Контрольная работе по «Инженерной геологии»

Глубоководные отложения

С удалением от берега все возрастает содержание известковых  остатков раковин плавающих в  море организмов, и наоборот, уменьшается  количество частиц материкового происхождения и таким образом наблюдается переход к глубоководным, собственно пелагическим отложениям, в образовании которых частицы береговых пород не принимают уже почти никакого участия. Пелагические осадки занимают самые глубокие и удаленные от суши области дна океанов и совсем отсутствуют даже в таких обширных внутренних морях, каково, например, Средиземное. Они слагаются исключительно из переносимых ветром мельчайших рыхлых вулканических продуктов и глинистых частиц, продуктов подводных вулканических извержений, метеорных или космических частиц, и, наконец, частиц известковых — остатков раковин и панцирей различных мелких морских организмов, проводящих жизнь в верхних слоях океана, а по смерти падающих на дно. Количество такого материала ничтожно и потому отложение пелагических осадков совершается весьма медленно; в наиболее удаленных от суши участках океанического дна находили почти на поверхности зубы некоторых видов акул, ныне вымерших, при чём эти зубы были покрыты толстой корой окиси марганца или включены в известково-железистые или марганцовые сростки, для образования которых требовались многие тысячелетия.

 

Различают две главные  разновидности пелагических осадков: зоогеновый ил и красную глину  глубоких мест океана. Зоогеновый ил представляет, по преимуществу, продукт органической жизни. Наиболее распространенная разность его —глобигериновый ил — молочно-белого, желтоватого, розоватого или коричневатого цвета. Состоит, главным образом, из мельчайших известковых раковин корненожек (глобигерин), с примесью глинистых частиц, рыхлых вулканических продуктов, космической пыли, небольшого количества остатков организмов с кремневым скелетом, а также своеобразной формы известковых стяжений кокколитов, рабдолитов и пр. От глобигеринового ила отличают птероподовый ил, в котором, с раковинами корненожек, встречаются ещё, в большом количестве, осколки раковин крылоногих моллюсков (птеропод). Корненожки не переносят близости берега и населяют поверхностные слои центральных частей океанов, преимущественно в теплых и умеренных широтах. Однако и в этих пределах глобигериновый ил встречается не везде, а только местами, на глубине, не превышающей 5100 метров. Объясняют это тем, что в нижних слоях океанов вода заключает в растворе сравнительно много углекислоты, а вода, подкисленная этой последней, легко растворяет углекислую известь раковин. Тонкие раковины корненожек опускаются, по смерти животного, крайне медленно на дно океана, подвергаются при этом растворению и не могут достигнуть больших глубин. Те же самые причины обусловливают и область распространения птероподового ила, с той только разницей, что раковины крылоногих, по-видимому, ещё легче поддаются растворению и потому могут скопляться ещё на меньшей глубине, — на границе с континентальным илом. Большей глубины могут достигать зато остатки пелагических организмов с кремневым скелетом, каковыми являются кремнистые водоросли диатомеи и снабженные кремневым панцирем инфузории-радиолярии. Но по сравнительной малочисленности этих организмов скопления их — радиоляриевый и диатомовый ил, имеют очень ограниченное распространение. Наиболее глубокие и удаленные от суши части океанического дна состоят почти исключительно из однообразной красноватой глины, представляющей мелкозернистый, весьма однородный осадок, обладающий значительною вязкостью. Микроскоп открывает в ней, кроме однородного глинистого цемента, мельчайшие частички вулканического стекла, пемзы и вулканических минералов, изредка скелеты кремневых организмов, а равно покрытые корой окиси железа, металлические шарики и шарики минерала бронзита. Из новообразований для красной глины характерны сростки минерала из группы цеолитов и конкреции окиси железа и марганца. Из остатков высших организмов довольно часто попадаются зубы акул и слуховые косточки китов. По месту нахождения исключается возможность образования красной глины из континентального материала, и потому большинство ученых допускает состав её главным образом из разложившихся продуктов вулканической деятельности, разносимых ветром над поверхностью океана.

Глубоководные отложения полярных морей

Все описанные выше, как  прибрежные, так и пелагические осадки свойственны преимущественно тёплому  и умеренному поясу. В северном и  южном полярных морях, где органическая жизнь крайне бедна, а берега островов и континентов большую часть года окованы льдами, глубоководные осадки обязаны своим происхождением, главным образом, материалу, переносимому ледяными горами и падающему на морское дно, при таянии этих последних. Поэтому глубоководные осадки выражаются, как в прибрежном, так и в пелагическом поясе, серой глиной полярных стран, представляющей осадок крайне неоднородный по своему составу. Наряду с мельчайшими глинистыми частицами, в нём встречаются зерна песка, гравия и даже гальки и валуны материковых пород; только местами, в удалении от суши, примешиваются к этой глине в заметном количестве остатки раковин полярных корненожек билокулин и получается особая разность серой глины, названная билокулиновым илом.

Трансформация отложений

Все описанные осадки, под влиянием происходящих в них гидрохимических процессов и громадного на них давления, изменяются. Галечник и гравий переходят в конгломерат, из песка иногда образуется песчаник, иловатые осадки переходят в глины и глинистые сланцы, а из зоогенового ила получаются разнообразные известняки и мергели. Такие изменившиеся осадки с течением веков, под влиянием колебаний земной коры, могут выступить из-под воды и обнажаться на земной поверхности. Между слоистыми осадочными породами земной поверхности встречаются аналоги всех современных глубоководных отложений. Не найдено пока только полного аналога красной глины из глубин океанов; это обстоятельство дает повод некоторым ученым предполагать, что современные океанические бассейны существовали на том же месте с самых ранних эпох истории земли. Обмен между сушей и морем происходил, по их мнению, лишь в известных пределах, захватывающих прибрежные и отчасти пелагические отложения.

 

 

Задание 4

Охарактеризуйте следующую форму дислокаций горных пород. Необходимо дать характеристику дислокации, привести схематический рисунок и оценить ее влияние на условия строительства различных  сооружений.

Надвиг - разрывы  взбросового строения, возникающие  одновременно со складчатостью или  накладывающиеся на складчатые структуры. Они характеризуются хрупким отрывом или вязким разрушением горных пород без заметных предварительных пластических деформаций, либо сопровождаются очень незначительными пластическими деформациями.

 

Рис. 1 Надвиг

АБВГ – плоскость  надвига; АБ – линия простирания  плоскости надвига; АГ – линия падения плоскости надвига; 1 – лежачее крыло надвига; 2 – висячее крыло надвига.

Рис. 2 Различные виды надвигов.

а – крутой; б – пологий;

в – горизонтальный; г – ныряющий.

 

У надвига есть плоскость надвига (поверхность  сместителя) надвиговый или висячий бок или крыло и поднадвиговый или лежачий бок или крыло (рис. 1). Активным элементом надвига может быть и поднадвиговый бок, при относительной неподвижности висячего бока, и в таком случае разрыв будет называться поддвигом. Амплитуды смещений у надвига могут быть значительно больше, чем у взбросов, но в большинстве случаев они не превышают первые сотни метров.

По наклону  поверхности разрыва выделяются четыре вида надвигов: крутые (с углом  наклона сместителя более 45º), пологие (с углом наклона поверхности разрыва менее 45º), горизонтальные (с приблизительно горизонтальным расположением сместителя) и ныряющие, когда поверхность разрыва на отдельных участках наклонена в сторону видимого перемещения пород (рис. 2).

Рис. 3 Генетические разновидности надвигов в разрезах.

 

А – надвиг разлома; В  – надвиг растяжения; С – надвиг скалывания в горизонтально залегающих пластах;

D – наложенный надвиг  скалывания;

E – пластовый надвиг; F – эрозионный надвиг.

В некоторых  случаях применяется генетическая классификация надвигов, например (рис. 3).

Образование надвигов связывается со скалыванием по одному из направлений максимальных касательных  напряжений (Тmax), развивающемся при  пластических деформациях слоистых толщ, и в большинстве случаев  надвиги ориентированы полого. Главные нормальные напряжения при образовании надвигов ориентированы так же, как и при формировании складок: сжимающее напряжение (σ₁) действует горизонтально, промежуточное (σ₂) перпендикулярно к плоскости (σ₁–σ₃) Надвиги преимущественно развиты в сильно сжатых наклонных или опрокинутых складках. Реже они осложняют строение плавных и пологих складок. В относительно однородных сминаемых в складки породах надвиги возникают в основном в замках и ориентированы параллельно осевым поверхностям. В неоднородных толщах пород они могут образовываться в крыльях складок по границам пластичных пород. В складчатых комплексах с запрокинутыми складками серии надвигов могут придавать структуре чешуйчатое строение – чешуйчатые надвиги. Надвиги широко развиты во всех складчатых областях мира.

 

Задание 5

 

1. Зная период  Т и амплитуду А колебаний  сейсмической волны, 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.

 

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
8	1,75	70		8	0,09	4957.97

 

 

 

1.

 мм/с²

 

2.

 кН

3. Так как  сейсмическое ускорение равно  901,45, то согласно  шкале MSK, сила землятресения составит: 8 баллов.

Сейсмическое  ускорение a,   мм/с2	Сила землятресения Бал
250-500	6
500-750	7
750-1000	8
1000-2000	9
2000-3000	10
4000-5000	11
5000-6000	12

4. а) учитывая  тот факт, что  грунт состоит  из рыхлых осадочных пород  и уровень грунтовых вод находится  близко к поверхности земли  и учитывая экономическую составляющую расчетная бальность строительной площадки в данном случае составит 9 баллов.

б) учитывая, строительная площадка основывается на скальных породах (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия, что говорит о слабом выветривании данных пород, в данном районе строительство зданий и сооружений возможно, учитывая бальность для данной условий 8

 

 

Задание 6

Определить коэффициент  фильтрации массива водоносных песков по результатам откачки из одиночной  совершенной скважины.

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
8	8	650	2	75	0,3

Решение:

 м/сут.

 

Задание 7

Составить описание геологического процесса. 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.

Сель (в гидрологии от «саиль» — «грязекаменный поток») — поток с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (до 50—60% объёма потока), внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванный, как правило, во время дождей, при интенсивном таянии снега и льда, а также при прорыве завальных озёр

Сель — нечто среднее  между жидкой и твёрдой массой. Это явление кратковременное (обычно оно длится 1—3 ч), характерное для  малых водотоков длиной до 25—30 км и с площадью водосбора до 50—100 км².

Основные виды селевых  потоков: водно-каменные, водно-песчаные и водно-пылеватые; грязевые, грязекаменные  или каменно-грязевые; водно-снежно-каменные.

Водно-каменный сель – поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал (преимущественно крупные камни, в том числе валуны). Объемный вес потока 1,1–1,5 т/м3. Формируется  в основном в зоне плотных пород.

Водно-песчаный и водно-пылеватый сель – поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессовидных и песочных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозёма.