Предмет и задачи инженерной геологии

 

 

 

 

 

4.ГЕОМОРФОЛОГИЯ. 

Рельеф–это совокупность неровностей  поверхности Земной Коры.

Рельеф отражает динамику процессов,    лежащих       в основе его образования.

Рельеф слагается из элементарных, хорошо выраженных форм.

Примеры форм:

простые : холм, овраг, дюна,

сложные: вулкан-хребет-морская впадина.

 

Характерные формы рельефа являются ключом к его геологической истории.

 Так,     цепи   гор,      каньоны позволяют реконструировать  процессы    горообразования

 

«Рельеф- это процесс».

Рельеф –     это    продукт противоборства   эндогенных  и экзогенных геологических процессов. Изменение одного процесса уравновешивается    другим, например, образование  гор  контролируется    эрозией. Но, интенсивность    эрозии меняется  с  высотой   гор.

 

Геоморфология - наука, изучающая происхождение и развитие рельефа во времени.

Рельеф и его  динамика учитываются при строительстве и эксплуатации ПГС.

 

 

Классификация_рельефа_по_происхождению: Тектонический – Эрозионный – Аккумулятивный.

• Тектонический –        горные хребты, равнины, океанические понижения. ФОРМИРУЕТСЯ в результате тектонических процессов. СВОЙСТВО -  стабильность.
• Эрозионный - результат размывающей работы речных и атмосферных вод, а также ледников. Пример - речные долины, овраги, балки.
• Аккумулятивный – образуются в результате накопления горных пород, принесенных ветром, водой, льдом и т.п.  Примеры аккумулятивных форм:

Эоловые - барханы, дюны. Речные -  террасы, равнины, дельты.

Эрозионные  и аккумулятивные формы рельефа  считаются нестабильными, поскольку непрерывно меняют  очертания.

 

В зависимости от направленности эндогенных и экзогенных факторов

 складывается  тип  рельефа.

В одном ТИПЕ_рельефа  все его формы имеют:

- одно происхождение,

- один возраст

- сходство.

 

Различают следующие типы рельефа :

 

                                                  равнинный, холмистый, горный 

РАВНИННЫЙ - это обширные участки суши с ровной или слабоволнистой поверхностью.

Равнины различают по происхождению: Структурные -Аккумулятивные - Скульптурные

• Структурные:   поверхность совпадает   с залеганием горных пород (ГП).

например, с горизонтальным расположением  осадочных пород (плато), или интрузий.

Скульптурные равнины - территории со следами разрушения поверхности земли процессами эрозии. (каньон «Колорадо»).

• Аккумулятивные равнины: поверхности,  возникшие при накоплении  ГП из-за речного намыва или   наноса ветром.

Равнины разделяют    по высоте расположения и степени расчленения.

 

ХОЛМИСТЫЙ рельеф –  совокупность чередующихся холмов высотой    до 200 м -  и понижений   (ложбины, небольших   котловин).

 

ГОРНЫЙ РЕЛЬЕФ - совокупность  крупных возвышенностей (горы, хребты) и глубоких понижений (долины рек, котловины).

 

Техногенный рельеф: результат деятельности горнодобывающей промышленности

(терриконы,карьеры, отвалы, шахт) и строительства дорог (насыпи, выемки, карьеры).

 

ДИНАМИКА  РЕЛЬЕФА

 

Возведенный инженерный объект  взаимодействуeт   с природными формами рельефа       и они  изменяются. Строители  должны оценивать рельеф в его развитии.

 

Оценка динамики рельефа: - уклоны рельефа - ритм (густота) распределения форм - расчлененность рельефа - геометрические параметры элементов рельефа и т.д.

 

Методы  количественного исследования рельефа   разрабатывает дисциплина морфометрия.  Она позволяет оценить устойчивость рельефа, соизмеримость инженерных сооружений с размерами элементов рельефа.

 

ПРОБЛЕМА : Строительство порождает новый техногенный рельеф. Он может быть нарушить энергетический баланс форм рельефа и спровоцировать потерю устойчивости.  Искусственные формы рельефа должны  быть подобны   природным  и максимально  учитывать подвижность форм рельефа.

 

Примеры:  Ростов-на-Дону. ул.Вавилова,67. Дорожная насыпь  проложена по активному оврагу, а он сформировался по зоне разлома. Итог: дорога часто разрушается и требует постоянного ремонта.  Аэродром г. Ростова-на-Дону пересекает  Аксайский разлом. Итог: эрозионная сеть разрушает летное поле. Требуются непрерывные работы по защите поверхности аэропорта от эрозии.

Черноморское  побережье Кавказа:  выемки для  железнодорожной магистрали устроены в пляжной зоне берега. Берег активно  разрушается: формируется коллювий, делювий, пролювий. Требуется непрерывный ремонт.

 

Важнейшие задачи строителей при проектировании ПГС:

• определение пригодности рельефа для данного вида строительства 
• составление прогноза  скорости    изменения форм рельефа, например скорости размыва берегов или дна реки;
• оценка, влияния динамики рельефа на эксплуатацию зданий и сооружений.

 

 

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

 

Информация о свойствах геологической  среды включает данные о

• -геологическом строении,
• -рельефе,
• -подземных водах,
• -составе и свойствах грунтов,
• -инженерно-геологических явлениях и процессах.

 

Итогом геологических  изысканий являются геологические документы: карты, разрезы, геологические отчеты.

 

Один из этапов геологических  работ –разведочные  работы, включающие проходку горных выработок:

 

• вертикальных,     -шурфы и буровые скважины
• горизонтальных, -расчистки, канавы, штольни (горизонтальные горные выработки, имеющие выход на поверхность земли.
• геофизических и аэрокосмических исследований.

 

ШУРФЫ:

• Вертикальные. прямоугольные выработки глубиной до 3-5 м.
• позволяют изучить геологическое строение,
• описать слои пород,
• отобрать образцы пород для лабораторных исследований.

 

Буровые скважины: вертикальные цилиндрические выработки диаметром от 100 мм.

• Глубина скважин 15-20 м
• Бурение производится специальными буровыми установками.

Виды бурения:

• ударно-канатное
• вращательное
•                       шнековое
•                       колонковое, шарошечное

По результатам бурения  толщи горных пород определяют:

• геологическое строение,
• характер залегания и режим подземных вод,
• свойства горных пород ,
• Составляют геолого-литологическую колонку.

 

 

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ: графическое  изображение на плоскости строения геологической толщи  В ВЕРТИКАЛЬНОМ СЕЧЕНИИ отображают:

-возраст, состав, мощность, формы залегания горных пород  и подземных вод.

Разрезы составляют по нескольким, последовательно расположенным  скважинам.

 

 

 

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

 

• Позволяют анализировать распространение физических полей

   в земной коре и изучать ее строение косвенным путем.

• Обычно эти методы сопутствуют, а иногда предшествуют   выполнению   разведочных выработок.
• В ряде случаев геофизический метод является единственно возможным в получении достоверных сведений  о строении  геологического массива
• Объект изучается посредством воздействия активных искусственных полей:

         электрических, электромагнитных, сейсмических, радиационных .

• Изучается, также, распределение естественных полей: температуры,  силы  тяжести, эманации газов, магнитного поля.

 

 

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА

• позволяет измерить  удельное   электрическое сопротивление горных пород.

 

и_определить_расположение_неоднородных участков грунтового массива с разным  удельным электрическим сопротивлением. Электроразведка позволяет установить глубину залегания коренных горных пород, глубину залегания поверхности грунтовых вод, наличие карстовых полостей, установить  смену литологического состава горных пород и т.д.

 

Вертикальное электрическое  зондирование – изучение вариации  удельного электрического  сопротивления  горных пород  по глубине. 

 

Электропрофилирование– анализ изменения электрических свойств горных пород (ГП) по площади в пределах фиксированной глубины.

• При СЕЙСМИЧЕСКОМ зондировании генерируют колебания взрывами или ударами. Распространение сейсмической волны регистрируется датчиками на поверхности земли. По  времени прохождения сейсмических волн в породах обнаруживают  границы пластов пород   с разной плотностью и анализируют структуру залегания пластов горных пород.

 

 

Интерпретация сейсмического  зондирования позволяет:

• Определить глубины залегания скальных пород под слоями рыхлых отложений,

    Обнаружить дно погребенных  речных долин ("коренные" породы),

•   Обнаружить полости (карст),
•   Определить положение   УГВ,
•   Установить положение границ слоев ГП.

 

АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ основаны на применении ландшафтно-индикационого анализа территории. С этой целью выполняют серийное дистанционное зондирования поверхности Земли в диапазонах  инфракрасного, ультрафиолетового и радиоволнового излучения.

 

С их помощью определяют :

-глубины залегания подземных вод и области их разгрузки

-глубины залегания  скальных  горных пород,

-положение разломов в Земной коре,

-динамику геологических процессов: оползней, переработки берегов  водохранилищами, подтопления,затопления, эрозии, засоления…

 

 

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ

 

• Геологические карты – это проекция геологических слоев на горизонтальную плоскость. На геологической    карте отображаются выходы ГП, обозначается их возраст, состав,  происхождение и характер  залегания.

 

КАК ЧИТАТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ КАРТУ?

• Цвет –  обозначает возраст горных пород, границы их распространения. Цвет соответствует   эталонам   в стратиграфической  шкале.   У каждой системы стратиграфической шкалы свой цвет. У отделов   цветовой тон сгущается от  более молодых к  более древним.

 

Буквенно-цифровые  ИНДЕКСЫ на геологической карте.

Прописные буквы -  система: P, D, J

Строчные слева - генетический тип горных пород: eQ, dQ_III 

Строчные буквы справа    - ярус: N₂p

Цифры -  подстрочные справа –  отдел:  К₂ , mC_{1 ,} N₂s.

 

На классической геологической карте отображаются  только коренные породы, т.е. залегающие непосредственно под четвертичными отложениями.

 

Цвет магматических пород обозначает их состав

и    не  соответствует    стратиграфической  шкале.

 

 

ТИПЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ

• Основой геологической  карты являются топографические. Поэтому по масштабу геологические  карты делятся на обзорные  (1:500000 - 1:2500 000), мелкомасштабные, крупномасштабные.
• Детальные карты для строительной площадки имеют масштаб 1:10 000- 1:1000.

 

 

ПО СОДЕРЖАНИЮ геологические карты  бывают:

     -   Геологические

     -   Четвертичных  отложений

• Гидрогеологические
• Тектонические
• Инженерно-геологические
• Карты строительных материалов

 

 

 

Понятие о  грунтах и их массивах

 Грунт – это любая ГП, служа-щая основанием для сооружений или строительным  материалом.

 

При проектировании и строительстве  следует различать 

-грунты как таковые и   -массивы грунтов

 

потому что свойства грунта  могут различаться в  зависимости  от условий его залегания, а показатели свойств, определенные по испытаниям отдельных  образцов, могут отличаться от показателей  свойств массива тех же грунтов.

 

Массив грунтов -  «геологическое тело, образующее геологическую структуру или часть ее и характеризующееся присущими только ему составом, строением и инженерно-геологическими закономерностями