Київський національний університет будівництва і архітектури
Кафердра «Основ іфундаментів»
Кафедра «Основ і фундаментів»
Контрольная работа
З дисципліни: "Інженерна геологія і основи механікиґрунтів".
Виконав:
студентгрупи ЗПЦБ-33
ЯремчукД.В.
Перевірив:Петренко Е.Ю.
Київ 2011 р
Тема 1. Що таке «магнітний уклон» і «магнітне відхилення»та їх практичне використання?
Магнітне відхилення (відхиленнямагнітної стрілки), кут між напрямком магнітного поля Землі й горизонтальною площиною,обмірюваної вільно плаваючим магнітом. На північному магнітному полюсі це відхиленнядорівнює нулю; на магнітному екваторі дорівнює 90°.
Магнітний уклон це кут між напрямкамигоризонтальної лінії й магнітної стрілки, що вільно обертається на горизонтальнійосі й розташованої в площині магнітного меридіана. М. на магнітних полюсах дорівнює90°, — магнітна стрілка приймає вертикальний напрямок. При цьому на магнітному полюсіпівнічної півкулі вниз звернений північний кінець стрілки, а на магнітному полюсіпівденної півкулі вниз звернений її південний кінець. У міру видалення від магнітнихполюсів у напрямку до екватора нахил магнітної стрілки, тобто М., зменшується. Изогоназ нульовим нахиленням, тобто лінія, на якій стрілка нахилення займає горизонтальнеположення, наз. магнітним екватором. Вона не співпадає з земним екватором, але перетинаєйого у двох точках, а в проміжку між ними відходить від земного екватора на відстаньдо 15°.М. н., як і магнітнесхилення, піддається віковим змінам.
/>
Магнітне поле сучасної Землі характеризується:відмінюванням D, нахиленням I і напруженістю Н, вимірювану в теслах (див. мал).Основні компоненти магнітного поля Землі. М.П. — напрямок на магнітний полюс; Г.П.- напрямок на географічний полюс. А — вертикальна площина; В — поверхню Землі наобмеженій ділянці; З — магнітна силова лінія. Складові повного вектора Т магнітногополя: Н — горизонтальна; Z — вертикальна; I — магнітне нахилення; D — магнітне відмінюванняІснують карти ліній рівних величин магнітних відмінювань изогон і ліній рівних магнітнихнахилень ізоклін. На північному магнітному полюсі нахилення дорівнює +90о ПРО (напівденному відповідно — 90о). У межах магнітного екватора, що не збігає з географічним,нахилення дорівнює нулю. Сучасне магнітне поле Землі краще усього описується полемгеоцентричного зміщеного диполя з нахилом по відношенню до осі обертання Землі в11,5°. Напруженість сучасного магнітного поля становить близько 0,5 ерстед або 0,1а/м, і вважається, що в геологічному минулому величина напруженості могла коливатися,але максимум на порядок. Геомагнітне поле Землі останні 2,0-3,5 млрд. років принциповоне змінювалося, як це встановлено палеомагнітними дослідженнями, а це більше половиниїї геологічної історії. Ще в XV столітті була виявлена зміна магнітного відмінюваннязгодом. Так звані вікові варіації всіх інших елементів магнітного поля зараз установленівірогідно й регулярно складаються спеціальні карти изопор, тобто ліній рівних річнихзмін якого-небудь елемента магнітного поля. Такі карти можна використати тількив певний, не більше 10 років, інтервал часу, у зв'язку з періодичністю вікових,особливо “швидких” варіацій. Всі магнітні материкові аномалії, наприклад, ізогони,повільно, зі швидкістю 22 (0,2 % у рік) км, зміщаються в західному напрямку. Західнийдрейф обумовлений процесами, пов'язаними з генерацією магнітного поля Землі.
Тема 2. Які хімічні елементи переважають в складі Земної кори і Землі?Назвіть 9-10 найбільш поширених хімічних елементів.
У твердій земній корі переважаютьтакі хімічні елементи:
кисень (47,0 %), — кремній (29,0 %),
алюміній (8,05 %), — залізо (4,65 %),
кальцій (2,96 %), — натрій (2,5 %),
магній (1,87 %), — калій (2,5 %),
титан (0,45 %), які в сумі складають 98,98 % складу земної кори.
/>
У складі Землі переважає залізо (34.6 %), кисень (29.5 %), кремній (15.2 %), магній(12.7 %). Земна кора, мантія і внутрішня частина ядра тверді (зовнішня частина ядравважається рідкою). Від поверхні Землі до центру зростають тиск, густина й температура.
/>
Внутрішнє ядро, за припущенням,має діаметр 2600 км і складається з чистого заліза чи нікелю, зовнішнє ядро товщиною 2250 км із розплавленого заліза або нікелю, мантія близько 2900 км товщиною складається переважно з твердих гірських порід, відділена від земної кори поверхнею Мохоровича.
Вважають, що верхня мантія за складомблизька до ультраосновних порід, в яких переважає О (42,5 %), Mg (25,9 %), Si (19,0%) і Fe (9,85 %). Нижню мантію вважають аналогом кам'яних метеоритів (хондритів). Ядро 3емлі за складом аналогічне залізним метеоритам імістить бл.80 % Fe, 9 % Ni, 0,6 % Co. На основі метеоритної моделі розрахованийсередній склад З., в якому переважає Fe (35 %), О (30 %), Si (15 %) і Mg (13 %).
Тема 3. Які процеси ведуть до утворення метаморфічних гірських порід?Наведіть приклади.
Метаморфічні гірські породи виникливнаслідок перетворення магматичних або осадових порід під дією високого тиску, температурита гарячих газоводних розчинів. Ці гірські породи утворилися внаслідок метаморфізму осадових і магматичних порід і характеризуються зернистою будовою, здебільшогосланцюватою текстурою. До них відносять глинисті сланці, філіти,гнейси, кварцити тощо.
Метаморфізм:
процес твердофазної мінеральної і структурної зміни гірських порід під впливом температури, тиску, підземних розсолів, часто в присутностіфлюїду. Виділяють ізохімічний метаморфізм — при якому хімічний склад породи змінюєтьсянеістотно, і неізохімічний метаморфізм (метасоматоз) дляякого характерна помітна зміна хімічного складу породи, в результаті перенесеннякомпонентів флюїдом.
це суттєва зміна текстури, структуриі мінерального складу осадових і магматичних г. п. в результаті дії т-ри, тиску,глибинних розчинів чи інших факторів. Метаморфізм звичайно відбувається при змініт-ри в діапазоні 1100-300°С і тискові в діапазоні 1-6000 атм. Метаморфізм включаєперекристалізацію, мінералогічні і хімічні перетворення гірських порід, в результатіяких вони перетворюються в метаморфізовані гірські породи.
При регіональному метаморфізмі речовинніі структурно-текстурні зміни в породах відбуваються у діапазоні температур від 300-400°Сдо 900-1000°С і зміні тиску в межах від 3-5.108 до 10-15.108 Па. При цьому породирізного первинного складу по різному реагують на зміни фізико-хімічних умов. Метаморфізмпростих за хімічним складом порід, таких як наприклад кварцові пісковики або вапняки,полягає тільки у змінах структури і текстури, а сам мінеральний склад майже не змінюється.Кварцові пісковики та інші багаті кремнеземом породи при метаморфізмі перетворюютьсяу кварцити, в яких кварц є основним породоутворюючим мінералом. Вони характеризуютьсяповнокристалічною, здебільшого, дрібнозернистою структурою і масивною текстурою.Колір кварцитів буває найрізноманітнішим, але в природі переважають світлобарвнівідміни цих порід.
Метаморфічні гірські породи характеризуютьсяповнокристалічними структурами та орієнтованими текстурами. До останніх відносяться:сланцювата, обумовлена взаємно паралельним розташуванням мінеральних зерен призматичної,пластинчастої або лускуватої форми; гнейсова і гнейсоподібна, характерною властивістюяких є чергування смуг різного мінерального складу; смугаста для якої властиве чергуваннясмуг, складених з зерен світло — і темнобарвних мінералів.
Карбонатні породи (вапняки, доломітита інші) в процесі метаморфічних змін перетворюються у мармури, які являють собоюповнокристалічні мономінеральні агрегати кальциту або доломіту з масивною текстурою.При метаморфізмі карбонатних залізисто-магнезіальних порід, а також основних і,частково, середніх магматичних утворюються, відповідно, параамфіболіти і ортоамфіболіти.Як перші так і другі, складені, головним чином, з рогової обманки і середнього плагіоклазута характеризуються повнокристалічною структурою і сланцюватою текстурою. Колірпороди, здебільшого, брудно-зелений, сірий з зеленуватим відтінком.
Тема 4. Поясніть зв'язок і протиріччя між ендогенними та екзогеннимигеологічними процесами? Як це відображається на формуванні рельєфу Землі?
Ендоге́нні проце́си — це геологічні процеси, пов'язаніз енергією, яка виникає у надрах Землі. До ендогенних процесів відносять тектонічний рух земної кори, магматизм, метаморфізм, сейсмічна активність.
Екзогенні процеси — геологічні процеси, що відбуваються на поверхні Землі та в її приповерхневих шарах (вивітрювання, денудація, абразія, ерозія, діяльністьльодовиків, підземних вод);зумовлені, головним чином, енергією сонячної радіації, силою тяжіння і життєдіяльністюорганізмів; тісно пов'язані з ендогенними процесами. Протилежне — ендогенні процеси. Екзогенний- зумовлений зовнішніми причинами; який утворився на земній поверхні й у верхнійчастині земної кори під впливом процесів вивітрювання, діяльності води й організмів(про мінерал і мінеральний комплекс).
Процеси, що впливають на формуваннятвердої оболонки Землі по своєму положенню щодо її поверхні підрозділяються на ендогенній екзогенні.
Ендогенні процеси протікають в умовахвисоких температур і тисків. Гравітаційне поле Землі і сили обертання можуть впливатина форму планети, викликати вертикальні і горизонтальні переміщення фрагментів літосферирізної щільності, процеси діапіризму і т.д.
Для рельєфоутворення найбільше значеннямають механічні рухи літосфери, магматизм і метаморфізм. Один з найважливіших результатів- формування первинних нерівностей твердої поверхні Землі — тектонічно обумовленихпідняттів і западин. Екзогенні процеси поділяються на 3 групи: вивітрювання, денудація(знос) і акумуляція (нагромадження). Денудація й акумуляція по ефекті впливу нарельєф є що нівелюють. Під ендогенними рельєфоутворюючими факторами розуміютьсяпроцеси, обумовлені внутрішнім розвитком літосфери і нерівності земної поверхні,що створюють, в умовах приповерхнього гравітаційного полючи Землі і під впливомїї рухів у просторі. Структурні форми, виражені в рельєфі — полігенні утворення,тому що завжди в різному ступені перекручені екзогенними процесами.
Ендогенні й екзогенні процеси діютьна земну поверхню одночасно, але з різною інтенсивністю в часі й просторі. При провідному значенні ендогенних процесів виникають переважновеликі, структурні форми рельєфу суші, дна морів й океанів. Утворення найбільших(планетарних) форм пов'язане також із силами космічного характеру — обертанням Землі, сонячно-місячним тяжінням тощо. Екзогенніпроцеси звичайно формують дрібніші, скульптурні форми, ускладнюючи ними форми великогомасштабу. Залежно від переважання того або іншого екзогенного фактора розрізняють:
флювіальні форми, зобов'язані своєюпоявою роботі річок і тимчасових потоків;
льодовикові, обумовлені діяльністюсучасних і древніх льодовиків;
мерзлотні (кріогенні);
аридні, у створенні яких головнуроль грають процеси фізичного вивітрювання, робота вітру та інші.
Області тектонічного підняття йопускання зазнають протилежного по морфологічній спрямованості впливу з боку зовнішніхпроцесів: піднесені й ділянки, що піднімаються, земної кори розчленовуються, зрізуютьсязверху й з боків, тобто піддаються денудації, а знижені й ті, що опускаються, заповнюютьсяпродуктами руйнування й зносу, тобто є областями акумуляції.
Перевага тектонічних підняттів надсукупним впливом зовнішніх сил призводить (згідно з В. Пенком) до висхідного розвитку рельєфу, дляякого характерне збільшення абсолютних і відносних висот, глибини розчленовування,крутості схилів; при висхідному розвитку рельєфу енергійно протікають процеси річковоїерозії й денудації. Приклад висхідного розвитку рельєф — високогірнийтип рельєфу, властивий молодим гірським країнам (Альпам, Гімалаям). Перевага деструктивних екзогенних факторів веде до руйнуванняпозитивних елементів рельєфу, до його спадного розвитку: зменшення абсолютних івідносних висот, появи ввігнутих форм схилів, ослаблення процесів ерозії й денудації.У гірських країнах спадному розвитку відповідає середньовисотний тип рельєфу (Урал, Аппалачі). Середньовисотні гори, знижуючись, переходять у низькогірськийтип рельєфу (наприклад, окремі масиви Казахського дрібносопковика);на кінцевій стадії спадного розвитку рельєфу формується майже рівнина, або пенеплен.
Якщо відбувається тектонічне опускання,то залежно від інтенсивності впливу зовнішніх сил виникаючі депресії рельєф абозбільшуються в розмірах, або вирівнюються завдяки нагромадженню принесеного з бокупухкого матеріалу.
Із плином геологічного часу співвідношеннярельєфотворчих факторів на кожній ділянці земної поверхні неодноразово змінюється,накладаючи відбиток на характер рельєфу. Сучасний рельєф суші включає різновіковіелементи зі слідами й висхідного, і спадного розвитку, тому для правильного розуміннярельєфу його прийнято розглядати в палеогеографічному аспекті. Так, показникомзміни в часі висхідного й спадного розвитку рельєф у горах служить ярусність, вивченняякої сприяє з'ясуванню історії розвитку гірської країни в цілому.
Комбінація й відносна роль у рельєфотвореннітого або іншого екзогенного фактора залежать від клімату. У зв'язку із цим розміщення на Землі форм рельєфу, створених головнимчином при участі екзогенних процесів, підкоряється закону географічної зональності. У межах рівнинних країн суші чітко простежуються морфокліматичні зони,що відповідають територіальній диференціації сучасних екзогенних процесів.
Тема 5. Як формується морський берег? Що таке «абразія»?
Хвилі, впливаючи на береги, з одногобоку, руйнують їх, а з іншого боку сприяють акумуляції матеріалу, формуючи широкій протяжні пляжі.
Якщо хвиля підходить до стрімчастомуберегу й пляжі відсутні або вони дуже вузькі, то вона всією своєю масою обрушуєтьсяна берег, руйнуючи його під впливом ряду факторів:
1) удару багатонною масою води,що містить пісок, гальку й навіть валуни;
2) стиску повітря в порах і порожнинахпороди, що розриває їх, подібно вибуховій речовині. Сила удару великих хвиль досягаєдесятків тонн на м2, що здатне зруйнувати міцні породи й бетонні спорудження набережних,пристаней, молів. Багаторазові удари хвиль зрештою вибивають нішу в підставі крутогоберега, називану хвилеприбійної. Коли ніша стає занадто глибокою — навислі над неючастини крутого схилу обрушуються, уламки роздрібнюються хвилями і перетворюютьсяв гальку й пісок. У теж час починає формуватися нова хвилеприбійна ніша й берегвідступає.
/>
Крім руйнівного, дії хвилі приводятьдо акумуляції опадів, доутворенню пляжів. хвиля, Що набігає, несе із собою галькуй пісок, які залишаються на березі при відступу хвилі. Хвиля руйнується при глибиніприбережного дна в 1,5 разу більше висоти хвилі й швидкість набігання хвилі в цеймомент різко зростає.
Будова пляжу: 1 — верхній пляж;2 — нижній пляж; 3 — береговий вал; 4 — підводний бар.
Улітку пляж розширюється, узимкускорочується
Короткі й високі хвилі, набігаючина змілілий беріг, забруднюються на глибинах у перші метри, відкладаючи піщанийматеріал під водою у вигляді підводного піщаного вала, що, руйнуючись, згодом можепримкнути до пляжу. Підводні вали добре маркіруються хвилями, що розбиваються надними. Іноді підводний акумулятивний вал, виростаючи, виступає з води, простягаючисьпаралельно берегу іноді на десятки км. Такі вали називаються барами. Класичним прикладомпротяжного на 200 км баром, є Арабатська стрілка в Східного узбережжя Криму, щовідокремлює Азовське море від Сиваської затоки.
Бари відшнуровують від океану простірводи, називають лагуною.
Якщо хвилі низькі і довгі, то набігаючина берег і, несучи із собою пісок і гальку, вони формують пляж або, точніше, нижнійпляж, у якого добре виражений верхній уступ і фас пляжу. У зимовий час, коли частоштормить, а висота хвиль збільшується утвориться верхній пляж з декількома уступамиабо бермами й підводний вал при цьому переміщається ближче до берега, а влітку,при більше спокійному океані й невисоких хвилях, підводний вал відступає мористее.З боку моря берма обмежена чітким уступом, який називається гребенем берми. Це лініянайвищого заплескоту хвиль при нормальному хвилюванні в 3-4 бала.
Пляжі бувають не тільки піщані,вони можу бути утворені галечниками,
валунами, роздробленим ракушняком,вапняним біогенним матеріалом, як, наприклад, на пляжах тропічної зони. Піски напляжах особливо на фасах, як правило, добре відсортовані, на бермах — гірше. У відкладенняхпляжу розвинена майже горизонтальна шаруватість, а в барах і підводних валах косашаруватість.
Поводження піску й гальки на пляжівизначається характером набігання хвилі. Якщо хвилі йдуть перпендикулярно берегу,то пісок рухається нагору й униз по однієї лінії, при цьому за зоною прибою виникаютьвздовж берегового плину, які вертаються в океан у вигляді вузької смуги — сулоя- скороминучої — 2 м/с води, згасаючої за прибійною зоною. Там, де сулой зустрічаєтьсяіз хвилями за зоною прибою, відбувається забурунювання хвиль, тому такі ділянкидобре видні.
Абра́зія (лат. abrasio — зіскоблювання)- процес руйнування берегів і знесення гірських порід у береговій зоні водойм хвилямиі прибоєм. Суттєва абразія характерна для великих водойм — океанів, морів, озер чи великих водосховищ. Швидкість абразії залежить від геологічноїбудови берегів та сили прибою; крім того, вона зростає, якщо піднімається рівеньморя або опускається узбережжя шириною кілька метрів.
магнітне поле геологічний порода
В результаті абразії створюютьсяспецифічні форми рельєфу; абразійні уступи (кліфи), хвилеприбійні ніші, підводніабразійні тераси або платформи (бенчі) та інші. Довжина абразійних ділянок на берегахводоймищ земної кулі біля 400 тисяч кілометрів (51 % загальної довжини). У середньомуз кліфів у водоймища надходить 3,45 млрд м3 уламкового матеріалу на рік, з бенчів- 7,4 млрд м3. Пісок, галька, ґравій та інші, які виникають при абразії, утворюютьрізноманітні берегові і підводні форми рельєфу (коси, пересипи тощо), з якими пов’язаніприбережно-морські розсипи та родовища будівельних матеріалів. При розробці прибережнихпокладів ґравію і піску необхідно погоджувати масштаби їх видобутку з швидкістюнадходження уламкового матеріалу.
Тема 6. Що входить в поняття «елементи рельєфу»?
До елементів рельєфу відносятьсяповерхні, лінії і точки, які складають форми рельєфу.
Поверхні утворюють форми рельєфу.Вони можуть бути горизонтальними, нахиленими, випуклими, вогнутими і складеними.Лінії являються результатом пересіченої поверхні. Відрізняють лінії водороздільну,водозливну, підошвену, зливну. До характерних точок відносять вершини (найбільшависота на даній ділянці місцевості), перевальні (дно знижень гребнів хребтів), устеві(устя річок) і донні (найбільш низькі точки зниження рельєфу).
На будь-якій ділянці земна поверхняявляє собою нескінченне чергування підйомів та знижень, які утворюють опуклі таувігнуті об'ємні тіла, що називаються формами рельєфу.
За своїми особливостями форми рельєфуможуть бути замкнутими (горб, западина) або відкритими (яр, балка), додатними (підняття)або від'ємними (зниження).
В залежності від спрямування діяльностізовнішніх агентів (води, вітру, льодовиків тощо) розрізняють форми рельєфу акумулятивніі денудаційні. Акумулятивні форми утворюються за рахунок нагромадження матеріалу(бархани, дюни, моренні горби). Денудаційні (руйнівні або вироблені) форми рельєфуформуються при винесенні матеріалу (яри, карстові лійки тощо).
Одним з найважливіших етапів геоморфологічногоаналізу будь-якої території є встановлення генезису форм рельєфу, тобто, визначенняпричин і умов їх утворення, а точніше — визначення факторів, які зумовили утвореннятієї чи іншої форми (ерозійні, дефляційні, гляціальні тощо).
Сукупність генетичне пов'язанихміж собою форм рельєфу, взаємоподібних за будовою і віком та поширених на певнійтериторії, розглядають як генетичні типи рельєфу (наприклад, яружно-балковий рельєфлісостепової України, водно-акумулятивний рельєф Полісся).
Форми рельєфу за розмірами можнаподілити на геотектури, морфоструктурита морфоскульптури. В свою чергу геотектури поділяютьсяна окремі материки і океанічні западини. Наприклад: геотектура Африки, геотектураАтлантичного океану. Це найбільшіелементи рельєфу Землі сформовані ендогенними процесами. Морфоструктури поділяються на гори та рівнини (рівнини поділяються на низовини, височини, плато, високогір'я). У формуванні морфоструктур беруть участь екзогенні та ендогенні факториз переважанням ендогенних. До морфоскульптур належать відносно дрібні форми рельєфу, сформовані екзогенними факторами: дюни, бархани (еолові форми рельєфу), лійки, печери, карри (карстові форми), кари, цирки, нунатаки (льодовикові форми), і т.д.
Тема 7. Які підземні води зустрічаються в зоні аерації? Який в ниххарактер? В чому полягає їх небезпека?
Підземні води в зоні аерації:
по гідравлічним умовам — ненапірні;
види — верховодка,
- болотні води,
- води морських прибережних зон,
- над мерзлотні води сезонних таліков.
Сама верхня частина земної кори,поблизу поверхні, називають зоною аерації, тому що вона пов'язана з атмосферою йіз ґрунтовим покривом. Нижче її залягає зона повного насичення, де вода поширенапереважно в рідкому виді, тоді як у зоні аерації вона може бути й пароподібної.Якщо температури негативні, то вода в цих двох зонах може бути присутнім і у виглядільоду.
/>
Мал.5 Розподіл води вище зони ґрунтовихвод:
1 — зона аерації, 2 — зона повногонасичення (водоносний обрій), 3 — капілярно-підтягнута вода, 4 — капілярно-підвішенавода
Таким чином, зона аерації являєсобою як би перехідний буферний шар між атмосферою й гідросферою. У зоні повногонасичення всі пори заповнені краплинно-рідкою водою й тоді утвориться водоноснийобрій.
Однак гірські породи в різному ступеніпроникні для води, що залежить від ряду факторів. Варто підкреслити, що пористістьі проникність не одне й теж.
Верховодкою називають тимчасовіскупчення підземних вод у зоні аерації. Ця зона розташовується на невеликій глибинівід поверхні, над обрієм ґрунтових вод, де частина пор порід зайнята зв'язаною водою,інша частина — повітрям.
Верховодка утвориться над випадковимиводоупорами (або напівводоупорами), у ролі яких можуть бути лінзи глин і суглинківу піску, прошарку більше щільних порід і т.д.
При інфільтрації вода тимчасовозатримується й утворить своєрідний водоносний обрій. Найчастіше це буває пов'язанез періодом рясного сніготанення, періодом дощів. В інший час вода верховодки випаровуєтьсяй просочується в нижчезалягаючі ґрунтові води.
Іншою особливістю верховодки є можливістьїї утворення навіть при відсутності в зоні аерації яких-небудь водотривких пропластків.Наприклад, у товщу суглинків рясно надходить вода, але внаслідок низької водопроникностіпросочування відбувається уповільнено й у верхній частині товщі утвориться верховодка.Через якийсь час ця вода розсмоктується.
У цілому для верховодки характерно:тимчасовий, частіше сезонний характер, невелика площа поширення, мала потужністьі безнапорність. У легко водопроникних породах, наприклад, пісках, верховодка виникаєпорівняно рідко. Для неї найбільш типові різні суглинки й лесові породи.
Режим вологості ґрунтів в зоні аераціїзалежить від багатьох чинників, а саме: від кліматичних умов, складу породи і їхводо поглинальної здатності, а також застійники даної ділянки.
Водоносні пропластки або навітьшари, що утворяться в корі вивітрювання (у глинах або масивних скельнихпородах), якщо вони не постійні, також повинні бути віднесені до верховодки. Якщошари щільних глин залягають близько від поверхні, то в результаті вивітрювання вонипронизуються розгалуженому мережею тріщин, що досягають глибини 1,5-3,0 м, і при випадінні опадів вода збирається в цій зоні. Міграція води по цих тріщинах відбувається повільно,але все-таки підземні частини споруджень (підвали, канали й т.д.) звичайно затоплюються.У посушливі періоди верховодка такого типу в результаті випару зникає.
До верховодки відносять також водидюн і морського узбережжя. Цей тип верховодки має свої особливості. Поверхня малопотужнихводоносних пропластків, що утворяться в результаті інфільтрації, звичайно повторюєрельєф дюн. Важливо відзначити, що водоупор тут відсутній і верхні прісні води налягаютьна їхню солону води, що підстилаються. Значною мірою умовно до верховодки відносятьболотні води. Утворення боліт пов'язане з надлишковим зволоженням залегаючих близьковід поверхні вологоємних водонепроникних порід при малому поверхневому стоці. Живленняболіт може відбуватися за рахунок атмосферних осадків або виклинюющихся ґрунтовихвод. Найчастіше має місце змішане живлення. Особливий вид заболочених земель — плавні- утвориться на широких заплавах під час розливу рік.
Верховодка становить значну небезпекудля будівництва промислових і цивільних споруджень. Залягаючи близько від поверхні,тобто в межах глибин розміщення підземних частин будинків і споруджень (підвали,котельні, теплофікаційні й інші канали), верховодка може викликати їхнє підтоплення,якщо не передбачити спеціальні міри дренування або гідроізоляції. Частіше всьогопідтоплення підземних частин будинків верховодкою відбувається зовсім зненацька,тому що сезонний, тимчасовий характер цього своєрідного, водоносного пропласткане завжди дозволяє виявити його при проведенні вишукувань у посушливу пору року.
Тема 8. За якими чинниками класифікуються штучні ґрунти?
Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТ 25100-82"Ґрунти. Класифікація" насипні ґрунти віднесені до групи штучних ґрунтів.По гранулометричному складу, числу пластичності насипні ґрунти підрозділяють наокремі типи (великоуламкові, піщані, пилуваті, глинисті, заторфовані, торфи, відходирізних виробництв), а по ступені ущільнення від власної ваги на два види (злежаній не злежані). Крім того, насипні ґрунти виділяють в окремі різновиди по показниках,передбаченим технічним завданням на провадження робіт, однак за якими показникамий на які різновиди в класифікації за ДСТ 25100-82 не вказується.
Штучно утворені відкладення що складаютьсяіз ґрунтів і різних включень і домішок в різних включеннях називають насипними ґрунтами.
/>
Дуже часто при інженерно-геологічнихвишукуваннях насипні ґрунти не вивчають і не розглядають як можливу підставу дляфундаментів споруджень. Тим часом, в межах території міст, а також промислових підприємствне вдається виключити із забудови ділянки, де залягають насипні ґрунти. За звичайпри будівництві будинків на ділянках, де потужність насипних ґрунтів велика, фундаментизакладають на корінних ґрунтах, що зв'язано зі значним збільшенням вартості будівництва.Тому питання можливості будівництва будинків і споруджень із закладенням фундаментіву межах товщі насипних ґрунтів дуже актуальний. У цей час, уже накопичений деякийдосвід використання насипів у якості основ для споруджень. У цьому зв'язку великепрактичне значення має класифікація насипних товщ. Перша спроба такої класифікаціїприводиться в табл. (див. вище). товщі, що укладають організовано, насипів для плануваннятериторії (наприклад, у межах затоплюваних районів) або для будівництва будинківі споруджень: можуть бути в ряді випадків успішно використані як основи. Особливоце відноситься до піщаних намитих грунтів. Гідравлічний спосіб укладання пісківзабезпечує їх високу щільність, що мало відрізняється від_природної. Тому на такихпіщаних насипах можна зводити будь-які будинки й спорудження, не побоюючись їхньогоосідання. Намиті суглинки, навпаки, являються ненадійною основою, тому що доситьповільно віддають воду Тут важливу роль грає фактор часу. Лише після просихання(залежно від щільності) намиті суглинки можуть бути використані як основа.
Шлаки, гравії, щебені й галечникможуть бути використані як надійна основа для будинку й споруджень, навіть якщовони насипаються без ущільнення, а пісок, суглинки й глини — тільки при їхньомупошаровому ущільненні.
Питання про можливості використанняхаотично формованих насипів як основ для фундаментів будинків і споруджень набагатоскладніше. Більшу роль грає ступінь однорідності, а також щільність товщі насипу,що залежить від її віку. Варто розрізняти насип давню, стару й сучасну. Щільністьнасипу залежить від часу її відсипання: старі насипи більше ущільнені.
Наприклад, побутовий смітник звичайнохарактеризується найбільшою неоднорідністю й найменшою щільністю, і тому тількипро рідкі випадки може служити основою фундаментів будинків.
Виробничі відходи щодо цього незрівняннобільш стійкі й перспективні.
Відходи металургійної промисловостіта інших алогічних виробництв, зазначені в табл. звичайно можуть служити гарноюосновою, якщо насип досить ущільнена, що повинне бути встановлене під час досліджень.Варто підкреслити, що наявність великих порожнеч у насипі (наприклад, у металургійнихвідходах, спечені шлаки й т.д.) небезпечно. Для рішення питання про можливості використаннянасипу як основ для будинків і споруджень необхідно ретельно досліджувати насипнутовщу. Вивчення насипу має сенс, якщо її потужність набагато перевищує нормальнуглибину закладення фундаментів.
Насипні ґрунти — техногенні ґрунти,переміщення й укладання яких здійснюються з використанням транспортних засобів,вибуху.
Намивні ґрунти — техногенні ґрунти,переміщення й укладання яких здійснюються за допомогою засобів гідромеханізації.
Побутові відходи — тверді відходи,утворені в результаті побутової діяльності людини.
Промислові відходи — тверді відходивиробництва, отримані в результаті хімічних і термічних перетворень матеріалів природногопоходження.
Шлаки — продукти хімічних і термічнихперетворень гірських порід, що утворяться при спалюванні.
Шлами — високодисперсні матеріали,що утворяться в гірничому, хімічному й деяких інших видах виробництва. Золи — продуктспалювання твердого палива.
Золошлаки — продукти комплексного термічного перетворення гірськихпорід і спалювання твердого палива.
Техногенні ґрунти — природні ґрунти,змінені й переміщені в результаті виробничої й господарської діяльності людини,і антропогенні утворення.
Антропогенні утворення — твердівідходи виробничої й господарської діяльності людини, у результаті якої відбуласякорінна зміна состава, структури й текстури природної мінеральної або органічноїсировини.
Тема 9. Що таке «Діючий шар»? Зміни «діючого шару»від виду ґрунту, географічного положення і кліматичних умов.
Діючий шар — це шар ґрунтів, тепловийстан і вологовміст якого випробовують річні коливання під впливом припливу й віддачітепла й вологи на земній поверхні. Земна поверхня, інакше називана діючою поверхнею,є верхньою границею діючого шару. За нижню границю діючого шару приймається тойрівень, на якому як температуpa, так і вологовміст практично не випробовують змінпротягом цілого року. У тепла, що переходить нагору й униз через верх, границю діючогошару,є однієї зі складових теплового балансу земної поверхні. Вертикальні потокивологи через верх, поверхню діючого шару (усмоктування й випар) визначають величинуоднієї зі складових водного балансу земної поверхні. Як складова водного балансупевної території враховуються також горизонтальні потоки вологи усередині діючогошару. (ґрунтовий стік).
Діючий шар це:
верхній шар земної кори, що піддається періодичному відтаюванню й промерзанню.
це шар ґрунту або що щорічно промерзаєта протаює на деяку глибину від поверхні, залежно від географічної широти, експозиціїсхилів що складаються з рослинного й сніжного покриву та інших умов.
у метеорології — це шар ґрунту,що випробовує сезонні й добові коливання температури.У геокріології — поєднує поняття сезонноталий слой (в області поширення багатолітніх мерзлих порід) і сезонномерзлий слой (поза цією областю).
Зміни «діючого шару»:збільшення обсягу вологих ґрунтів, що промерзають, і пухких гірських порід внаслідоккристалізації в них води (утворюючої крижані прошарки, лінзи й т.д.) і розпушеннямінеральних часток. Спостерігається в областях поширення сезонно — і багатолітньо-мерзлихпорід. Тут викликає нерівномірне підняття товщ, що промерзають; неоднакова величинапідняття пояснюється розходженнями в умовах промерзання, составі порід, їхньої вологості,щільності й т.д. Найбільш піддані глинисті породи, оскільки їх морозне пучення залежитьне тільки від власної вологості, але й від міграційної вологи, що надходить у ґрунт,що промерзає, із суміжних немерзлих зон. Напруги, що виникають у ґрунтах при морозномупученню, здатні викликати розрив кореневої системи рослин, деформації й зсуви спорудженьі т.п. Для попередження несприятливих наслідків М. п. проводять меліоративні роботи,обробляють ґрунт речовинами, що змінюють його фізико-хімічні властивості; застосовуютьспеціальні будівельні конструкції.
Тема 10. Чи можна буріння повністю або частково замінити зондуванням?Відповідь поясніть.
Бурові свердловини на вишукуванняхпроходяться для вивчення геологічного розрізу, відбору зразків ґрунту з метою визначенняйого складу, стану та фізико-механічних властивостей.
Завдання, що вирішуються за допомогоюбуріння, визначають ряд специфічних вимог до цього процесу. Ці вимоги істотно відрізняютьсявід пошуків та розвідки корисних копалин, вивчення і освоєння підземних вод.
Зіставляючи геолого та інженерно-геологічнебуріння, необхідно зазначити, що технічна база для них спільна. Однак, маючи в своємурозпорядженні загальною технічною базою, інженерно-геологічне та геологорозвідувальнебуріння переслідують різні цілі і вирішують різні завдання. Ці відмінності зводятьсядо наступного.
Об'єктом інженерно-геологічногобуріння є верхня частина земної кори, що знаходиться в зоні взаємодії з інженернимиспорудами, для проектування яких і здійснюється це буріння. Середня глибина інженерно-геологічнихсвердловин складає 10-15 метрів. При геологорозвідувальному бурінні середня глибинасвердловин на порядок вище. Тому основний обсяг інженерно-геологічного буріння здійснюєтьсяв нескельних ґрунтах, геологорозвідувального — в скельних.
Зразки (керн), добуті в процесігеологорозвідувального буріння, вивчаються в основному з точки зору їх складу, приінженерно-геологічному бурінні в рівній мірі є важливим складу піднятих зразків,їх стан і властивості.
Перераховані особливості пред'являютьдо технології буріння інженерно — геологічних свердловин додаткові вимоги. У результатіінженерно — геологічного буріння для необхідності визначення показників складу,стану і властивостей масиву ґрунту визначає широке застосування грунтоносів длявідбору монолітів, що зовсім не характерно для геологорозвідувального буріння. Порівняноневелика глибина при інженерно — геологічному дослідженні робить можливим застосуваннятут методів зондування, які принципово не відрізняються від буріння. При геологорозвідувальнихроботах ці методи практично не застосовуються.
Основними вимогами до свердловинінженерно-геологічного призначення є:
1) одержання вичерпних відомостейпро геологічну і гідрогеологічному будові досліджуваних територій,
2) одержання достатніх і достовірнихданих про фізико-механічні властивості ґрунтів,
3) забезпечення можливості виробництвадослідних робіт з належною якістю як у процесі, так і після закінчення буріння.
До найбільш важливих особливостейінженерно-геологічних свердловин можуть бути віднесені наступні:
невелика глибина (визначається видомпроектованого споруди і геологічними умовами);
незначне розходження в діаметрісвердловин; діаметр свердловин визначається тільки виглядом і характером випробування;
із свердловин здійснюється безперервнийвідбір керна, при цьому має забезпечуватися 100% -ий вихід керна;
із свердловин повинен здійснюєтьсябезперервний або поінтервальний відбір зразків (монолітів) ґрунту зі складанням,близьким до природного;
в свердловинах проводяться різнідослідні роботи, які за часом бувають більш тривалі, ніж сам процес буріння;
після завершення робіт в обов'язковомупорядку повинен проводиться тампонаж свердловин з метою ліквідації штучних каналіві порожнин для циркуляції ґрунтових вод;
надзвичайна різноманітність умовбуріння свердловин, розкиданість об'єктів вишукувань.
Це особливості є необхідними вихіднимипередумовами при розробці спеціалізованих технічних засобів, технологічних прийомівбуріння та організації бурових робіт.
Статичне зондування є одним з найбільшефективних методів дослідження ґрунтів в умовах їх природного залягання.
Відповідно до ГОСТ 20069 — 74 методстатичного зондування в поєднанні з іншими видами інженерно-геологічних досліджень(динамічне та ударно-вібраційний зондування) слід застосовувати для визначення:
інженерно-геологічних елементів(потужності, межі розповсюдження ґрунтів різного складу та стану);
однорідності ґрунтів за площею таглибиною;
глибини залягання покрівлі скельнихі великоуламкових ґрунтів;
наближеної кількісної оцінки характеристиквластивостей ґрунтів
(щільність, кут внутрішнього тертя,модуль деформації);
опору ґрунту під палею за її бічнійповерхні;
ступеня ущільнення та зміцненняв часі штучно складених ґрунтів.
Зондування слід виконувати за програмою,яка складається відповідно до вимогам СНиП II-9-78 "Інженерні вишукування длябудівництва. Основні положення".
Глибина зондування повинна бути,як правило, не менше 10 м. Вона може бути менше 10, але не менше 5 м при вишукуваннях під забудову порівняно легкими спорудами. Глибина зондування може також бути менше 10 м при близькому заляганні до поверхні корінних порід, а також твердих глинистихабо щільних незв'язних ґрунтів високої несучої здатності. При цьому необхідно переконатися,що під конусом зонда знаходиться несучий шар достатньої потужності. Переконатисяв цьому можна, пробуривши хоча б одну свердловину і заглубів її в щільний шар мінімумна три метри.
Статичне зондування здійснюєтьсяциклами, до складу яких входить:
рівномірний вдавленням зонда з періодичною- через 20 см — реєстрацією величин опору ґрунту вдавленням або безперервної автоматичноїзаписом на діаграмні стрічках.
підняття штока домкрата у верхнєположення або нарощування наступної ланки штанг;
Випробування закінчується післядосягнення конусом зонда заданої глибини або граничних зусиль на конус або на зондв цілому.
Використаналітература
1. В.П. Ананьєв, В.И. Коробкин«Инженерная геология» «Высшая школа» Москва — 1973г.
2. А.Н. Давыдочкин «Основы геологиии петографии» «Будівельник» Киев 1966г.
3. Е.М. Сергеев «Инженернаягеология» Издательство Московского Университета 1982г.
4. Н.В. Короновськи «Общая геология»
5. В.С. Мильничук «Общая геология»Москва «Недра» 1979г.