МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТРАНСПОРТА (МИИТ)» (РУТ (МИИТ)
Кафедра: «Здания и сооружения на транспорте»
Авторы: Сычева А.В., канд. техн. наук, доцент
Контрольная работа по дисциплине
«Инженерное обеспечение строительства. Геология»
Работу выполнил:
Студент 2-го курса,
Группы ЗВВ-2911
Лаврёнов Никита Алексеевич
Шифр: 2010-п/СТб-0280
Работу проверила:
Доцент. Сычева А.В.
Москва 2023 г.
Перечень вопросов на контрольную работу
По дисциплине «Инженерное обеспечение строительства. Геология»
Контрольная работа выполняется в виде ответов на вопросы по вариантам,
Вариант 0
устанавливается по последней цифре шифра студента.
При выполнение контрольной работы необходимо предварительно
изучить соответствующий материал, изложенный в учебниках и учебных
пособиях, ссылки на который даны в перечне основной и дополнительной
литературы в рабочей программе учебной дисциплины.
Вариант 0.
1. Перечислите
виды
работ,
входящих
в
состав
инженерно-
геологических изысканий. Приведите состав отчета по инженерногеологическим изысканиям.
Ответ:
Виды работ (инженерно-геологические изыскания): Зондирование и
профилирование; Горно-буровые работы; Отбор проб (грунтов, подземных
вод); Испытания грунтов в полевых условиях; Гидрогеологические
исследования;
Обработка
данных,
составление
Прохождение
экспертизы.
Инженерная
экология.
документации;
Данный
вид
исследований позволяет обосновать целесообразность проведения работ на
выбранном участке.
В состав геологического отчета входит несколько разделов:
• введение
• данные прошлых исследований
• особенности условий геологии
• техногенные и географические характеристики
• характеристики грунтов
• условия гидрогеологии
• заключение
• список материалов, которые были использованы при его составлении
приложения
2. Магматические горные породы
Ответ:
Магматические горные породы– горные породы, образованные из магмы
при ее охлаждении и застывании.
Магматические горные породы могут быть интрузивными (внутренними) и
эффузивными (излившимися). Интрузивные горные породы образуются в
глубинах земной коры при медленном застывании магмы. Примеры:
гранит, габбро, оливинит. Эффузивные горные породы образуются при
быстром застывании излившейся магмы (лавы). Примеры: базальт, пикрит,
пемза.
3. Опишите способы образования и строительные свойства эоловых
отложений
Ответ:
Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной
поверхности (дефляция, корразия), перенос продуктов разрушения и
отложения (аккумуляции) этих продуктов в виде скоплений различной
формы. Все эти процессы носят общее название эоловых.
Перенос частиц ветром совершается во взвешенном состоянии или путем
перекатывания в зависимости от скорости ветра и размера частиц. При
меньшей скорости ветра и других благоприятных условиях происходит
отложение
переносимого
материала.
Перевеянный
песок
образует
песчаные холмы, дюны (высотой до 300 м) и барханы (высотой 20 – 30 м и
более). Так образуются ветровые (эоловые) отложения. Современные
эоловые отложения на картах обозначают vQ. В большинстве случаев это
накопления песка и пыли. Распространены эоловые процессы в районах
пустынь и полупустынь, в долинах рек и на морских побережьях.
Для эоловых песков характерны:
1) относительно хорошая окатанность зерен, при этом многие песчинки
кварца и частично полевого шпата приобретают блестящую полированную
поверхность (пленки пустынного загара из окиси железа);
2) лучшая отсортированность по зернистости; это преимущественно
мелкозернистые и тонкозернистые пески, в которых до 80-90%, а иногда до
99% составляют частицы размером от 0,05 до 0,25 мм;
3) в составе песков преобладают устойчивые минералы - кварц и другие.
Менее стойкие минералы эоловых песках не содержатся;
4) цвет преимущественно желтый, желтовато-коричневый,
субтропических и тропических областях - красноватый;
а
в
5) косая, неправильная слоистость, то пологая, то крутонаклонная, иногда
перекрещивающаяся, свидетельствующая о многократной перестройке
форм при изменении ветрового режима.
4. Сущность процессов внешней динамики земли (Экзогенных
процессов) Суффозионные явления. Борьба с суффозией
Ответ:
Процессы внешней динамики Земли.
Солнечная энергия порождает на поверхности Земли различные экзогенные
процессы. Среди них важное значение имеет выветривание. Термин
«выветривание» широко вошел в литературу, но он не отражает сложности
и существа природных процессов, определяемых этим понятием. Во всяком
случае, выветривание не следует смешивать с деятельностью собственно
ветра.
Выветривание — это процесс физического и химического разрушения
горных пород под воздействием температурных колебаний, замерзания и
оттаивания воды в трещинах пород, под химическим воздействием воды, а
также в результате деятельности различных организмов, газов: кислорода и
углекислого газа (находящихся в атмосфере и растворенных в воде) и ветра.
Главной особенностью выветривания является постепенное дробление
горной породы, при котором происходит исчезновение прочных
кристаллизационных связей и возникновение новых, сравнительно слабых
в механическом отношении коллоидных связей.
Многолетняя мерзлота.
Существуют зоны земной коры, в которых на некоторой глубине в течение
тысячелетий сохраняется отрицательная температура. Это явление
называют вечной мерзлотой, устойчивой мерзлотой или многолетней
мерзлотой. Многолетнемерзлые породы имеют широкое развитие, и
площадь их распространения составляет около 25% всей суши земного
шара.
Защитные мероприятия.
Выбор того или иного метода зависит от конструктивных термических
характеристик возводимых зданий и сооружений от геоморфологических и
геотехнических характеристик условий залегания толщи вечномерзлых
пород.
Метод строительства без учета температурного режима грунтов может
применяться в тех случаях, когда основание сооружений на всю глубину
оттаивания являются скальные роды,
Метод строительства с сохранением режима вечной мерзлоты
применяется для неотапливаемых зданий и сооружений, также для зданий,
отапливаемых с применением мер по сохранению вечномерзлого состояния
грунтов основания. Этот метод используется, главным образом, в тех
случаях, когда мерзлые грунты имеют большую мощность (15-20 м и
более), а сооружение не выделяет большого количества тепла. В этих
условиях мерзлое состояние грунтов может быть сохранено без сложных
конструктивных решений и значительных затрат. В этом случае устраивают
продуваемые крупнопористые каменные подсыпки под всей площадью
основания здания или устанавливают сооружение на свайном фундаменте
с проветриваемым подпольев Ленточные фундаменты почти не
применяются.
Экзогенные процессы - геологические процессы, обусловленные
внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно
солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Экзогенные процессы
протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме
механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и
атмосферой. К ним относятся: выветривание, геологическая деятельность
ветра (эоловые процессы, дефляция), проточных поверхностных и
подземных вод (эрозия, денудация), озёр и болот, вод морей и океанов
(абразия), ледников (экзарация). Главные формы проявления экзогенных
процессов на поверхности Земли: разрушение горных пород и химическое
преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое,
органическое выветривание); удаление и перенос разрыхлённых и
растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и
ледниками; отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на
суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в
осадочные горные породы (седиментогенез, диагенез, катагенез).
5. Классификации подземных вод по условиям залегания в земной коре.
Ответ:
По условиям залегания выделяют следующие типы подземных вод:
· почвенные;
· верховодка;
· грунтовые;
· межпластовые;
· карстовые;
· трещинные.
располагаются у поверхности и заполняют пустоты в почве. Влага,
содержащаяся в почвенном слое, называется почвенными водами.
Передвигаются они под действием молекулярных, капиллярных сил и сил
тяжести.
6. Инженерно-геологическая съёмка
Ответ:
Инженерно-геологическая съемка — комплексный метод получения
информации о наборе компонентов инженерно-геологических условий
некоторой территории путем наблюдений и описания свойств
геологической среды и дешифрирования АКФМ, дополненных другими
методами (горно-буровыми, геофизическими, опробованием).
7. Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных
процессов). Приведите схемы следующих тектонических нарушений:
Сброс, надвиг.
Ответ:
Процессы внутренней динамики Земли.
Земная кора (наружный слой Земли, мощностью 20-70 км на континентах и
5-15 км в океанах, ограниченный снизу поверхностью Мохоровичича)
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 (эндогенных), так называемых, тектонических
сил Земли. Геологические тела (структурные формы), 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 (пликативные деформации);
• разрывные нарушения, расчленяющие земную кору на блоки
различных
размеров,
включая
мелкую
трещиноватость
(дизъюнктивные дислокации);
• магматические и вулканические перемещения расплавленного
материала, взрывных газов, водных и грязевых смесей (инъективные
дислокации);
• 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.
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.
Сброс — это тектонический разрыв, при котором лежачее крыло поднято, а
висячее - опущено. Сместитель падает в сторону опущенного крыла. В
случае, если висячее крыло оказалось поднятым относительно лежачего,
разрыв именуется взбросом. Аналогичный разрыв, но с плоскостью
смещения, наклоненной под углом менее 45°, называется надвигом.
Депрессии, ограниченные сбросами, падающими один навстречу другому,
называются грабенами (от нем. Graben — канава). Впадина оз. Байкал
представляет собой грабен. Дно его лежит на глубине 1731 м ниже его
уровня.
8. Землетрясения. Эпицентр и гипоцентр.
Ответ:
Эпицентр — это точка на поверхности Земли, расположенная
непосредственно над точкой возникновения землетрясения, а гипоцентр —
это точка в земной коре, где происходит землетрясение
Эпицентр обычно находится там, где землетрясение ощущается наиболее
сильно и где происходит наибольший ущерб, в то время как гипоцентр
находится глубже под землей, и его труднее определить
Расстояние между эпицентром и гипоцентром может предоставить
информацию о размере и интенсивности землетрясения, причем большие
расстояния указывают на более сильное землетрясение
9. Перечислите методы определения абсолютного и относительного
возрастов пород. Геохронологическая шкала. Пользуясь данными таблиц 1
и 2, назовите эры и периоды геологической истории Земли.
Ответ:
Метод определения абсолютного возраста пород. Метод основан на
использовании изотопов химических элементов. В горных породах обычно
содержится
некоторое,
иногда
очень
ничтожное,
количество
радиоактивных элементов (U, Ra, Th и др.). Каждый их них распадается с
присущей только ему скоростью. Процессы распада идут самопроизвольно
и на скорость распада не влияют ни какие внешние факторы. Поэтому
радиоактивные элементы могут служить эталоном геологического времени.
Длительность процесса обычно очень велика.
Абсолютный возраст породы, лет, в которой найдено т, г U и n, г Pb,
определяется по формуле:
1
A= 𝑛𝑃𝑏
⋅
,
𝑚𝑈 7.4⋅10−9
где npb — содержание в породе свинца, г;
mu — содержание в породе урана, г.
На основе изучения геологического строения земной коры и истории
развития жизни, исследователи получили возможность разбить всю
геологическую историю Земли на отдельные отрезки времени и составить
по данным абсолютного и относительного возраста горных пород шкалу
геологического времени — геохронологическую шкалу. Каждый отрезок
геологического времени имеет свое название и индекс (на геологических
картах также применяют различные цвета). Для слоев пород, которые
образовались в эти отрезки времени, были предложены свои названия, что
позволило создать стратиграфические шкалы: фанерозоя и криптозоя.
Толщу пород, образованную за время эона называют эонотемой, за время
эры — эратемой, за время периода - системой, за время эпохи — отделом.
Самый короткий отрезок геохронологической шкалы - век, а
образовавшаяся за это время толща горных пород называется ярусом.
Например, К2dat читается как — меловой период, поздняя эпоха, датский век,
а цвет заливки на инженерно-геологической карте — зеленый.
Метод определения относительного возраста пород.
Относительный возраст осадочных пород определяется на основе
изучения условий залегания и взаимоотношения отдельных слоев
осадочных пород и на основе изучения сохранившихся в них остатков
растительных и животных организмов. Основной принцип определения
относительного возраста пород этим методом заключается в том, что при
последовательном залегании пластов осадочных пород лежащие ниже
будут древнее, чем вышележащие.
Стратиграфический метод основан на изучении условий залегания
пластов горных пород.
Палеонтологический метод получил в геологической практике наибольшее
применение. Он основан на изучении ископаемых остатков вымерших
организмов. Еще в начале XIX в. инженер Смит при строительстве каналов
в Англии обнаружил в различных толщах многочисленные окаменелые
остатки животных организмов. При изучении установлено, что отдельные
формы животных организмов приурочены только к определенным слоям и
отсутствуют в других. Был сделан очень важный вывод: в пластах одного и
того же возраста присутствуют одни и те же ископаемые животные и
растительные остатки, не встречаемые в более древних и более молодых
отложениях.
T2, О1 - Мезозойская триасовый, Палеозойская ордовикский
Q3, О1 - Кайнозойская
ордовикский
четверичный антропогенный, Палеозойская
10. Опишите дополнительный состав работ, которые необходимы при
изысканиях в районах распространения специфических грунтов и районах
развития опасных геологических процессов: многолетнемерзлые (вечно
мерзлые) грунты.
Ответ:
К многолетнемерзлым грунтам относятся грунты, которые в условиях
природного залегания находятся в мерзлом состоянии в течение трех лет и
более.
Специфичность многолетнемерзлых грунтов заключается в том, что в них
содержится лед. При повышении температуры выше 0◦С мерзлый грунт
оттаивает, и его прочность резко снижается, качественно изменяются и
другие свойства, особенно в пылевато-глинистых грунтах.
При изысканиях в районах распространения вечномерзлых грунтов
дополнительно должны быть установлены геокриологические условия
территории: распространение вечномерзлых грунтов, их состав,
криогенные текстуры, среднюю годовую температуру, глубину нулевых
годовых колебаний температур, физические, механические и
теплофизические свойства, морфологию и генезис таликов, состав,
свойства, глубину слоя сезоннооттаивающих и сезоннопромерзающих
грунтов, криогенные процессы и образования, исходные данные для оценки
изменения геокриологических условий в процессе строительства и
эксплуатации проектируемых зданий и сооружений.
При изысканиях должны быть проведены термометрические наблюдения
не ниже глубины распространения годовых колебаний температуры (10-15
м).
•
При инженерно-геологической съемке в каждой выработке следует
устанавливать состав, состояние (мерзлое, морозное, охлажденное
ниже 0 С, талое) основных разновидностей грунтов, криогенные
текстуры, характер заполнения льдом трещин в горных породах,
размеры и морфологию включений льда, льдистость за счет
включений льда.
Глубину горных выработок следует устанавливать исходя из
необходимости превышения глубины предполагаемого теплового
взаимодействия проектируемых зданий и сооружений с вечномерзлыми
нескальными грунтами оснований не менее чем на 5 м и в соответствии с
требованиями п. 3.39. Во всех случаях глубина выработок в нескальных
грунтах должна быть не менее 10-15 м.
В скальных грунтах глубина выработок устанавливается программой
изысканий.
• При съемке число и расположение скважин для термометрических
наблюдений следует назначать исходя из необходимости
определения средней годовой температуры грунтов для каждого типа
ландшафта. Измерения температуры грунтов должны проводиться в
соответствии с требованиями ГОСТ 25358-82.
• Число образцов, отбираемых при съемке из каждой разновидности
мерзлых грунтов, должно обеспечить получение не менее шести
частных значений характеристик грунтов для каждого типа
криогенной текстуры.
• В техническом отчете о результатах изысканий для разработки
предпроектной документации кроме разделов, предусмотренных в
рекомендуемом приложении 9, должен быть раздел, содержащий
сведения о распространении вечномерзлых грунтов, их физикомеханических и теплофизических свойствах, криогенных текстурах,
средней годовой температуре грунтов, о подземных льдах,
криогенных процессах и образованиях, морфологии и генезисе
таликов и их гидрогеологических условиях, составе, физикомеханических и теплофизических свойствах грунтов слоев сезонного
оттаивания и промерзания, их мощности, оценку изменений
геокриологической обстановки в естественных условиях и при
строительном освоении территории.
11. Практическое задание:
Опишите породообразующие минералы, пользуясь данными таблицы 3,
отвечая на вопросы, помещенные в примечании. Опишите горные породы,
пользуясь данными таблицы 4, отвечая на вопросы, помещенные в
примечании.
Авгит
Класс - Силикаты
Хим.состав - Изменчив; окись кальция (СаО) 16—20%, окись магния (MgO)
11,5—17,5%, закись железа (FeO) 5—10%, окись железа (Fe2О3) 1,5—8%,
окись алюминия (Аl2О3) 4,5—7,8%, окись титана (TiО2) 0,2—1.25%,
двуокись кремния (SiO2) 46—50,5%.
Цвет - Черный с буроватым оттенком, зеленовато-черный, темно-зеленый
Цвет черты - Белая
Блеск - стеклянный
Спайность - совершенная по {110}
Излом - раковистый неровный
Твердость - 5,5 6
Реакция с HCl - не реагирует
Породы в состав которых входит этот минерал - авгит является основой
габбро, базальтов, андезита
Мергель:
Происхождение образуется в морях и озерах в том случае, когда
известковый и глинистый осадок отлагаются вместе.
Минеральный состав
• кальцит (в тригональной сингонии);
• доломит (углекислотная двойная соль Ca и Mg);
• арагонит (разновидность СаСО3).
Структура Скрытокристаллическая, тонкозернистая
Текстура Слоистая, однородная
Цвет Бело-желтый, светло-серый, бурый, кирпичный
Реакция с HCL Бурно вскипает с HCl и на месте капли оставляет пятно грязи
Практическое применение На Руси из этой горной породы строили печи.
А в Турции и Греции до сих пор из мергеля нарезают кирпичи и используют
в строительстве.
Песчаник
Происхождение Псаммолит образуется на дне рек, озёр, морей и океанов.
Сначала горные породы разрушаются, превращаются в псаммит - песок,
затем он перемешивается с природными цементирующими веществами,
под давлением воды спрессовывается в течение столетий и преобразуется в
высокопрочный минерал.
Минеральный состав Кварцевые, карбонатные и т.д.
Структура мелкозернистая среднезернистая крупнозернистая
Текстура полосчатая массивная однородная пористая
Цвет желтый, серый, красный, коричневый, зеленый,черный
Реакция с HCL Нет
Практическое применение в строительстве, некоторые виды – для
производства флюсов и огнеупорных материалов в металлургии.
Мрамор
Происхождение - остатки микроорганизмов, существовавших на Земле на
протяжении многих тысячелетий, превращаются в известняк. Он же, в свою
очередь, под давлением огромной силы из-за напирающих сверху слоёв
горных пород и высокой температуры, кристаллизуется и превращается в
камень.
Минеральный состав По содержанию известняка в камне его разделяют на
две группы:
• кальцитовый: кальцит в пределах 90-99%, содержание доломита до
4%, возможны незначительные примеси других минералов;
• силикатный: кальцит в пределах 50%, содержание доломита до 3540%, примесь кремнезёма до 25%.
Структура
кристаллически-зернистая,
порфиробластовая.
гранобластовая,
иногда
Текстура однородная (массивная), полосчатая, брекчиевидная (см. брекчия)
либо более сложная, пятнистая
Цвет Изначально карбонат кальция имеет белый колер, потому мрамор
в большинстве случаев бывает белым.
Реакция с HCL Быстрый ответ
При взаимодействии мрамора CaCO3 с соляной кислотой HCl наблюдается
выделение углекислого газа и растворение мрамора: CaCO3 + 2HCl = CaCl2
+ CO2^ + H2O. CaCO3 + 2H = Ca2+ + CO2^ + H2O. Если пропустить
углекислый газ через раствор с лакмусом, он окрасится в красный цвет,
указывая на кислую среду: СО2 + Н2О - Н2СО3 - Н+ + HCO3. Если такой
раствор оставить на некоторое время, то красная краска сменится на
фиолетовую (нейтральная среда).
Практическое применение Мрамор используется как камень для
памятников (монументальной скульптуры и надгробий), как штучный
строительный камень для наружной облицовки и внутренней отделки
зданий в виде дроблёного и молотого камня, а также штучного (пильного)
камня.
