Описание условий участка района реки Южный Буг

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

Кафедра геологии

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по инженерной геологии

Вариант 8

Научно-технический отчет

на тему:

Описание условий участка района реки Южный Буг

Донецк 2013

Содержание

Введение

1. Роль и значение инженерной геологии на примере данного участка

1.1 Охрана окружающей среды

2. Описание горных пород, изображенных на литолого-геологическом разрезе участка

3. Основные инженерно-геологические характеристики и предельные значения основных показателей физико-механических свойств горных пород

4. Геохронологическая таблица пород

5. Характер влияния процессов внутренней динамики Земли на горные породы и формирование рельефа

6. Процессы внешней динамики Земли, формы их проявления

7. Характеристика гидрогеологических условий участка

8. Мероприятия по борьбе с физико-геологическими процессами и явлениями

Список литературы

Введение

На рисунке изображено геологическое строение левого склона долины реки Ю. Буг, на котором запроектировано строительство железнодорожной станции, вокзала, многоэтажных зданий, пристанционного поселка и сооружений специального назначения.

Ниже по течению реки предусматривается строительство плотины с постоянным подпорным горизонтом воды в реке на территории проектируемой железнодорожной станции, равным 28 м. Подпорный горизонт воды в реке вызовет подъем уровня подземных вод в лёссах до отметок, превышающих отметки подошвы фундаментов проектируемых зданий и сооружений.

В связи с этим в курсовой работе требуется охарактеризовать инженерно-геологические условия, в которых окажутся проектируемые здания и сооружения после подъема уровня подземных вод выше подошвы фундаментов, и какое влияние эти условия окажут на несущую способность грунтов в основаниях сооружений и на состояние этих сооружений.

Эту задачу необходимо решить на основе характеристики и анализа инженерно-геологических и гидрогеологических условий всего участка в соответствии с вопросами, изложенными в общем задании курсовой работы.

1. Роль и значение инженерной геологии на примере данного участка

Инженерная геология - отрасль геологии, изучающая верхнюю часть земной коры в связи со строительством различных сооружений. Значение инженерной геологии для развития народного хозяйства исключительно велико. Строительство гидротехнических сооружений, метрополитенов, железных и автомобильных дорог, различных объектов в зонах вечной мерзлоты, промышленных и гражданских зданий, горных предприятий возможно лишь при условии предварительного проведения широких инженерно - геологических исследований на участке строительства. Это позволяет при проектировании сооружений учесть все природные особенности места строительства и предусмотреть необходимые профилактические мероприятия, предохраняющие сооружения от различного рода деформаций и обеспечивающие их нормальную эксплуатацию.

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 являются результатами исследований других наук. Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. 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 изучают инженерно-геологические условия некоторой конкретной территории.

Для инженерной геологии важнейшее значение имеет гидрогеологическое строение верхней части геологической среды, включающей первый от поверхности водоносный горизонт и приповерхностные слои горных пород, обводняемые в результате строительства. В процессе инженерно-геологических исследований помимо гидрогеологического строения изучают и гидродинамические свойства литосферы: направление и скорость движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, связи водоносных горизонтов. Кроме того, изучают состав, состояние и свойства подземных вод и их взаимодействия с горными породами и сооружениями.

Научно-технический прогресс обусловил интенсивное вторжение человека в естественные процессы, совершающиеся в природе, в том числе и геологические. Поэтому инженерная геология становится одним из ведущих научных направлений по изучению проблем целесообразного преобразования природы, поскольку одним из основных факторов нарушения природного равновесия являются геологические процессы и явления, вызываемые деятельностью человека. Разработка геологических основ решения проблемы преобразования и охраны природы - одна из важнейших задач инженерной геологии.

1.1 Охрана окружающей среды

Техногенное воздействие на окружающую среду при строительстве железных дорог является одной из проблем. Происходит изменение напряженного состава грунтовой толщи, железнодорожная насыпь нередко приводит к изменению поверхностного стока, что создает предпосылки к ухудшению физико-механических свойств приповерхностного грунта. Также происходит нарушение рельефа, дернового покрова, изменение уровня грунтовых вод. В откосах железнодорожных выемок возникают оползни, осыпи, обвалы. В районах развития пылевато-глинистых пород активизируется процесс оврагообразования.

При строительстве на слабых грунтах при возведении железных дорог происходит существенное уплотнение и упрочнение. При обычной ширине насыпи по подошве около 20м, в этот процесс может быть вовлечена толща мощностью до 30м. Следствием этого процесса является снижение водопроницаемости породы, изменения отметок поверхности с образованием депрессий вблизи подошвы насыпи. Последние заполняются грунтовыми или поверхностными водами. Такие осадки поверхности нередко являются причиной деформации сооружений, расположенных вблизи трассы.

Таким образом, следует, что экологические последствия строительства железных дорог могут быть весьма разнообразными и негативными не только для окружающей среды, но и для инженерных сооружений.

2. Описание горных пород, изображенных на литолого-геологическом разрезе участка

На приведенном разрезе представлены различные породы, такие как:

Лес - скрыто слоистая, однородная известковистая осадочная горная порода желтовато-серого, буровато-серого цвета, состоящая из частиц диаметром 0,05-0,005 мм, частично представленные агрегатами, образовавшимися при коагуляции коллоидных и глинистых частиц (менее 0,002 мм).

По минералогическому составу это пылевато-глинистая порода с небольшим содержанием кварца, полевых шпатов и глинистых минералов. Нередко лессовые породы содержат кристаллы и конкреции кальцита и гипса. Лессы характеризуются тремя группами, входящих в состав минералов, накапливающихся в процессе образования породы из материнского вещества.

К первой группе относятся устойчивые реликтовые минералы материнских пород: кварц, ортоклаз, микроклин, роговая обманка, гранат , сфен и др.

Ко второй группе - устойчивые вторично-глинистые минералы: монтмориллонит, каолинит, гидрослюда и др.

К третьей группе относятся кальцит, доломит, магнезит и сидерит.

Каждая из этих групп входит в состав лессовых пород в количестве, зависящем от материнских пород, а также от характера процессов диагенеза и выветривания. Минералогический состав устойчивых реликтовых минералов (кварц, полевой шпат, пироксен, амфибол) - представлен в лессовых породах крупной фракцией, вторичных (монтмориллонит, каолинит) - тонкодисперсной фракцией.

Мощность лесса достигает от нескольких до десятков метров. Наибольшая мощность наблюдается в Китае и составляет 100м.

По поводу генезиса лесса существуют разные гипотезы: эоловая, почвенная, элювиальная, аллювиально-делювиальная и др. Наиболее обоснованной является эоловая гипотеза. Доказательством этой гипотезы служат следующие признаки: залегание лесса на сводовых поверхностях гор, наличие ископаемых почв, наличие в лессах минералов, отсутствующих в данном районе их распространения, высокая степень сортировки материала, отсутствие слоистости, сходство с осадками пыльных бурь, наземные формы ископаемых остатков, отсутствие лессов в районах тропических дождей.

В обнажениях лесс обладает столбчатой отдельностью и образует вертикальные откосы. Типичным свойством лессов является способность уменьшать свой объем при смачивании, причиной чего является их высокая пористость, достигающая 45% и более. Вода проникает по порам в вертикальном положении (под углом 90є). Среди пор различают макро- и микропоры. Это ведет к уплотнению грунта и образованию просадок, в результате чего могут происходить деформации инженерных сооружений. Поэтому строительство в районе развития лессов требует особых мероприятий по укреплению грунтов.

Песок - рыхлая разновидность псаммитов. По размеру частиц пески подразделяются на крупнозернистые (1,0-0,5 мм), среднезернистые (0,5-0,25 мм), мелкозернистыми (0,25-0,05 мм). Иногда выделяют также тонкозернистые пески с преобладанием фракции 0,10-0,05 мм и грубозернистые пески - 2,0-1,0 мм. Гранулометрический состав породы определяется путем рассеивания на стандартном наборе сит.

Песчаные породы состоят из обломочных минералов. Среди обломочных минералов породообразующими являются кварц, полевые шпаты, слюды, глауконит, обломки горных пород.

Второстепенные и акцессорные минералы песчаных пород чаще всего представлены магнетитом, ильменитом, цирконом, рутилом, гранатом, турмалином, апатитом, эпидотом, монацитом и др. Значительно реже встречаются пироксены, амфиболы, дистен, силлиманит, корунд.

Псаммиты состоящие из зерен одного минерала - кварца, глауконита и др., называют олигомиктовыми, а состоящие из нескольких минералов - полимиктовыми. По относительной величине зерен они делятся на равномерно-зернистые и разнозернистые.

По условиям образования пески могут быть речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными и эоловыми; по минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатово-кварцевые, глауконито-кварцевые, слюдистые и другие, могут присутствовать ценные минералы.

Структуры песчанистых пород - псаммитовые, псаммо-псефитовые, псаммо-алевритовые, псаммо-пелитовые.

Текстуры - слоистые, косо- и диагонально-слоистые, волнистые, горизонтально-слоистые. [6]

Песок крупнозернистый с гравием - используется для изготовления бетона (при размере частиц от 5 до 80 мм) и для мощения проезжей части дорог.

Песок мелкозернистый, кварцевый - он является наиболее распространенной осадочной горной породой. Содержание кварца составляет более 80%. Кроме кварца в виде примесей могут встречаться полевые шпаты, слюды, глауконит и др. Кварцевые пески широко используются в строительстве. Их применяют в качестве мелкого заполнителя для приготовления бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей, оснований при устройстве автомобильных дорог, заполнителя и вяжущего компонента для производства силикатного кирпича, тротуарной плитки и других прессованных изделий.

Глина зеленовато-серая до красно-бурой - землистая порода, дающая с водой пластическую массу, твердеющую при высыхании, а при обжиге приобретает твердость камня.

Главными в глинистых породах являются глинистые минералы группы каолинита, гидрослюд и монтмориллонита. Наряду с глинистыми минералами важными компонентами некоторых глин являются также хлориты, окислы и гидроокислы алюминия, а также глауконит и опал.

Второстепенные минералы представлены кварцем, халцедоном, слюдами, полевыми шпатами. В виде новообразований в порах и в виде конкреций в глинах присутствуют карбонаты, сульфаты, сульфиды, окислы и гидроокислы железа и марганца.

В химическом соотношении глинистые породы отличаются высоким содержанием глинозема (20-50%) и незначительным содержанием щелочей (3-5%).[6]

Глины - связные породы, держатся в куске благодаря межмолекулярным силам и сцеплению между тончайшими частицами, имеют высокую пористость, достигающую 50 и даже 60%. Глинистые породы полидисперсные. Они состоят из частиц разного размера, среди которых частицы диаметром меньше 0,005 мм составляют не менее 30-50%. По степени дисперсности различаются тонкодисперсные, грубодисперсные глины и глины с существенной примесью алевритовых или песчаных частиц. Твердость глин равна единице, они легко царапаются ногтем. Наиболее типичные физические свойствами глин следующие: пластичность, способность поглощать большое количество воды, водоупорность, способность поглощать некоторые коллоидальные, красящие вещества, огнеупорность. [1]

Структуры глинистых пород пелитовые, алевро-пелитовые, псаммо-пелитовые. В зависимости от расположения и формы частиц, а также по ряду других признаков различают такие структуры: ориентированные, неориентированные.

Текстуры пород слоистые и неслоистые. Преобладают слоистые текстуры, чаще всего горизонтально-слоистые. Среди неслоистых различают пятнистые, сетчатые, конгломератовидные, брекчиевидные и др. Условия залегания глинистых пород весьма разнообразны. Это слои, пласты, линзы различной мощности и протяженности. В коре выветривания наблюдаются неправильные формы залегания.

Обломочные глины образуются в результате разрушения и пере отложения коры выветривания, а также осадочных пород более древнего возраста. Образование обломочных глин происходит в речных, озерно-болотных, лагунных и морских обстановках. Возможен и иной способ образования глинистых минералов - путем одновременного осаждения в водоемах суши и морях коллоидов глинозема и кремнезема и адсорбции ими из растворов катионов. [6]

Цвет глины определяется присутствием в ней следующих элементов: красная глина - калий, железо, зеленоватая - медь, двухвалентное железо, бурая - значительное содержание воды и окиси железа. Серый цвет глины объясняется присутствием каолина

Глина - один из древнейших строительных материалов, применяемых в строительстве. Свойство этого материала к затвердеванию в определенных условиях позволяет использовать его в различных целях при строительстве построек различного назначения - и жилых, и хозяйственных. Из глины делают несущие конструкции, на ней разводят раствор для кладки печей, ее используют как утеплитель, а также глиной штукатурят стены. [2]

Песок кварцевый с прослоями и линзами кварцевого песчаника - Песчаник - обломочная горная порода, представляет собой сцементированный песок. Гранулометрический состав песчаника определяется путем подсчета зерен различной размерности в шлифах. Для песчаников характерна пористость. Кварцевые песчаники обычно светлые, белые, редко темные. Цемент таких песчаников может быть кремнистым, глинистым, железистым и др. Кварцевый песчаник с содержанием кремнезёма выше 95% используется в качестве флюса при выплавке меди и никеля, для изготовления стекла и др. [6]

Каолин белый и светло-серый - глинистая порода, состоящая главным образом из минерала каолинита. В состав каолина входят полевые шпаты и кварц. В нем могут содержаться примеси неразложенной материнской породы, щелочи и окислы железа. Он обладает высокой огнеупорностью, пластичностью и сравнительно крупными размерами глинистых частиц. [1]

Образуется в результате выветривания или гидротермального изменения слюдисто-полевошпатовых пород (гранитоидов, гнейсов, сланцев и т.п.), связанного с вулканизмом. Нужно различать каолин первичный или остаточный, который находится на месте своего образования, и вторичный или переотложенный. В первичном остаточном каолине можно обнаружить структуры материнской породы, содержащей первичные материалы. Такие каолины чаще всего встречаются на водораздельных плато. В понижениях каолины залегают в виде гнезд или плащеобразно. Переотложенные каолины залегают линзами, гнездами, пластами среди песчаных отложений.

Природный каолин ограниченно используют для производства полукислого огнеупорного кирпича, строительной керамики, белого цемента; обычно его обогащают, удаляя вредные примеси (гидроксиды и сульфиды Fe и Ti), которые уменьшают белизну и огнеупорность. [3]

Гранит - магматическая горная порода, богатая кремнезёмом (больше 65-75%). Одна из самых распространённых пород в земной коре. Гранит состоит из калиевого полевого шпата (ортоклаза, микроклина), кислого плагиоклаза (альбита, олигоклаза), кварца, а также слюды (биотита или мусковита), амфибола и редко пироксена.

Отдельным гранитным массивам зачастую приписывается то магматическое, то метаморфическое, а то и смешанное происхождение. Гранит может сформироваться также при метаморфизме, в результате процессов гранитизации различных пород. В результате медленного остывания под давлением вышележащей толщи земли эти породы хорошо выкристаллизовываются и имеют ярко выраженную полнокристаллическую, чаще всего гранобластовую структуру. Текстура гранита массивная с весьма незначительной пористостью, характеризующаяся нередко параллельным расположением минеральных компонентов. Породы залегают в виде штоков, батолитов, лакколитов, образуют межформационные залежи в складчатых областях. Гранит это явнокристаллическая крупно-, средне- или мелкозернистая массивная изверженная порода, образовавшаяся в результате медленного остывания и затвердевания на большой глубине магматического расплава. [4]

По абсолютному размеру минеральных зерен различают структуры: гигантозернистую (больше 1 см), крупнозернистую (1,0-0,3 см), среднезернистую (0,3-0,1 см), мелкозернистую (0,1-0,01 см) и тонкозернистую (менее 0,01 см).

По относительному размеру зерен выделяют структуры: равномерно зернистую и неравномерно зернистую. Неравномерно зернистые структуры объединяют несколько разновидностей: порфировидные, порфировые и афировые. Основными типами структур являются массивная, пятнистая, пузыристая, миндалекаменная, флюидальная и пегматитовая. Макроскопически различима лишь пегматитовая структура. [5]

Размеры зерен сильно влияют на строительные свойства пород гранита: чем мельче размеры зерен, тем выше прочностные характеристики и долговечность пород. Эти породы плотные, прочные, хорошо поддаются обработке и полировке. В современном строительстве гранит используется настолько широко, что его, без преувеличения, можно назвать универсальным материалом, который применяется, как при возведении зданий, так и при проведении отделочных фасадных работ, отделке станций метро, постройке арок, мостов, набережных. Очень часто его применяют при возведении заборов, при постройке дорог, парковых дорожек, лестниц, колонн, полов зала, в ландшафтном дизайне. Возможно его использование для изготовления монументов, каминов, столешниц, подоконников, предметов интерьера и т.д.

3. Основные инженерно-геологические характеристики и предельные значения основных показателей физико-механических свойств горных пород

Показатели физических и механических свойств скальных и нескальных грунтов между собой довольно значительно разнятся, особенно физические. Характеристики физических свойств выражают физическое состояние грунтов (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и разновидностям. Под механическими подразумевают такие свойства, которые появляются в грунтах под воздействием внешних усилий (давлении, удара).

Основными показателями физико-механических свойств и параметров пород, используемых в инженерных расчётах являются: сжимаемость и прочность. Сжимаемость горных пород определяет возможную осадку сооружения, а прочность связана с величиной нагрузки на основание сооружений. Устойчивость склонов тесно связана с прочностью слагающих их пород. [7]

Степень сжатия и уплотнения грунтов, и явления, происходящие в них при этом, зависят от вида и структурных особенностей грунтов. Сжатие раздельно зернистых грунтов (песок, гравий, щебёнка и т.п.), у которых внутренние структурные связи отсутствуют, зависит от степени их плотности, гранулометрического и минералогического состава и характера внешнего воздействия. При статическом давлении, обусловленном весом сооружений уплотнение раздельно зернистых грунтов будет вызываться перемещением отдельных зёрен относительно друг друга (чему препятствует трение, возникающее на поверхности перемещения зерен); это протекает сравнительно быстро и почти не зависимо от влажности, и при тех давлениях, которые практически передаются на грунты от веса возводимых сооружений, сжатие рассматриваемых грунтов сравнительно незначительное. Поэтому как основания сооружений раздельно зернистые грунты вполне удовлетворительны.

Сжимаемость горных пород определяется экспериментально коэффициентом уплотнения или величиной общей деформации «Е».

Прочность пород определяют испытанием пород на сдвиг или одноосное сжатие. Известны и другие, косвенные методы.

Устойчивость склонов тесно связана с прочностью слагающих их пород. В массиве горных пород наиболее слабые разности будут определять прочность всего массива, даже если их толщина составляет всего насколько миллиметров. [8]

Основные показатели физико-механических свойств пород представлены в таблице 3.1.

е - коэффициент пористости,

n - пористость,

f - коэффициент крепости,

г - удельный вес,

с - сцепление,

R_сж - предел прочности при сжатии,

µ - коэффициент Пуассона,

с - плотность грунта,

с_s - плотность частиц грунта,

л - коэффициент теплопроводности,

W - природная влажность,

L_L - консистенция,

ц - угол внутреннего трения,

Е - модуль деформации.

4. Геохронологическая таблица пород представленных на разрезе

В пределах исследуемого участка развиты отложения кайнозойской эритемы.

Кайнозойская эритема (KZ)

На нашем разрезе она представлена палеогеновой и четвертичной системами.

Палеогеновая система (Pg)

На рассматриваемом участке она представлена средним (эоценом) и верхним (олигоценом) отделами.

Средний отдел(Pg₂)

Отдел характеризуется горизонтальным залеганием входящих в него пород. В пределах нашего разреза он разделен на 4 яруса.

Ипрский ярус (Pg₂i) слагает белый и светло-серый каолин. Мощность яруса варьирует от 1 до 3 м. Толщу прорывает гранитная интрузия более молодого возраста. Наблюдается угловое несогласное залегание.

Лютетский ярус (Pg₂lt) представлен кварцевым песком с прослоями и линзами кварцевого песчаника. Мощность 3 м.

Ледский ярус (Pg₂ld) сложен глинами, от зеленовато-серой до красно бурой. Их мощность составляет 2,5 м.

Веммельский ярус (Pg₂v) вмещает песок мелкозернистый, кварцевый. Мощность слоя изменяется от 1 до 2 м.

Верхний отдел (Pg₃)

Представлен интрузивной магматической породой - гранитом. Мощность его меняется и составляет 2-5 м, а также латтофирским ярусом (Pg₃l), который сложен песком крупнозернистым с гравием. Мощность этого слоя варьирует от 0,5 до 1,5 м.

После наблюдается перерыв в осадконакоплении, на нашем разрезе отсутствуют неогеновые отложения.

Четвертичная система(Q)

Отложения этой системы несогласно залегают на палеогеновых породах и разделены поверхностью размыва - стратиграфическим перерывом в осадконакоплении. Отмечается локальное несогласие разновозрастных толщ, они имеют различный наклон слоев. Система представлена современным отделом (голоценом) (Q₄) , который сложен лессами, мощность которых составляет 10-15 м.

5. Характер влияния процессов внутренней динамики Земли на горные породы и формирование рельефа

Земная кора находится в постоянном и непрерывном движении: землетрясения, складчатые и разрывные нарушения, блоково-купольные поднятия, опускания и т.д. Эти движения и изменения лика земной коры происходят под действием внутренних, так называемых, тектонических сил Земли. Геологические тела, возникающие при тектонических движениях, несмотря на их значительное разнообразие, довольно приемлемо отражают главные движения земной коры: горизонтальные перемещения блоков земной коры; вертикальные колебательные движения в виде сопряженных во времени и пространстве поднятий и опусканий участков земной коры; складчатые деформации, поражающие практически все слоистые толщи земной коры, разрывные нарушения, расчленяющие земную кору на блоки различных размеров, включая мелкую трещиноватость, магматические и вулканические перемещения расплавленного материала, взрывных газов, водных и грязевых смесей; метаморфизм горных пород, возникающий в результате подъема глубинных флюидов и термических аномалий, что обусловлено тектоническими дислокациями и внедрением изверженных пород; сейсмические движения земной коры, землетрясения.

Перечисленные типы движений земной коры обычно взаимосвязаны между собой, нередко взаимообусловлены. Общим для них является изменение первоначальных условий залегания горных пород.

Процессы внутренней динамики Земли -- это процессы, происходящие в недрах Земли за счет распада радиоактивных элементов, в результате вращения Земли и ее силы тяжести. Эти процессы могут быть обусловлены также изменением скорости вращения Земли и угла наклона оси вращения. Выявляется существенная роль космических факторов на активизацию внутренней динамики Земли.

К числу важных процессов внутренней динамики следует отнести тектонические явления, изменяющие первоначальные условия залегания горных пород.

Тектонические процессы в зависимости от формы проявления делятся на три типа: колебательные; складчатые; разрывные.

Выделяются следующие, часто встречающиеся: сброс, взброс, грабен, горст, а также: ступенчатые сброс и взброс, сдвиг и надвиг. [7]

Скорость распространения сейсмических волн определяется составом и физическим состоянием пород. В общем случае эту зависимость можно сформулировать следующим образом:

1.В плотных горных породах сейсмические волны распространяются быстрее и захватывают большие пространства; при этом разрушения зданий на этих горных породах менее значительны, чем на рыхлых.

2. В рыхлых горных породах волны распространяются слабее, но в то же время они являются наиболее разрушительными, вследствие неравномерного уплотнения пород и неравномерной осадки сооружений. Они разрушительны и в тех случаях, когда рыхлые породы незначительной мощности лежат на кристаллических породах и заболоченных землях.

Разрушительная сила землетрясений зависит от их интенсивности и от глубины распространения очага -- гипоцентра.

В соответствии с этим все землетрясения по глубине очагов подразделяются на: поверхностные (от 1 до 10 км), каровые (до 50 км) и глубинные (до 700 км).

Чаще землетрясения возникают на глубине 20-50 км.

В зависимости от геологических особенностей конкретного района оценка силы землетрясения может меняться в большую или меньшую сторону. Породы делят на категории по сейсмическим свойствам:

Породы I категории уменьшают оценку силы землетрясений на 1 балл от общей оценки по сейсмической карте района, т. е. последствия землетрясений будут менее катастрофичны. К ней относятся: скальные, например, граниты, гнейсы, известняки, песчаники; полускальные, например, мергель, глинистые песчаники, туфы, гипсы породы, крупнообломочные особо плотные породы при глубине залегания грунтовых вод более 15 метров.

Породы II категории по своим сейсмическим свойствам свою исходную бальность сохраняют без изменения. Это глины и суглинки, находящиеся в твердом состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод не менее 8 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод от 8 до 10 метров.

Породы III категории на участках таких пород при оценке последствий землетрясений балл повышают на единицу, т. е. последствия землетрясения на такой площадке будут более разрушительными. К таким породам относят: глины и суглинки, находящиеся в пластичном состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод менее 4 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод 3 метров. [9]

Крайне опасным для строительства являются участки с сильно расчлененным рельефом, слоны оврагов и ущелий, берега рек. Весьма затруднительно строить при высоком залегании уровня грунтовых вод (1-3 метра). Опасны для строительства оползневые и карстовые участки. Следует учитывать, что наибольшие разрушения происходят на заболоченных территориях, на обводненных пылеватых, на лессовых неуплотнённых породах.

Непосредственно с поверхности геологический разрез представлен лессами, которые подстилаются горизонтальной моноклинально-залегающей толщей песков, глин, каолинов и гранитов.

На нашем участке помимо силы подземных толчков немаловажную роль играют и специфические условия грунта. При землетрясении, по сравнению с другими территориями, уровень силы толчков поднимется на нашем участке на 1-1,5 балла. Наибольшая балльность будет наблюдаться непосредственно на протяжении всего участка разреза, потому что результате землетрясений связность лессов нарушается, склоны становятся неустойчивыми, целые склоны могут обрушиваться и погребать под собой жилища и перегораживать реки. Лёсс характеризуется пористой структурой, но вместе с тем обладает довольно значительной прочностью в сухом состоянии. Поднятие уровня грунтовых вод влияет на породу и уменьшает ее прочность. При землетрясениях, падение прочности лесса может приводить к образованию больших оплывин и селей.

6. Процессы внешней динамики Земли, формы их проявления

Процессы внешней динамики Земли возникают в результате взаимодействия каменной оболочки с внешними сферами: атмосферой, гидросферой и биосферой.

Экзогенные процессы в подразделяются на три большие группы: процессы выветривания, процессы денудации и процессы аккумуляции, или осадконакопления.

Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и минералов вследствие приспособления их к условиям земной поверхности. Оно состоит в изменении физических свойств минералов и горных пород, главным образом сводящегося к их механическому разрушению, разрыхлению и изменению химических свойств под воздействием воды, кислорода и углекислого газа атмосферы и жизнедеятельности организмов.

Денудация и аккумуляция (или осадконакопление) тесно взаимосвязаны. Под денудацией понимается совокупность процесса сноса продуктов разрушения горных пород, создаваемых в основном выветриванием. Она проявляется главным образом в пределах суши и сводится к перемещению раздробленного или химически растворенного материала с возвышенностей в депрессии рельефа - долины, котловины, озерные и морские бассейны. Главными ее агентами являются сила тяжести, текучие воды, ветер и движущиеся льды ледников. Денудация приводит к разрушению целых горных систем, шаг за шагом сравнивая их с землей и превращая в равнины.

Аккумуляция - это сумма всех процессов накопления осадков, возникающих в понижениях рельефа Земли, за счет принесенных денудацией продуктов выветривания. Она является первой стадией образования новых осадочных горных пород. [7]

Экзогенные процессы на исследуемой территории заключаются в возможном образовании оползневых процессов.

Оползень - это более или менее медленное смещение земных масс по склону, под действием силы тяжести или при потере устойчивости склона.

Оползни являются примером процессов, порождаемых действием внешних факторов земли: ветра, воды, колебаний температуры, жизнедеятельности растений и животных. Эти процессы в значительной степени обусловливаются энергией солнца.

Если вероятность возникновения оползней велика, то необходима разработка специальных мероприятий по защите от оползней. Они включают укрепление оползневых склонов берегов морей, рек и озер подпорными и волноотбойными стенками, набережными. Сползающие грунты укрепляют сваями, расположенными в шахматном порядке, проводят искусственное замораживание грунтов, высаживают растительность на склонах. Для стабилизации оползней в мокрых лессах проводят их предварительное осушение методами электроосмоса либо нагнетанием горячего воздуха в скважины. Крупные оползни можно предотвратить дренажными сооружениями, перекрывающими путь поверхностным и подземным водам к оползневому материалу. Поверхностные воды отводятся канавами, подземные -- штольнями или горизонтальными скважинами. Несмотря на дороговизну этих мероприятий, их осуществление дешевле, чем ликвидация последствий произошедшей катастрофы.

7. Характеристика гидрогеологических условий участка

Все воды, находящиеся в порах и трещинах горных пород ниже поверхности Земли, относятся к подземным водам. Часть этих вод свободно перемещается в верхней части земной коры под действием гравитационных сил, а другая часть находится в очень тонких порах, удерживаясь силами поверхностного натяжения. Подземные воды не могут существовать без обмена с водой поверхностной и активно участвуют в круговороте воды в природе.

По условиям залегания водоносные горизонты классифицируются следующим образом:

Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабопроницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами. Верховодка занимает ограниченные территории, это явление - временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание.

Грунтовые воды - грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они приурочены к выдержанному водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах - выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами. Грунтовые воды заключены в рыхлых и в слабосцементированных породах или заполняют трещины в коре выветривания. Область питания грунтовых вод обычно совпадает с областью её распространения.

Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными - до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую значительно удалены от мест извлечения воды. Артезианские воды характеризуются постоянством дебита и хорошим качеством, что немаловажно для её практического использования. [10]

На приведенном разрезе выделено два водоносных горизонта.

Первый водоносный горизонт - грунтовые воды, имеющие ламинарный, линейный характер потока. Они залегают в лессах. Первый водоносный горизонт подстилается зеленовато-серой до красно-бурой глиной.

Второй водоносный горизонт - напорные (артезианские) воды с турбулентным характером потока. Залегает в кварцевых песках с прослоями и линзами кварцевого песчаника. Второй водоносный горизонт подстилается белым и светло-серым каолином, который является вторым водоупором.

Гидравлическая связь между двумя горизонтами отсутствует. Водоносные горизонты разделены по всей территории водоупорами.

По условиям залегания, на рассматриваемом участке, предусматривается строительство плотины с постоянным подпорным горизонтом воды в реке равным 28 м, который вызовет подъем уровня подземных вод в лессах до отметок, превышающих отметки подошвы фундаментов проектируемых зданий и сооружений, что в дальнейшем может вызвать обвал железнодорожных путей и оползневые процессы. Ухудшению гидрогеологической обстановки способствуют и такие факторы, как усиление дополнительной инфильтрации в грунт атмосферных осадков и утечек из-за нарушения условий поверхностного стока, связанного с планировкой и застройкой территории. Повышение уровней подземных вод в процессе строительства и эксплуатации может вызывать деформации зданий и сооружений. Подвальная часть существующих сооружений будет подтоплена. Это предопределяет необходимость контроля за режимом подземных вод в строительный и эксплуатационный периоды.

Дополнительные гидрогеологические параметры участка приведены в приложениях А, Б, В, Г, Д, Е.

8. Мероприятия по борьбе с физико-геологическими процессами и явлениями

По классификации все грунты делятся на: скальные, полускальные, пылевато-глинистые и песчаные. На представленном разрезе расположено три типа грунтов: скальные, пылевато-глинистые и песчаные. К песчаным отложениям относятся пески и песчаник, а к пылевато-глинистым - лес, каолин и глина. Соответственно, к скальным грунтам относится гранит.

Основной проблемой участка является то, что подъем уровня грунтовых вод может вызвать подтопление фундаментов зданий, вокзала, станций железнодорожных путей. Так же не менее важной проблемой является потенциальная угроза оползневых процессов, возможность проявления землетрясений.

Одним из важных мероприятий является установление вблизи железнодорожного полотна защитной дамбы высотой 1,5 - 2м, так как новое положение уровня подземных вод представляет серьезную угрозу подтопления железнодорожных путей. Строительство данных гидротехнических сооружений производится с целью защиты земель от затопления, а также для создания водохранилищ и других искусственных водоемов различного назначения.

Укрепление склона, в береговой части, может быть произведено защитными железобетонными покрытиями (плитами). Железобетонные покрытия устраиваются по всей длине водохранилища на высоту берегового уступа. Защитные покрытия устраиваются вдоль береговой полосы, где высота склона превышает 3-5 м.

Следующим немаловажным мероприятием служит устройство водопонижения вокзала, привокзальных и многоэтажных зданий, сооружений специального назначения. Покровные отложения, где располагаются эти сооружения, сильно обводнены. Водопонижение можно предусмотреть путем устройства горизонтального дренажа головного типа. Это поможет осушить территорию и сделать ее менее опасной.

Также требуется определение масштабов изменения физико-механических свойств лессовых образований в основании существующих сооружений. геология горная порода

Повышение уровня грунтовых вод, связанное со строительством плотины, приведет к дополнительным осадкам существующих зданий и сооружений. Так как в основании их залегают лессовые грунты, обладающие просадочными свойствами, причем просадка и деформации по периметру зданий будут проявляться в различной степени, что может привести к перераспределению действующих напряжений креном и наклоном зданий, поэтому водопонизительные мероприятия оказались бы наиболее полезными и предпочтительными. Необходимо отметить также, что водоносный горизонт, связанный с кварцевыми песками с прослоями кварцевого песчаника, обладает напором, причем, как следует из разреза, он может быть связан с первым водоносным горизонтом. Поэтому желательно совместить горизонтальный дренаж с вертикальным дренажем (состоящим из 2-3 скважин, расположенных с северной стороны поселка). Водоприток в скважину в среднем будет составлять 1653 мі/сут.

Список литературы

1. Справочник для геологов, в. 54 Потапенко С. В., Вейхер А. А., Глины и каолин, М., 1962; Уоррелл У.,

2. Глины и керамическое сырье, пер. с англ., М., 1978; Ткачук Л. Г., Сонкин Л. С.,

3. Каолины Глуховецко-Турбовского района Украинского щита и перспективы их использования. К., 1981. П. П. Смолин.

4. Заварицкий A. H., Изверженные горные породы, M., 1956; Петрографический словарь, M., 1981.

5. Учебное пособие к лабораторным занятиям по общей геологии: Учебное пособие для вузов/В. Н. Павлинов, А.Е. Михайлов, Д. С. Кизельватер и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1983, 160 с.

6. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования) : Учебник для студентов геолог. спец. вузов/Логвиненко Н. В. - 3-е изд., перераб., и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 416 с. ил.

7. Седенко М. В. Геология, гидрогеология и инженерная геология. Минск 1975.

8. Швецов Г. И. Справочник «Основания и фундаменты» Москва: Высшая школа, 1991.

9. Ананьев В. П., Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология. - М.: Высшая школа, 1980. - 271 с.

10. Гальперин А. М., Зайцев В. С., Норватов Ю. А. Гидрогеология и инженерная геология. - М.: Недра, 1989.

Размещено на Allbest.ru