Инженерно-геологическая съемка как комплексное изучение района строительства
Тема 3.
1. Общие сведения об инженерно-геологической съёмке.
Инженерно-геологическая съёмка представляет собой комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других естественно – исторических условий района строительства. Эта работа даёт возможность оценить территорию со строительной точки зрения.
Основой для проведения съёмки служит геологическая карта данной территории, а при её отсутствии проводится в комплексе с геологической съёмкой.
Основной метод съёмки – маршрутное обследование местности, в ходе которого ведут различные наблюдения.
Геоморфологические наблюдения позволяют уточнить характер рельефа, его возраст, происхождение, установить связь рельефа с подземными водами, тектоникой и геологическими процессами.
Геологические наблюдения заключаются в определении условий залегания пород, их мощности, возраста, происхождения, степени выветрелости и т.д. Для этой цели изучают естественные обнажения, представляющие собой выходы на поверхность слоёв горных пород на склонах гор, оврагов, речных долин. Для каждого слоя записывают наименование породы, окраску, состав, примеси, измеряют видимую мощность и элементы залегания на карте указывают местонахождения обнажений. Наиболее характерные для данного района обнажения, зарисовывают и фотографируют.
Районы, где наблюдается большое количество обнажений, называют открытыми, при отсутствии их – закрытыми. В закрытых районах геологическое строение изучают с помощью разведочных выработок (буровых скважин, шурфов и т.д.). Выработки документируются. Одновременно из них отбирают пробы образцов пород для лабораторных исследований.
При инженерно-геологической съёмке изучают гидрогеологические условия для выяснения обводнённости пород, глубины залегания подземных вод, их режима и химического состава; выявляют геологические явления и процессы (обвалы, осыпи, оползни, карст и др.), которые могут негативно отразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений, изучают опыт строительства на данной территории, определяют физико-механические свойства пород полевыми методами, а также в специальных полевых лабораториях.
В процессе инженерно-геологической съёмки производят поиски месторождений естественных строительных материалов.
На основе полученных данных составляют инженерно-геологическую карту района строительства. Это даёт возможность выделить участки, наиболее пригодные под строительство крупных объектов (промышленные предприятия, жилые микрорайоны).
Для ускорения сроков съёмочных работ и повышения их качества используют аэрометоды, которые наиболее эффективны в районах, труднодоступных для наземного изучения (заболоченные низменности, пустыни и т.д.)
2. Буровые и горнопроходческие разведочные работы.
С помощью буровых скважин и горных выработок выясняют геологическое строение и гидрогеологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы грунтов и подземных вод, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.
К главнейшим разведочным выработкам (рис.1) относят:
- расчистки;
- канавы;
- штольни;
- шурфы;
- буровые скважины.
Рис.1 Типы разведочных выработок:
1 – штольня; 2 – расчистка; 3 – скважины; 4 – шурфы
Расчистки – выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого слоя с наклонных поверхностей естественных обнажений горных пород.
Канавы (траншеи) – узкие (до 0,8м) и неглубокие (до 2м) выработки, выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород, лежащих под наносами.
Штольни – подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах
рельефа и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива. Стены штольни
крепятся, если их проходят в нескальных породах.
Шурфы – колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного или квадратного сечения.
Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой (рис.2).
Рис. 2 Буровая скважина
1 – устье; 2 – стенки; 3 – забой
Минералогия – наука о минералах, которая изучает генезис, состав, строение, распространение и свойства минералов.
| Минералы – природные химические соединения или элементы, однородные по своему составу и строению, образованные в результате определённых физико-химических процессов в земной коре и на её поверхности. |
| Твёрдые (кварц, графит и др.) | Жидкие (ртуть, вода) | Газообразные (сероводород, углекислый газ) |
По своему состоянию минералы бывают:
| Минералы, участвующие в образовании горных пород: | Породообразующие – обязательная составная часть горных пород (имеют широкое распространение) | Второстепенные (акцессорные) – не являются обязательной составной частью горных пород (встречаются в небольшом количестве, но оказывают существенное значение на свойства пород) |
В курсе инженерной геологии изучаются наиболее распространённые породообразующие минералы и некоторые акцессорные, играющие существенную роль в формировании строительных свойств горных пород.
Генезис минералов – происхождение, возникновение.
Минералы образуются в сложных термодинамических и физико-химических условиях в недрах и на поверхности земной коры. Каждый отдельный минерал образуется только при определённых температуре, давлении, концентрации минерального вещества.
| Происхождение минералов |
| Минералы магматического генезиса (эндогенные) образуются при остывании, дифференциации и кристаллизации магмы и её производных (газов, горячих водных растворов). В процессе магматического минералообразования выделяют дифференциацию и затвердение магмы. При дифференциации в процессе остывания из расплава выпадают различные соединения. Более тяжёлые, богатые окислами железа, магния, кальция, опускаются вниз. Обогащённые кремнием (кислые), более лёгкие, поднимаются вверх. | Минералы осадочного генезиса (экзогенные) образуются в результате сложных процессов, протекающих в верхней части земной коры или на её поверхности. Под воздействием атмосферных осадков, микроорганизмов, водных растворов различного состава, колебания температур, солнечного воздействия и т.д., минералы магматического генезиса распадаютсяи образуют новые устойчивые в химическом и физико-химическом отношении соединения. | Минералы метаморфического генезиса образуются в результате воздействия высоких температур, больших давлений и флюидов – жидкие или газообразные компоненты магмы или циркулирующие в глубинах земной коры насыщенные газами растворы. Возникающие новые термодинамические и физико-химические условия преобразуют минералы. |
Экзогенный генезис. Процесс разрушения одних минералов и образования новых, называется выветриванием.
В процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов и микроорганизмов образуются биогенные минералы.
Кристаллизация минеральных солей из водных растворов в озёрах и морских заливах при интенсивном испарении воды или изменения её температуры, когда раствор становится перенасыщенным.
| Классификация минералов по химическому составу выделяют следующие классы, наиболее важные с инженерно-строительной точки зрения |
| Самородные элементы – минералы, состоящие из одного химического элемента (золото, серебро, медь, платина, графит, алмаз, сера). | Сульфиды - соединения различных элементов с серой (пирит – серный колчедан). | Галоиды – соли галоидно-водородных кислот (галит –поваренная соль, сильвин, флюорит) | Окислы и гидроокислы – |