существует представление, что оно по составу железо-никелевое, или «нифе» (Ni, Fe), и твердое. По некоторым гипотезам, ядро Земли находится в жидком состоянии.
12. Охарактеризуйте мощность, строение и температурный режим земной коры. Как определяется температурный режим земной коры?
Глубже протягивается по всему земному шару базальтовая оболочка, на континентах она залегает под гранитной, а в океанах непосредственно под осадочной. Базальтовый слой на континентах имеет мощность от 15 до 30 км, а под океанами 5—15 км. Общая мощность земной коры в целом на континентах — 50—70 км, а в океанах в среднем до 10 км.
13. Что такое геотермический градиент и геотермическая ступень?
ГЕОТЕРМИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТ— величина, на которую повышается температура с увеличением глубины недр (на 1 или 100 м). В среднем на каждые 100 м температура в недрах Земли возрастает на 3°С. Геотермический градиент зависит от геологического строения, теплопроводности горных пород, циркуляции подземных вод, близости вулканических очагов и т.п. Например, при сверхглубоком бурении на Кольском полуострове обнаружено, что геотермический градиент первоначально увеличивается от 1°С в верхних горизонтах до 2,5°С на глубине 5 км, а затем уменьшается до 1,6°С на глубине 11 км.
14. Под действием каких процессов формируется Земная кора?
Экзогенные процессы развиваются на поверхности Земли и в приповерхностных слоях земной коры. Главными причинами, вызывающими эти процессы, являются: лучистая энергия Солнца, притяжение Солнца и Луны, поступление вещества из Космоса. Важнейшими экзогенными процессами являются выветривание и круговорот воды. Выветривание заключается в разрушении горных пород и минералов под действием физических и химических факторов. Прежде всего это нагревание и охлаждение, химическое воздействие на горные породы кислорода, углекислого газа, водяных паров и водных растворов. Физическое и химическое выветривание производят и представители биосферы.
Эндогенные процессы, охватывающие тектоносферу, часто именуются тектоническими. Тектонические процессы связаны с внутренней активностью Земли. Их движущей силой является огненно-жидкий расплав — магма. Этот поток материи и тепла, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает геологический процесс, называемый магматизмом. В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела — батолиты, штоки, пластовые интрузии, дайки и т.д. Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм именуют вулканизмом.
15. Из каких пород состоит Земная кора? Виды Земной коры. Магматические породы. Магматическими называют породы, образованные из магмы. Магма (С греческого - "густая мазь") - огненно-жидкий расплав, который формируется в мантии. Осадочные породы. В отличие от магматических, осадочные породы образуются на поверхности земной коры. Они возникают в результате оседания веществ на дне водоемов или накопления на суше Обломочные породы образуются из обломков различных пород вследствие разрушения (выветривания, размыва) поверхности. Органические породы состоят в основном из остатков организмов - остатков отмерших растений и животных, накопившиеся за миллионы лет на дне водоемов. Химические породы - Это следствие выпадение веществ в осадок из водных растворов. Метаморфические породы. Слово "метаморфизм" означает "превращения". Преобразование с породами происходит тогда, когда изменяются условия их залегания по сравнению с теми, при которых они образовались. Типы земной коры. Различные по происхождению горные породы залегают пластами и образуют как бы "этажи" земной коры. Однако их соотношение в ней разное. Соответственно различают два типы земной коры: континентальный и океанический. Материковая земная кора имеет "трехэтажное" строение с осадочного, гранитного и базальтового слоев. Осадочный слой (мощность от 1 мм до 20 км) образует поверхность, которой мы ходим. Породы в нем залегают пластами, сменяя друг друга. Гранитный слой (10-20 км) помимо магматических пород (гранитов) составляют и метаморфические (гнейсы, мраморы и др.). Среди них древнейшие породы нашей планеты - гнейсы, возрастом около 4 млрд лет. В базальтовом слое (15-25 км) преобладают магматические породы: наряду с базальтами случаются лабрадориты, габбро. Океаническая земная кора образована лишь двумя слоями - осадочным (до 1 км) и базальтовым (5-10 км). Гранитного слоя в ней почти нет, а осадочный менее мощный. Такой тип коры является только под впадинами океанов. Итак, строение земной коры достаточно сложная и разнообразная. Это связано с разными условиями ее формирования и различными процессами, в ней происходят.
16. Что такое геохронология?
17. Как определяют абсолютный возраст горных пород? Абсолютная геохронология устанавливает возраст г.п. в единицах времени. Определение абсолютного возраста необходимо для корреляции и сопоставления биостратиграфических подразделений различных участков Земли, а также установления возраста лищенных палеонтологических остатков фанерозойских и долембрийских пород. К методам определения абсолютного возраста пород относятся методы ядерной (или изотопной геохронологии) и не радиологические методы Методы ядерной геохронологии в наше время являются наиболее точными для определения абсолютного возраста г.п., в основе которых лежит явление самопроизвольного превращения радиоактивного изотопа одного элемента в стабильный изотоп другого. Суть методов состоит в определении соотношений между количеством радиоактивных элементов и количеством устойчивых продуктов их распада в горной породе. По скорости распада изотопа, которая для определенного радиоактивного изотопа есть величина постоянная, количеству радиоактивных и образовавшихся стабильных изотопов, рассчитывают время, прошедшее с начала образования минерала (соотв. И породы). Не радиологические методы уступают по точности ядерным. Соляной метод был применен для определения возраста Мирового океана. Он основан на предположении, что воды океана были первоначально пресными, то, зная современное количество солей с континентов, можно определить время существования Мирового океана (~ 97 млн. лет). Седиментационный метод основан на изучении осадочных пород в морях. Зная объем и мощность морских отложений в з.к. в отдельных системах и объем минерального вещества, ежегодно сносимого в моря с континентов можно вычислить продолжительность их наполнения. Биологический метод базируется на представлении о сравнительно равномерном развитии орг. мира. Исходный параметр - продолжительность четвертичного периода 1,7 - 2 млн. лет. Метод подсчета слоев ленточных глин, накапливающихся на периферии тающих ледников. Глинистые осадки откладываются зимой, а песчаные летом и весной, т.о. каждая пара таких слоев результат годичного накопления осадков (последний ледник на Балтийском море прекратил свое движение 12 тысяч лет назад).
18. Как определяют относительный возраст горных пород?
Определение относительного возраста пород- это установление, какие породы образовались раньше, а какие - позже. Относительный возраст осадочных г.п. устанавливается с помощью геолого-стратиграфических (стратиграфического, литологического, тектонического, геофизических) и биостратиграфических методов. Стратиграфический метод основан на том, что возраст слоя при нормальном залегании определяется - нижележащие их слои являются более древними, а вышележащие более молодыми. Этот метод может быть использован и при складчатом залегании слоев. Не может быть использован при опрокинутых складках. Литологический метод основан на изучении и сравнении состава пород в разных обнажениях (естественных- в склонах рек, озер, морей, искусственных - карьерах, котлованах и т.д.). Тектонический метод основан на том, что мощные процессы деформации г.п. проявляются (как правило) одновременно на больших территориях, поэтому одновозрастные толщи имеют примерно одинаковую степень дислоцированности (смещения). Геофизические методы основаны на использовании физических характеристик отложений. Биостратиграфические или палеонтологические методы состоят в определении возраста г.п. с помощью изучения ископаемых организмов (подробно палеонтологические методы будут рассмотрены в следующей лекции).
19. Какое значение имеет возраст породы для строительства?
Горные породы, т.е. грунты скального класса, используют в качестве
естественных оснований сооружений, так как они обладают жесткими связями,
высокой прочностью и большой несущей способностью. При организации разработки каменных горных пород необходимо учитывать наличие определенной системы трещин и отдельностей и напластований в массиве, так как от них во многом зависит направление разработок, способы ведения взрывных работ, вид и количество получаемой каменной продукции. Монолитные или слабо трещиноватые скальные породы длительно удерживают крутые и вертикальные откосы, при условии отсутствия наклона плоскостей трещин или напластования в массиве (см. рисунок 8.4) в сторону падения склона, к оси выемки, к карьеру или котловану. Трещиноватость при развитии может привести к обвалу склонов, а из откосов будут происходить вывалы, сам откос может обрушиться. Породы, растрескивающиеся при выветривании, держат только пологие откосы, с которых не осыпается и не соскальзывает накапливающийся мелкий материал. Наиболее трещиноватые породы, обладающие сланцеватой или полосчатой текстурой – глинистые сланцы, гнейсы, хлоритовые сланцы и др. Из обломков скальных пород можно возводить земляные сооружения. Если порода легко выветривается или размокает, то из нее не рекомендуется возводить плотины, дамбы, подтопляемые насыпи. Относительно быстро размокают и выветриваются некоторые мергели, мел, аргиллиты, алевролиты, глинистые сланцы, трепел и другие породы. При устройстве выемок, заложении котлованов или постройке тоннелей приходится вести разработку горных пород, поэтому это требует знания условий залегания горных пород и их физико-механических свойств. При строительстве зданий, дорог, мостов и т.д. широко применяют различные горные породы в качестве строительных материалов. В таблице 8.2 указаны важнейшие свойства и область применения широко распространенных горных пород в качестве строительных материалов
20. Какой период продолжается и поныне?
Четвертичный (Антропогеновый) период, Четвертичная система - последняя система кайнозойской эратемы, соответствующая последнему периоду кайнозойской эры геологической истории Земли. Последний из периодов геологической истории, продолжающийся поныне. Международной стратиграфической комиссией (MCK) и Международным союзом геологических наук начало четвертичного периода было принято в 1,65 млн. лет, в официальной схеме CCCP продолжительность четвертичного периода составляла около 0,8 млн. лет, в то время как некоторые учёные Pоссии и Западной Европы определяют его в 2,5-2,4 млн. лет. Подразделяется на плейстоцен и голоцен. Четвертичный период - самый короткий геологический период, но именно в четвертичном периоде сформировалось большинство современных форм рельефа, произошли такие существенные события в истории Земли, как ледниковая эпоха и появление человека. Продолжительность четвертичного периода так мала, что обычные палеонтологические методы относительного и изотопного определения возраста оказались недостаточно точны и чувствительны. На таком коротком интервале времени применяется прежде всего радиоуглеродный анализ и другие методы, основанные на распаде короткоживущих изотопов.
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 53 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Стационарного сигнала при фиксированном числе выборок (10, 25, 50) | | | Предмет философии, ее основные функции. |