Контрольная работа по "Геологии"

Рис.1 Распределение пачки  глин Коркоран, входящей в формацию Туларе.

 

Эти глинистые отложения образуют значительный водоупорный слой в южной части Большой долины Калифорнии. Заштрихованный участок — территория, подстилаемая глинами Коркоран, которые представляют собой озерные отложения с богатым содержанием диатомовых водорослей; а — план, б — поперечный разрез по линии А—А', в—часть разреза по линии А—А' в более крупном масштабе.

Уничтожение озер может  происходить тремя способами: 
1) путем усыхания благодаря преобладанию испарения над притоком воды в озеро; 
2) путем спуска благодаря пропиливанию стоком озера подпирающего его препятствия; 
3) путем заполнения поступающим в озеро обломочным материалом. 
Процесс усыхания является весьма характерным для пустынных и степных местностей, но для образования россыпей значения не имеет. Спуск наиболее характерен для плотинных озер. По мере пропиливания подпруды уровень этих озер снижается: с другой стороны, идет их выполнение приносимым обломочным материалом. Чем скорее озеро будет спущено, тем меньший запас металла в нем успеет накопиться. Помимо пропиливания подпруды на спуск озера может также оказать влияние просачивание воды сквозь нее и ее таяние (лавина, ледник). При понижении базиса эрозии и врезании рек может оказаться спущенным и котловинное озеро. 
Процесс заполнения озера обломочным материалом идет двумя путями: приносом этого материала впадающими в озеро реками и поступлением его непосредственно с берегов (особенно крутых) при их размыве озером или благодаря процессам денудации. Материал, поступающий вторым способом, обычно подвергается некоторой переработке и сортировке в прибрежной полосе. Если он является металлоносным, то образуются прибрежные россыпи. Эти россыпи будут рассмотрены в следующей главе, а сейчас мы коснемся лишь заполнения озера впадающими в него реками. 
При впадении реки в озеро скорость ее течения весьма резко уменьшается, и река отлагает весь переносимый ею материал. Прежде всего прекращается движение донных наносов, взвешенный материал относится на некоторое расстояние от устья реки, где и осаждается. Это бывает возможно благодаря тому, что течение реки после впадения ее в озеро прекращается не сразу, а прослеживается еще на некотором протяжении и в воде озера. Чем многоводнее река и чем меньше глубина озера, тем дальше от устья может быть прослежено это течение. В устье одной и той же реки течение прослеживается значительно дальше во время половодья и лишь очень немного в межень. Отлагая наиболее крупный галечный материал непосредственно при своем устье, река образует здесь дельту, которая постепенно выдвигается в озеро. Поверхность дельты является совершенно ровной, почти горизонтальной и имеет лишь едва заметный наклон но направлению к озеру, определяемый уклоном самой реки. Подводная часть дельты представляет неправильно конический склон, обращенный в сторону озера и падающий примерно под углом естественного откоса отлагающегося в воде материала. Часто этот угол равен 30—35°. С каждым новым половодьем на склоне отлагается новый слой материала, почему отдельные слои имеют примерно тот же уклон.

У подножия склона наклон слоев становится более пологим; вместе с тем здесь отлагается более мелкий материал, гравий и песок. Чем дальше от берега, тем мельче становится материал и положе залегание слоев. В значительном удалении от берега отлагается лишь тонкий илистый материал, и слои залегают или горизонтально или почти горизонтально (Рис. 2). Так как во время половодья течение реки прослеживается в озере на более значительном удалении от берега, то и фракции песчаноилистого материала различной крупности также несколько сдвигаются от устья реки к середине озера. Поэтому в каждом участке дна во время половодья отлагается несколько более крупный материал, чем обычно. При этом более крупные частицы опускаются на дно первыми, более мелкие дольше остаются во взвешенном состоянии. Этим обусловлена слоистость озерных илов с чередованием более крупного и более мелкого материала. Лишь в весьма большом удалении от устья реки может отлагаться совершенно равномерной крупности илистый материал.

Рис.2 Схема строения озерных отложений.

 

Кроме того материала, который  выносится и отлагается в озере  водою, некоторая часть материала  может также выноситься в озеро  речным льдом. Песок, галька, щебень и валуны, вмерзшие в лед, освобождаются из него в самых случайных местах озера, благодаря чему могут отлагаться даже в весьма значительном удалении от берега, среди тонкого ила. 
По мере нарастания дельты при устье реки она все дальше и дальше выдвигается к середине озера. Поэтому там, где раньше отлагался ил, начинает отлагаться мелкий песок, где отлагался песок, начинает отлагаться гравий и т. д., т. е. по мере заполнения озера в каждом участке его дна состав отлагающегося материала неизменно становится все более крупнозернистым. В этом отношении озерные отложения представляют полную противоположность речным, где благодаря постепенному удалению крутого участка крупность материала уменьшается в разрезе аллювия снизу вверх. 
Рост дельты приводит к все большему сокращению площади озера, и, наконец, оно совершенно заполняется, превращаясь в равнинный участок поверхности. Если в озеро впадает несколько водных потоков, то заполнение озера идет одновременно в нескольких местах. Дельты различных потоков, соединяясь между собою, могут перегородить его на две или несколько частей. 
Помимо роста дельты в длину, от устья реки к середине озера, она растет также и в вышину в своей надводной части. Так как уровень воды в озере при постоянном положении его стока также является сравнительно достоянным, то надводная часть дельты формируется в виде горизонтальной поверхности. Ho река, вступая из своей долины на горизонтальную поверхность дельты, производит здесь усиленное отложение несомого ею материала и наращивает дельту в вышину, придавая ей некоторый уклон в сторону озера. В отличие от подводной части дельты здесь слои располагаются почти горизонтально. 
Чем дальше выдвигается дельта в озеро, тем больше увеличивается мощность надводных дельтовых отложений. Вместе с тем повышение уровня дельты приводит к накоплению аллювия в приустьевой части речной долины. Как и обычно, процесс накопления распространяется снизу вверх по течению. Повышение уровня дельты не прекращается даже тогда, когда озеро уже выполнено, а сама дельта превращена в равнинный участок. Последний еще в течение длительного срока после заполнения озера обладает значительно меньшим уклоном, чем участок ниже и выше по течению. Поэтому река здесь обычно сильно меандрирует и производит усиленное отложение аллювия.

Задание №4

Охарактеризуйте одну из форм дислокаций горных пород  (Моноклиналь). Необходимо дать характеристику дислокации, привести схематический рисунок и оценить ее влияние на условия строительства различных  сооружений.

Моноклиналь - наклон земных слоев в одну сторону, что обычно для осадочных горных пород, прикрывающих склоны платформенных щитов.

Существенной особенностью моноклинали является связь между  двумя блоками слоистых пород, перемещенных друг относительно друга по вертикали. Обычно устанавливается, что крутопадающая часть претерпела изгиб. Моноклинали особенно характерны для платформ, где они приурочены к крыльям щитов, антеклиз и синеклиз. Алданский щит имеет наклон в сторону Центрально-Якутской низменности (Вилюйской синеклизы), Балтийский — к юго-востоку (к Московской синеклизе). В рельефе моноклинали отчетливо выражены в виде куэст (Рис. 3).

Рис.3 Лено - Алданская моноклиналь.

Примером Моноклиналь  является структура, образуемая палеозойскими  толщами от южного склона Балтийского  кристаллического щита к центру Московской синеклизы; наклон слоев исчисляется в 2—2,5 м на 1 км длины.

Земная кора обладает различной подвижностью. На поверхности  Земли постоянно возникают горные системы и океанические впадины. Осадочные породы первоначально  залегают горизонтально. Тектонические движения (сейсмические явления, землетрясения, вулканизм) выводят пласты из горизонтального положения, нарушают первичную форму залегания. Эти нарушения получили название дислокации (или вторичные формы залегания). Дислокации в зависимости от вида тектонических движений разделяют на складчатые (неразрывные) и разрывные. Складчатые дислокации формируются без разрыва сплошности слоев. К ним относятся моноклиналь, складка и антиклиналь (Рис. 4).

 

Рис.4 Складчатые дислокации: 1 – моноклиналь, 2 – флексура.

 

Моноклиналь – наиболее простая форма связанных тектонических нарушений в слоистых горных породах, связанная с наклонным залеганием слоев, которые однообразно падают в одном направлении (от 5 и более градусов). 
Флексура – моноклинальное и горизонтальное залегание слоев нарушается коленообразным изгибом, обусловленным возведением на породы тангенциальных тектонических сил.

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 (Рис. 5). 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 (Рис. 5).

Рис.5  Неблагоприятные (а) и благоприятные (б) условия строительства.

 

 

Задание №5

 

1. Зная период  Т и амплитуду А колебаний  сейсмической волны (табл.5), вычислить сейсмическое ускорение a и коэффициент сейсмичности К.

2. Подсчитать  сейсмическую инерционную силу S (в Н) воздействующую на сооружение при землетрясении. Массу сооружения Р принимают равной 5500 т.

3. Используя  величину сейсмического ускорения  и шкалу МSК [1], определить силу землетрясения в баллах. Все эти данные внести в табл. 5.

4. По данным  о силе землетрясения уточнить  расчетную балльность строительной площадки в районах сложенными: а) рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых вод до 5 м от поверхности земли; б) скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия.

 

 

 

Таблица 5

Номер варианта	Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний сейсмической волны А, мм	Сейсмическое ускорение   a,   мм/с2	Сила землетрясения, бал.	Коэффициент сейсмичности Кs	Инерционная сила S, кН
9	2,2	60	488,9	9	0,0489	269

 

1. Сейсмическое ускорение α = 4π²А/Т² 

Значит a= 4 (3,14)² 60/2,2² ;   α = 488,9 мм/с²

2. Коэффициент сейсмичности K_S =α/g

Значит K_S = 488,9 10^–3/10; K_S = 0,0489 α/мм

2. S = K_S*P; S = 0,0489 x 5500; S = 269 т

3. Так как сейсмическое ускорение равно 920 мм/с², то сила землетрясения равна 9 баллам.

а) расчетная  бальность равна 10 баллам

б) расчетная  бальность равна 8 баллам

 

 

Задание №6

Определить коэффициент фильтрации массива водоносных песков по результатам откачки из одиночной совершенной скважины. Привести расчетную схему. Данные для расчета приведены в табл. 6.

Таблица 6

Номер варианта	Мощность водоносного горизонта Н, м	Дебит скважины   Q, м3/сут	Понижение уровня воды в скважине S, м	Радиус влияния скважины R, м	Радиус скважины r, м
9	22	4300	5	325	0,2

 

Коэффициент фильтрации массива К_ф = Q ln(R/r)/π (2H – S) S

К_ф = 4300ln(325/0,2)/3,14 (2*22-5) 5

К_ф = 51,95 м/сут

 

 

 

Задание №7

 

Составить описание геологического процесса - Просадочные явления в лессах. При характеристике геологических процессов необходимо рассмотреть: причины образования, стадии развития, условия строительства сооружений в районах развития этих процессов, мероприятия по их предупреждению и борьбе с ними.

Большой класс структурно-неустойчивых грунтов составляют лессовые просадочные грунты, в которых нарушение структуры с возникновением значительных просадок происходит при замачивании их под нагрузкой.

Просадками называются местные быстро протекающие вертикальные деформации грунтов, обусловленные резким коренным нарушением структуры и сопровождающиеся частичной или полной потерей сопротивляемости нарушенных масс грунта, а при избыточном увлажнении — выдавливанием грунтов в стороны.

Практика строительства  на лессовых грунтах показала, что  просадки могут достигать значительной величины. Так, стена рудного крана  Кузнецкого завода примерно за один год  осела на 37 см. Свойство лессовых грунтов  терять устойчивость своей структуры  при увлажнении обусловливает настолько своеобразные строительные качества этих грунтов, что требует особого рассмотрения.

Лессовые грунты залегают на значительной части территории России, более 16% континентальной поверхности. Для практики строительства весьма важно уметь отличать просадочные лессовые грунты от обычных, знать особенности механических свойств просадочных грунтов и предусмотреть влияние этих свойств на возводимые сооружения.

Следует отметить, что  до настоящего времени происхождение  лессовых грунтов, несмотря на чрезвычайно важное значение этого вопроса, разные исследователи объясняют по-разному. Существуют две основные гипотезы происхождения этих грунтов: эоловая гипотеза и почвенная.

Эоловая гипотеза объясняет  происхождение лессовых грунтов  деятельностью воздушных течений, которые из пустынных областей несут  мелкую пыль в смежные с пустынями  области, где и отлагают ее тонкими  слоями. Степная растительность совместно  с выпадающими дождями содействует закреплению пыли; корни и стебли растений, сгнивая, оставляют пустоты, создающие макропористость лессовых отложений. Пористость еще более увеличивается вследствие ходов дождевых червей и землероев.

Почвенная гипотеза объясняет образование лессовых грунтов почвообразовательными процессами, происходящими в сухом климате. При выветривании почв в сухом климате процесс протекает в щелочной среде, причем остающиеся карбонаты кальция обволакивают частицы и свертывают их в более крупные агрегаты (частицы диаметром менее 0,01 мм превращаются в частицы диаметром 0,01—0,05 мм), отчего весь грунт приобретает пористое строение.