Контрольная работа по "Геологии"

 

Задание №1

 Составить характеристики свойств горных пород, взятых из табл.1 и их породообразующих минералов в соответствии с номером варианта. Характеристики горных пород представляют в виде таблицы, составленной по форме 1, а характеристики минералов – в виде таблицы, составленной по форме 2.

Характеристика свойств  горных пород

Таблица 1

Порода	Диорит	Гипс	Глинистый сланец
Тип (по происхождению)	магматический	Осадочная	метаморфический
Группа (по происхождению)	Глубинная	Хемогенный	Регионального метаморфизма
Минералогический состав	Лабрадор, роговая обманка	Гипс волокнистый, гипс листовой	каолинит
Структура	Полнокристаллическая	Оолитовая	Остаточная
Текстура	Массивная	Массивная	Сланцевая
Окраска	Темно-зеленый, коричнево-зеленый	Белый, серый, реже розовый	Темно-серый, черный, реже красноватого и зеленоватого цвета
Устойчивость	Не устойчив	Не устойчив	Весьма устойчив
Реакция с НСl	Не реагирует	отсутствует	Не реагирует
Форма залегания	Крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки	Разнообразны: линзы, пласты и целые  массивы	Определяется формой залегания тех  пород, из которых они образовались
Применение в промышленности и  строительстве	Как облицовочный материал, в дорожном строительстве (брусчатка и т.п.)	Как сырье для получения гипсовых вяжущих.	облицовочного, кровельного и шиферного  материала

 

 

Минерал	Роговая обманка	Лабрадор	Каолинит	Гипс листовой	Гипс волокнистый
Класс	Силикаты	Силикаты	Силикаты	Сульфат	Сульфат
Химический состав	(Ca, Na) MgFe4	Na2O*Al2O3*6SiO2+CaOAl2O32SiO2	Al4 [Si4, O10] (OH)8	СаО4*2Н2О	СаО4*2Н2О
Происхождение	Метаморфический и магматический  процесс	магматический процесс	Экзогенный процесс	Осадочный	Осадочный
Окраска	Темная с зеленоватым оттенком	Серый, темно-серый, черный	Белая	Белый, желто-кремовый, прозрачен	Белый, желто-кремовый
Цвет черты	Зеленоватый	белый	Белый	белый	белый
Блеск	Шелковистый	Стеклянный	Матовый	Стеклянный	Шелковистый
Твердость (по шкале Мооса)	6	6-6,5	1	2	2
Спайность	Средняя в двух направлениях	Совершенная в 2-х направлениях	Отсутствует	Весьма совершенная	Весьма совершенная
Излом	Занозистый	Неровный	Землистый излом	Неровный, зернистый	Неровный
Реакция с НСl	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует
Устойчивость к выветриванию	Устойчивый	Устойчивый	Весьма неустойчивый	Не устойчив	Не устойчив
Применение в промышленности и  строительстве	Используется для внутренней отделки  как декоративный материал	Облицовочный материал в строительстве	В керамической промышленности, в  фармацевтике, в качестве пищевой  добавки, в зубных пастах (в качестве лёгкого абразивного материала), в косметике (под названием «белая глина»).	В строительстве используют как  сырье  для  получения гипсовых вяжущих	В строительстве используют как  сырье  для  получения гипсовых вяжущих

 

 

Задание №2

       Объяснить условия образования делювиальных отложений. Составить инженерно-геологическую характеристику грунтов. Оценить возможность их использования в качестве оснований промышленных и гражданских сооружений с учетом состава и свойств под влиянием техногенных процессов.

ДЕЛЮВИЙ [лат. deluo — смываю] — сокращенное название делювиальных отложений, образующихся в результате накопления на склонах и у подножий возвышенностей продуктов выветривания горных пород, смытых с вышележащих участков дождевыми или талыми водами.

Он обычно неслоистый, но на склонах гор и возвышенностей его состав закономерно измельчается от верхней к нижней части, часто  начинаясь щебнем наверху и кончаясь суглинками и даже лёссами близ подножий с одновременным увеличением  мощности. По петрографическому составу делювий отличается от подстилающих его коренных горных пород, обнаруживая связь с породами, выступающими выше по склону и на вершинах возвышенностей. Делювий широко распространён в горных районах. Делювиальные отложения обычно образуют в нижней части склонов плащевидный покров (делювиальный шлейф), смягчающий переход к прилегающей равнине. В делювии часто содержатся россыпные месторождения золота, олова, вольфрама и др. металлов. Делювиальные суглинки употребляются для производства кирпича. Как один из генетических типов континентальных отложений делювий выделен академиком А. П. Павловым (1888).

Делювиальные склоны и  коррелятивные им отложения средних  широт - это образования, возникшие  в результате

струйчатого или бороздчатого смыва частиц почвы или грунта с наклонных поверхностей дождевыми  и талыми водами к отложения продуктов разрушения в виде плащеобразных покровов делювия. В их формировании наиболее существенное значение имеют:

1. количество и характер осадков,
2. крутизна склона,
3. физико-механические и др. свойства пород, слагающих склон,
4. степень консервации почвы растительным покровом.

Отложившийся материал называется делювием, который слагает делювиальные шлейфы мощностью от 1 до 20 м. Для  делювия характерны однородность, вертикальная отдельность, пористость 30-50%, едва заметная слоистость, карбонатность, наличие горизонтов погребенных почв. Накопление делювия на шлейфах - импульсивное. Средняя интенсивность осадконакопления - десятые доли мм/год.

В верхней части мощность делювия незначительна, к основанию  она возрастает и вновь утоньшается к периферии. Часто в строении выделяется две части с условной границей между ними:

1. нижняя - может обладать неправильной слоистостью, косвенно отражающей строение коренных пород;
2. верхняя - обычно представлена супесчаными и суглинистыми разностями, характеризуется монотонным строением и большой однородностью снизу вверх по разрезу. Делювий утратил связь с коренными породами в результате многократного переотложения и перемещения.

Выделяются две климатические  обстановки формирования делювиальных склонов:

1. гумидная - наиболее благоприятна для образования типичных делювиальных склонов (описаны выше). Их выделяют в подтип делювиальных склонов с преобладающим плоскостным сносом, характерным для пологих поверхностей гумидных регионов;
2. семиаридная - отличается сложным процессом смыва, сочетающим плоскостной и полулинейный снос. Снос происходит по системам хорошо разветвленных борозд глубиной 2-10 см, закладывающихся на расстоянии от первых десятков см до первых м. Из борозд в дальнейшем могут развиваться более крупные формы.

В делювиальных шлейфах относительно крутых склонов областей с субаридным климатом Е.В.Шанцер выделял три зоны осадконакопления и коррелятивных им фаций:

1. верхняя (привершинная) зона характеризуется спадом скоростей отложения при сохранении турбулентного характера

стока. Здесь слагается  наиболее грубый материал, выполняющий  тупой угол конуса, образованный шовной частью склона и его основанием;

2.   зона отложений субламинарного потока с неясной слоистостью, обусловленной различным механическим составом и сортировкой (ниже по склону);

     3. зона  устойчивого ламинарного режима (имеет наибольшее распространение) - в ее пределах отлагается наиболее тонкий, пылеватый и глинистый, материал

Делювиальные отложения  образовались на склонах гор в  результате перемещения и накопления на них грунтов различной крупности. Они имеют рыхлое сложение, обладают малой устойчивостью. Проведение на них строительных работ может вызвать перемещение большого объема грунта и оползни. При необходимости строительства на таких участках необходимо предусмотреть противооползневые мероприятия, защиту от снежных лавин.

 

Задание №3

1. Зная период Т и амплитуду А колебаний сейсмической волны (табл.3), вычислить сейсмическое ускорение а и коэффициент сейсмичности Кs.
2. Подсчитать сейсмическую инерционную силу S (в тоннах), воздействующую на сооружение при землетрясении. Массу сооружения Р принимают равной 5500т.
3. Используя величину сейсмического ускорения, определить силу землетрясения в баллах. Все эти данные внести в табл.3.
4. По данным о силе землетрясения уточнить расчетную балльность строительной площадки в районах, сложенных:

а) рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых  вод до 5м от поверхности земли;

б) скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем  сухого элювия.

Согласно полученным результатам  дать заключение о возможности и  экономической целесообразности строительства  на одном из указанных участков.

Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний  сейсмической волны А, мм	Сейсмическое ускорение α = 4π2А/Т2 мм/с2	Сила землетрясения, балл	Коэффициент сейсмичности KS =α/g	Инерционная сила S = KSP, т
1,20	150	4108	7,8	419	2305510

 

а) Учитывая, что грунт  состоит из рыхлых осадочных пород  и уровень грунтовых вод находится  близко от поверхности земли, никакой  экономической целесообразности строительства  в данном районе нет. На рыхлых грунтах  добавляем один балл к расчетному - получается 11 баллов. При такой силе землетрясения произойдет интенсивное доуплотнение грунта, что вызовет разрушение зданий и сооружений.

б) Учитывая, что строительная площадка, сложена скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытая маломощным слоем сухого элювия, что говорит  о слабом выветривании данных пород, в данном районе строительство зданий и сооружений возможно. Уточненный балл для данной строительной площадки составит 9 баллов.

 

 

 

Задание №4.

Описать подземные воды, указанные  в табл.4 для соответствующего варианта, описать особенности их существования  и движения. 2. Охарактеризовать водоносный горизонт, заключающий эти воды, особенности его питания и  разгрузки, его значение для целей  водоснабжения. Описание проиллюстрировать  схематическими рисунками.

Межпластовые  подземные воды. Эти воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными (артезианскими).

Межпластовые  ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой полностью или частично (рис. 1).

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных слоев в виде синклиналей или моноклиналей (рис. 1). Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных отметках, что и создает напор подземных вод. Напорных подземных горизонтов может быть несколько. Каждый из них имеет область питания там, где водоносные слои выходят на поверхность и имеют высокие отметки. Область питания, как правило, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод.

Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором — поднимается лишь до пьезометрического уровня.

Многие артезианские бассейны (например, Доно-Донецкая впадина) занимают огромные площади, содержат ряд водоносных горизонтов, являются важным источником питьевой и технической воды, обладают большой водообильностью, вода обычно хорошего качества.

Напорные воды встречаются  не только в слоях, залегающих между  двумя водоупорами, но и в массивах скальных, трещиноватых пород (трещинные воды), а также в карстовых пустотах (карстовые воды) и в вечной мерзлоте.

 
Рис. 1. Межпластовая ненапорная вода:

1 — фунтовая вода; 2 — первый водоупор; 3 — межпластовая вода; 4 — водоупор; П — поверхность земли

 

 

 

Задание №5.

       Определить коэффициент фильтрации массива водоносных песков по результатам откачки из одиночной совершенной скважины. Водоносный горизонт – грунтовый.

 

Мощность водоносного  горизонта Н, м	Дебит скважины  Q, м/сут	Понижение уровня воды в скважине, S0, м	Радиус
			влияние скважины R, м	Скважины               r, м
30	6774	8	573	0,1

 

 

 

                        

Рис. 2. Схема проведения опыта.

 Н –  мощность водоносного горизонта,  м; Q – дебит скважины, м/сут; S – понижение уровня воды в скважине, м; R – радиус влияния скважины, м; r – радиус скважины, м; h – уровень воды в скважине, м; УГВ – зеркало грунтовых вод.

 

 

Задание №6

 

Определить приток воды к  совершенной дренажной канаве, отводящей  подземные воды грунтового водоносного  горизонта (приток воды к канаве происходит с двух сторон).

 

Мощность водоносного горизонта  Н, м	Величина понижения уровня воды в  канаве S, м	Коэффициент фильтрации Кф, м/сут	Длина дренажной канавы В, м
4,5	3,7	17	100