Вариант 27 Задание 1


с. 1
ВАРИАНТ 27

Задание 1
Составьте характеристики основных породообразующих минералов, приведенных в табл. 1, по следующей схеме: класс, химический состав, строение, твердость, спайность, излом, окраска, цвет черты, блеск, плотность, реакция с соляной кислотой, устойчивость к выветриванию. Укажите горные города, в которых встречаются указанные минералы, и область применения в строительстве.

7 вариант Доломит, Мусковит

Доломит (CaMg[CO3]2). Химический состав: Двойная соль СаСО3-МgСО3; окись кальция (СаО) 30,4%, окись магния (MgO) 21,7%, двуокись углерода (СО2) 47,9%; изоморфные примеси: железо, марганец (до нескольких процентов). Название дано в честь французского минеролога Доломье. Обычно встречается в плотных мраморовидных массах и очень редко в кристаллах. Образуется экзогенным путем в водных бассейнах как продукт изменения кальцита под действием магнезиальных растворов.

К доломитам относятся карбонатные осадочные породы, состоящие не менее чем на 90% из минерала доломита. Для доломитов характерна примесь минералов (кальцит, гипс, флюорит, магнезит, окислы железа, кремнезем и др.), выпавших из раствора при образовании осадка или в процессе диагенеза. Окраска доломитов светлая с сероватыми, желтоватыми, красноватыми и зеленоватыми оттенками. Спайность совершенная по трем направлениям. Структура кристаллически-зернистая, текстура массивная иногда пористая. Доломиты тверже известняка. Прочность 120-130 МПа, твердость 3,5-4, блеск стеклянный, плотность 2,8-2,9. Не вскипают бурно с HCl, а только в порошке. Порошок доломита вскипает в холодной соляной кислоте, куски в ней растворяются очень медленно, но легко растворимы в горячей кислоте. Неустойчив к выветриванию.

Царапается стальной иглой и отличается от известняка меньшей растворимостью и более сильным блеском. Достоверно определить доломит можно лишь путем химического анализа. Содержание кальцита сильно варьирует, так что существует переходный ряд между доломитом и известняком. Некоторые доломиты имеют включения ископаемых организмов, как правило, различимых простым глазом.

Добываются на Урале, Кавказе и в Забайкалье. Применяются при производстве цементов, в стекольной и керамической промышленности, при изготовлении огнеупорных изделий, в качестве флюса в черной металлургии, для получения магния и для изготовления бута, щебня и облицовочного камня. Используется как строительный и облицовочный камень, как огнеупорный материал и флюс в металлургии, для получения карбоната магния.


Мусковит (KAl2[AlSi3O10][OH]2, калиевая слюда). Химический состав: Окись калия (К2О) 11,8%, окись алюминия (Аl2O3) 38,5%, двуокись кремния (SiO2) 45,2%, вода (Н2О) 4,5%; зеленый хромсодержащий мусковит с примесью окиси трехвалентного хрома (Сr2О3) . Название происходит от старинного итальянского названия Московии (Московского государства). Из Московии в XVI-XVII вв. вывозились листы мусковита под названием «московского стекла». Обычно образует таблитчатые или пластинчатые кристаллы шестиугольного или ромбического сечения. Бесцветен, но часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым и редко с красноватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый и серебристый. Твердость 2 – 3, плотность 2,76 – 3,10. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Встречается как породообразующий минерал в кислых изверженных породах и кристаллических сланцах (слюдистые пески). Устойчив к выветриванию.

Ценится высокими электроизоляционными качествами. Применяется в конденсаторах, реостатах, телефонах, магнето, электрических лампах, генераторах, трансформаторах и т.д. Свойства тугоплавкости позволяют использовать мусковит для окон плавильных печей, глазков в горнах, а также для изготовления рубероида, художественных обоев, бумаги, красок, смазочных материалов.

Мусковит относительно стоек химически и при выветривании обычно переходит в россыпи без заметного изменения. Используется как отличный электроизоляционный материал, а в строительстве — в виде слюдяного порошка (скарпа), как посыпочный материал при изготовлении кровельных материалов (рубероида), огнеупорных красок, керамических изделий и т. п. Достаточно крупные месторождения мусковита имеются на Кольском полуострове, Украине, Среднем Урале, в Восточной Сибири.

Задание 2
Составьте характеристики свойств горных пород, перечисленных в табл. 2, по следующей схеме: тип грунта, минеральный состав, структура, текстура, окраска, реакция с соляной кислотой, устойчивость к выветриванию, форма залегания, возможность использования в качестве основания зданий и строительного материала.
7 вариант Вулканический туф, Сильвин, Мрамор

Вулканические туфы (эффузивные породы). плотная вулканическая горная порода, образовавшаяся в результате цементации вулканического пепла, шлака, лапиллей и др. выбросов вулкана в процессе его извержения. Состоит из обломков вулканического стекла, пемзы и др.; встречаются также вулканические туфы, сложенные целыми кристаллами или их обломками. Подразделяются по составу, характеру и размерам обломков. По составу среди туфов выделяются липаритовые, дацитовые, андезитовые, базальтовые и др. Цвет различный: фиолетово-розовый у артикского, жёлтый и оранжевый у анийского. Образование может происходить либо путём непосредственного осаждения из воздуха при извержении вулкана, либо в результате переноса туфового материала водными и воздушными потоками.

Туфы по размеру частиц могут быть пепловыми, зернистыми, лапиллиевыми и с обломками более 30 мм называются вулканическими брекчиями, по химическому составу – базальтовыми, диабазовыми, трахитовыми и т.д. Туфы используются как облицовочный и теплоизоляционный морозостойкий материал, легкий наполнитель, цементное сырье. Облицовочные плиты из туфа обладают малым весом, хорошей морозостойкостью и низкой теплопроводностью, что позволяет применять их для работ по облицовке фасадов высотных зданий.



Применяется как строительный материал (заполнитель в лёгких бетонах), служит великолепным стеновым камнем, благодаря небольшому весу и морозоустойчивости, обладающий высокими декоративными качествами. Легко обрабатывается пилой и топором.

Состоят из спекшегося или сцементированного пепла и песка. Структура некристаллическая(пирокристаллическая), текстура пористая. Пепел и песок могут накапливаться на суше и в воде, куда они сносятся текущими водами и затем откладываются.

Галоидные породы представляют собой типичные химические осадки. Выпадение их из растворов происходит в замкнутых водных бассейнах, мелководных заливах и соляных лагунах вследствие интенсивного испарения. К ним относится сильвин

Сильвин (KCl). Также откладывается в верхних частях соляных залежей. Применяется как удобрение и в химической промышленности.

Название получил в честь голландского врача и химика Сильвия де Багги. Отличается от галита горько-соленым жгучим вкусом. При испарении воды из рассолов выпадает одним из последних, вследствие чего встречается в верхних частях соляных залежей. Бесцветный (водяно-прозрачный), молочно-белый, темно-красный, розовый (за счет включений гематита).

Твердость 2, плотность около 2. Блеск стеклянный, спайность совершенная. Сильвин используется в сельском хозяйстве как удобрение, применяется в стеколькой и мыловаренной промышленности, а также в химической промышленности для получения селитры и бертолетовой соли. Химический состав: Калий (К) 52,5%, хлор (С1) 47,5%.

Форма кристаллов. Кубы.

Кристаллическая структура. Кристаллическая решетка аналогична решетке каменной соли.

Спайность. Весьма совершенная по кубу (100).

Агрегаты. Большей частью в виде плотных, зернистых масс.

Мрамор. Метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита CaCO3. При перекристализации доломита CaMg(CO3)2 образуются доломитовые мраморы. Образуется при региональном метаморфизме известняков и мела. Цвет белый, серый, голубой, розовый. Метаморфизм мергелей приводит к образованию цветных, полосчатых, пятнистых мраморов. При перекристаллизации доломитов образуются доломитовые мраморы желтого цвета. Структура у мраморов полнокристаллическая, мелко-, средне- и крупнозернистая, текстура массивная. Прочность в зависимости от исходной породы имеет широкие пределы от 80 до 300 МПа. Хорошо обрабатывается. Особенно ценится чистый белый мрамор.

Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция и магния) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.

Оксид железа окрашивает его в красный цвет, высокодисперсный сульфид железа — в сине-чёрный, железосодержащие силикаты (особенно хлорит и эпидот) — в зелёный, лимонит (гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца — в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и черные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита.

Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Цвет и рисунок мрамора проявляются после его полировки. Используется для изготовления скульптур, архитектурных деталей (колонн, капителей), облицовочной плитки и в качестве электроизоляционного материала. Добывается на Урале, в Крыму и в Карелии.



Месторождения мрамора обнаружены во многих областях России. Самые крупные месторождения мрамора на Урале. Всего на Урале более 20 месторождений. На Алтае и в Западной Сибири известно свыше 50 месторождений мрамора. Пуштулимское месторождение дает тонкозернистый белый с красно-зелеными прожилками мрамор. Сиренево-розовый камень получают на Граматушинском месторождении. Серо-кремовый мрамор дает Петеневский карьер. В Красноярском крае расположено крупное Кибик-Кордонское месторождение, где более двадцати разновидностей белого, кремового, бледно-розового, оранжевого, жёлтого и зеленовато-серого мрамора.

В строительной практике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку (мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты).

Мрамор используется как штучный строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки зданий и в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного) камня.



Задание 3
Объясните условия образования отложений, приведенных в табл. 3. Перечислите, какими разновидностями (по механическому составу) они представлены, и охарактеризуйте их строительные свойства.

7вариант - Болотные


Болотные отложения, минеральные и органические осадки, накапливающиеся в болотах. Среди них преобладает торф, превращающийся со временем в "гумусовые" ископаемые угли. В болотах, питающихся не только атмосферной влагой, но и подтоком подземных вод, в торфе образуются небольшие стяжения карбонатов, железистых, фосфатных и других минералов. К болотным отложениям относят также осадки зарастающих растительностью озёр. Таковы слои глин, песков, рыхлых известняков и особенно сапропелей, превращающихся в дальнейшем в сапропелиты (богхед, кеннель и др.).

Болотные отложения, образующиеся на избыточно увлажненных участках земной поверхности, является неблагоприятными для возведения зданий и сооружений.

Болотные отложения представлены торфом, под которым на минеральном дне залегает сапропель. Торф характеризуется большой сжимаемостью (в 60 раз более высокой, чем песок и в 5 раз – чем глина). Во многих случаях высокая сжимаемость торфа исключает возможность возведения каких-либо сооружений или требует устройства искусственных оснований, таких как песчаные и гравийные подушки. Нередко приходится толщину болотных отложений прорезать сваями, заглубляя их в минеральное дно.

Глубина болотных отложений имеет решающее значение для выбора типа фундамента и всей конструкции сооружения. По глубине болота подразделяются на мелкие (до 2м), средние (2-4м) и глубокие (>4м). При строительстве на мелких болотах, когда фундамент будет опираться на минеральное дно, наибольшее значение имеет рельеф дна болота. При значительных уклонах дна может произойти сползание фундамента.



Задание 4

Охарактеризуйте различные формы дислокаций горных пород, приведенных в табл. 4, напряжений, при которых образовались и проиллюстрируйте объяснения схематическими рисунками.

Поясните возможность влияния форм дислокаций на условия строительства зданий и сооружений.

Приведите примеры известных дислокаций на территории России.

7 вариант - Грабен

Грабен— опущенный участок земной коры, отделённый сбросами, реже взбросами, от смежных, относительно приподнятых участков (рис.).Грабены, как правило, осложняют крупные сводовые поднятия и могут образовываться как вследствие активного опускания блока земной коры, так и в результате поднятия смежных участков. Главная причина образования грабенов — возникновение растягивающих сил на сводах поднятий при формировании последних. Встречаются сложные грабены, ограниченные с каждой стороны целой системой разрывов (чаще сбросов).

Грабены обычно имеют в плане вытянутую форму и достигают иногда в длину несколько сотен километров при поперечнике в многие десятки километров. Такие грабены большей частью принадлежат рифтам. По ряду признаков выделяют разновидности грабенов: продольные грабены — вытянутые вдоль простирания вмещающих складчатых структур; поперечные грабены — длинная ось грабенов перпендикулярна оси вмещающей структуры; клинообразные грабены — расширяющиеся книзу; односторонние грабены — ограниченные сбросом лишь с одной стороны.

Места обычных образований грабенов в зонах растяжения земной коры (рифтовые зоны). Величайшая система грабенов в Восточной Африке находится вдоль озер Виктория, Ньясса, Танганьика. В России — это Байкал, Баргузинская впадина.

С инженерно-геологической точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость.Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства - нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей.



Задание 5

Построить карту гидроизогипс по данным замеров в 16 скважинах, заложенных в. Расстояние между скважинами 50 метров. Масштаб 1 : 500. По карте гидроизогипс определить:



  1. направление движения подземных вод (стрелки);

  2. значение напорного градиента (І);

  3. скорость движения воды (υ) в любом квадрате сетки.

Сечение,

м


Номера скважин и отметки зеркала воды в скважинах, м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0,2

10,1

9,6

9

8,6

9,6

9

8,5

6,8

9

8,6

7,8

7,2

9,8

9,2

9,0

8,8

Абсолютные отметки уровней воды в скважинах и сечение гидроизигипс указаны в таблице.

1.Для определения направления движения подземных вод построим перпендикуляр к одной из изогипс. Движение вод происходит от изогипсы с большей отметкой к изогипсе меньшей отметкой.

2.Значение напорного градиента равно разности между отметками крайних изогипс на участке, делённой на расстояние между ними.

Расчетный участок т.5 и т.10

Напорный градиент:

Н1 и Н2 – отметки уровня воды в скважинах, м

Н1= 9,6 – для т.5; Н2=8,6 – для т.10

L – расстояние между отметками, м


Скорость движения воды:

k – коэффициент фильтрации, м/сут.

k =40 – для водоносного аллювиального пласта (крупнозернистый песок).



Задание 6
1. Определите дебит совершенной скважины, заложенной в водоносном аллювиальном пласте. Воды напорные (вариант 7; табл. 6).

Таблица 6



Вариант

Мощность водоносного пласта, Н, м

Диаметр скважины, d, мм

Понижение уровня воды в скважине, ∆Н, м

Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут

Радиус влияния скважин, R, м

7

8

210

7

4

350





Задание 7

7вариант.Стационарные наблюдения и камеральные работы при инженерно –геологических исследованиях.
Стационарные наблюдения необходимо выполнять для изучения:

динамики развития опасных геологических процессов (карст, оползни, обвалы,

солифлюкция, сели, каменные глетчеры, геодинамические и криогенные процессы, переработка

берегов рек, озер, морей и водохранилищ, выветривание пород и др.);

развития подтопления, деформации подработанных территорий, осадок и просадок

территории, в том числе вследствие сейсмической активности;

изменений состояния и свойств грунтов, уровенного, температурного и гидрохимического

режима подземных вод, глубин сезонного промерзания и протаивания грунтов;

осадки, набухания и других изменений состояния грунтов основания фундаментов зданий и

сооружений, состояния сооружений инженерной защиты и др.

Стационарные наблюдения следует производить, как правило, в сложных инженерно-

геологических условиях для ответственных сооружений, начиная их при изысканиях для

предпроектной документации или проекта и продолжая при последующих изысканиях, а при

необходимости (если возможно развитие опасных геологических и инженерно-геологических

процессов) — в процессе строительства и эксплуатации объектов (локальный мониторинг

компонентов геологической среды).

При стационарных наблюдениях необходимо обеспечивать получение количественных

характеристик изменения отдельных компонентов геологической среды во времени и в

пространстве, которые должны быть достаточными для оценки и прогноза возможных

изменений инженерно-геологических условий исследуемой территории, выбора проектных

решений и обоснования защитных мероприятий и сооружений.

Стационарные наблюдения следует проводить на характерных (типичных) специально

оборудованных пунктах (площадках, участках, станциях, постах и др.) наблюдательной сети,

часть из которых рекомендуется использовать для наблюдений после завершения строительства

объекта.

В качестве наиболее эффективных средств проведения стационарных наблюдений следует

использовать режимные геофизические исследования - измерения, осуществляемые

периодически в одних и тех же точках или по одним и тем же профилям, измерения с

закрепленными датчиками и приемниками, а также режимные наблюдения на специально

оборудованных гидрогеологических скважинах.

Состав наблюдений (виды, размещение пунктов наблюдательной сети), объемы работ

(количество пунктов, периодичность и продолжительность наблюдений), методы проведения

стационарных наблюдений (визуальные и инструментальные), точность измерений следует

обосновывать в программе изысканий в зависимости от природных и техногенных условий,

размера исследуемой территории, уровней ответственности зданий и сооружений и этапа

(стадии) проектирования.

При наличии наблюдательной сети, созданной на предшествующих этапах изысканий,

следует использовать эту сеть и при необходимости осуществлять её развитие (сокращение),

уточнять частоту (периодичность) наблюдений, точность измерений и другие параметры в

соответствии с результатами измерений, полученными в процессе функционирования сети.

Продолжительность наблюдений должна быть не менее одного гидрологического года или

сезона проявления процесса, а частота (периодичность) наблюдений должна обеспечивать

регистрацию экстремальных (максимальных и минимальных) значений изменения компонентов

геологической среды за период наблюдений.

Стационарные наблюдения за изменениями отдельных компонентов геологической среды,

связанные с необходимостью получения точных количественных характеристик геодезическими

методами или обусловленные проявлением гидрометеорологических факторов, следует

осуществлять в соответствии с положениями соответствующих сводов правил по проведению

инженерно-геодезических и (или) инженерно-гидрометеорологических изысканий.

В состав полевой камеральной обработки входит:

1. Разборка и систематизация образцов грунтов (почв и горных пород), которые производятся следующим образом:

Все образцы грунтов, отобранные с участка трассы протяжением около 10 км, просушиваются и раскладываются по ходу пикетажа трассы по шурфам (или обнажениям) и скважинам по глубинам-горизонтам, слоям.

Путем сравнения по цвету, составу, структуре и сверки записей по полевому журналу устанавливаются типичные разности грунтов, которые и назначаются для лабораторных анализов. Остальные образцы уничтожаются.

Аналогичные образцы отмечаются в журнале для того, чтобы в дальнейшем, на стадии камеральной обработки, можно было правильно нанести грунты на продольный профиль трассы и другие документы.

При назначении образцов в анализ необходимо придерживаться принципа, по которому в анализ передаются не разрозненные образцы из разных шурфов и разных глубин, а все образцы из основного шурфа, характеризующие выделенный участок трассы с однотипными грунтами.

В полевой период следует выполнять те виды лабораторных анализов грунтов, которые не требуют сложной аппаратуры. Это избавляет от необходимости перевозить по железной дороге или другим видом транспорта большое количество образцов в стационарную лабораторию, что дает экономию уже в полевой период. В полевой период рекомендуется выполнять следующие виды лабораторных анализов грунтов: пластичность, гранулометрический состав, естественную влажность, коэффициент фильтрации (для песков), объемный вес, стандартное уплотнение по методу Союздорнии.

Химический анализ воды на агрессивность и анализ водных вытяжек (для засоленных грунтов).

В стационарную лабораторию направляются пробы грунтов для производства испытаний, требующих сложного лабораторного оборудования (компрессионные свойства, угол внутреннего трения, сцепление и др.).

Отправку образцов в стационарную лабораторию надо осуществлять периодически, по мере их накопления, с таким расчетом, чтобы к концу полевых работ иметь результаты лабораторных испытаний.

Обработка полевой документации и оформление предварительных материалов инженерно-геологических обследований, по установленным образцам.

В результате полевом камеральной обработки должны быть представлены:

а) полевая пояснительная записка с указанием объема выполненных работ и с кратким описанием инженерно-геологических условий строительства проектируемой дороги с предварительными рекомендациями по обеспечению устойчивости земляного полотна на отдельных неблагоприятных участках трассы (оползни, осыпи и т.п.).

б) ведомость полевых лабораторных испытаний грунтов и анализов воды.

в) ведомость проб грунтов, направленных в стационарную лабораторию, с указанием видов лабораторных испытаний, подлежащих выполнению.

г) планы топографической съемки с показанием выработок, а также характерные геолого-литологические разрезы отдельных неблагоприятных или сложных мест (оползни, осыпи, сели и т.д.), а также мест устройства высоких насыпей и глубоких выемок.

д) планы и геолого-литологические разрезы больших и средних мостовых переходов.

е) продольный грунтовый профиль трассы (для характерных участков).

ж) предварительная инженерно-геологическая карта при изысканиях в горной местности, а также для мостовых переходов и мест индивидуального проектирования.

Полевые журналы, колонки скважин, таблицы, графики, фотоснимки.

Окончательная камеральная обработка материалов инженерно-геологических обследований заключается в составлении отчета об инженерно-геологических обследованиях при изысканиях автомобильной дороги с сопутствующей составлению отчета полной камеральной обработкой всех материалов, с составлением необходимых карт разрезов таблиц, ведомостей, графиков, паспортов, фотоснимков и т.д.

Отчет представляется в геологические фонды, где зарегистрирована выполненная работа. Два экземпляра отчета хранятся в архиве проектной организации и служат для справок при проектировании и выполнении последующих изысканий в тех же или в смежных районах. В отдельных случаях, при сложных инженерно-геологических условиях, отчет издается в качестве приложения к проекту.

В связи с тем, что окончание отчета возможно только после завершения всех лабораторных и камеральных работ и в связи с тем, что составление отчета практически может производиться только одновременно с оставлением проекта, необходимо, во избежание задержки в выдаче основных проектных решений, параллельно с составлением отчета, не дожидаясь его полного окончания, участвовать совместно с проектировщиками в решении основных вопросов проектирования земляного полотна и дорожных сооружений.

Сюда относятся:

а) разработка конструкции земляного полотна наиболее целесообразна в данных природных условиях;

б) разработка мероприятий по обеспечению устойчивости земляного полотна на отдельных, сложных в геологическом отношении участках (оползни, осыпи, болота, глубокие выемки, высокие насини и т.п.);

в) в разработке наиболее целесообразных конструкций дорожной одежды, исходя из условий обеспеченности местными дорожно-строительными материалами.

В процессе составления отчета составляются и передаются по мере их окончания смежным отделам необходимые проектные документы (ведомости резервов, болот, графики и т.п.), предусмотренные составом проекта (эталоном), уточняются по данным анализов грунтов на продольном профиле, составляются коллекции грунтов и дорожно-строительных материалов, характерные для района строительства дороги.

Список используемой литературы
1. Ананьев В.П. Инженерная геология: Учебник для строит.спец.вузов/В.П. Ананьев, А.Д. Потапов.-2-е изд.перераб и доп.- М.: Высшая школа, 2002.-511с.:ил;

2. Белый С.А. Инженерная геология: Учебник. М.: Изд-во 1985.

3. Инженерные изыскания для строительства. СНиП 1-02.07-87. М.: Стройиздат, 1988. – 108с.

4. Инженерные изыскания для строительства. СНиП 11-02-96;



5. Сергеев Е.М. Инженерная геология. – изд.2.М.;Изд-во Моск. Ун-та,1982.248 с., с ил.

с. 1

скачать файл