Инженерная геология и ее роль в строительстве (стр. 2 из 6)
В учебнике все важнейшие геологические и инженерно-геологические процессы рассматриваются в соответствии с табл.
2. Опишите данные минералы и породы
Минерал: ортоклаз.
| Класс | Силикаты и алюмосиликаты |
| Химический состав | K[AlSi3O8] |
| Цвет | Белый, кремовый, розовый, желтоватый |
| Блеск | Стеклянный |
| Спайность | Спайность совершенная по одному и средняя по другому направлению под углом 900 |
| Твёрдость | 6 |
| Породы, в которые входит этот минерал | Сиенит, трахит, ортофир |
Породы.
| габбро | песок | кварц | |
| Происхождение | Магма-Лакколиты, штоки, дайки | Речные, морские, ледниковые, эоловые | Кристаллизация из расплавов и растворов |
| Минералогический состав | Полевой шпат, (лабрадор-лабрадорит), авгит, роговая обманка, иногда оливин | Мономинералы (кварцевый песок) и полиминералы (зёрна полевого шпата, кварца, слюды) | Слюда и минералы |
| Структура | Полнокристаллическая, равномернозернистая | Рыхлая порода | Рыхлая порода |
| Текстура | Гладкая | Зернистая | Зернистая |
| Цвет | Зелёный, иногда чёрный | Жёлтый, коричневый, белый | Белый, бесцветный, чёрный, серый, фиолетовый |
| Практическое применение | Буровой камень, щебень для бетона и как дорожный материал. Гидротехнические сооружения. Декоративный материал (облицовочные плиты) | Как строительный материал. В стекольной, фарфорофаянсовой, металлургической промышленности, дорожном строительстве (бетон) | Облицовка зданий, опор мостов |
3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства данных грунтовых отложений
Горные породы находят в строительстве обширное применение. При возведении инженерно-технических сооружений учитываются прочность, жесткие связи и несущая способность скальных пород, при возведении откосов берутся во внимание монолитность, трещиноватость, степень выветривания горных пород, при строительстве дамб, плотин, подтопляемых насыпей, определяется подверженность пород (слагающих минералов) к размоканию и выветриванию.
Многие горные породы представляют собой незаменимый строительный материал для дорожных покрытий, бутового камня, облицовочных плит, при изготовлении цемента, извести, гипса.
Из обломочных пород довольно широкое применение может иметь булыжный камень из гранита, гнейса, базальта: большая прочность, высокая теплопроводность и значительная плотность (1,80-2,50 г/см3). Более мелкие булыжники (до 20 см в поперечнике) применяют для мощения дорог.
Гравий используется для изготовления бетона (при размере частиц от 5 до 80 мм) и для мощения проезжей части дорог. Песок применяют в кирпичной кладке (размер частиц до 2,5 мм), бутовой кладке (до 5 мм), для отделочной затирки (0,5-1,0 мм). Плотность песка колеблется в пределах 1,25-1,65 г/см3 при объеме пустот до 40%.
Глина по характеру образования подразделяется на: а) первичную или остаточную и б) вторичную или переотложенную. Первая более качественная и содержит меньше примесей. По огнеупорности выделяют:
огнеупорную с температурой плавления выше 1580°С;
тугоплавкую — 1350-1580°С;
неогнеупорную — 1350°С.
Применение глины обширно: кирпичное, черепичное, гончарное производства, строительные растворы.
Применяются в хозяйстве техногенные породы (шлаки) — остатки от сжигания угля, торфа и горючих сланцев — так называемые котельные шлаки; доменные шлаки в гранулированном виде идут в качестве мелкого заполнителя в легких бетонах, в тонкоразмолотом виде как добавки к вяжущим материалам.
Условия образования и строительные свойства ледников
Ледники — это движущиеся естественные скопления льда, возникающие на поверхности суши при постепенном уплотнении и перекристаллизации многолетних скоплений снега.
Ледники покрывают 11% поверхности суши (16,2 млн. км2). 1.5% этой площади приходится на ледники Антарктиды, Гренляндии и островов Северного Ледовитого океана.
Условия образования ледников.
Необходимые условия образования ледников — это холодный климат и твердые атмосферные осадки. В таких условиях происходит постепенное накопление снежного покрова, так как выпадающий за зиму снег в летнее время растаивает не весь. При существовании такого режима продолжительное время толщина снежного покрова из года в год увеличивается. Выпадающий снег под влиянием лучей солнца оплавляется и превращается в зернистый снег - фирн. Фирн под влиянием цементации замерзающей воды превращается в фирновый лед, а он при дальнейшем уплотнении — в сплошной глетчерный лед (нем. gletsher — лед).
На образование 1 м3 глетчерного льда расходуется около 11 м3 снега.
Несмотря на то, что лед является твердым телом, он все же обладает значительной пластичностью. Поэтому в горных ледниках движение льда подобно течению воды в реках, с той лишь разницей, что скорость движения льда значительно меньше скорости течения воды. Она весьма изменчива и зависит от интенсивности питания, уклона поверхности подледникового ложа.Скорости движения ледников различны в поперечном сечении. Срединные части ледника, где мощность льда больше, движутся быстрее, краевые - менее мощные и испытывающие трение борта долины — медленнее. Вследствие изменчивости поперечного сечения долины, неровности подледникового ложа, различия скорости движения, ледники, перемещаясь по долинам, испытывают деформации, приводящие к возникновению трещин. Иногда глубина трещин достигает 50 м и даже 250 м. Геологическая деятельность ледников заключается прежде всего в том, что они истирают своей тяжестью, а также вмерзшими в их придонные части камнями ложе долины, придавая форму кара, цирка, трога (нем. trog - корыто). Инженерно-геологическая характеристика ледниковых отложений. К ледниковым отложениям относят различные моренные образования. Они отличаются большой неоднородностью как по мощности, так и по простиранию, а также неоднородностью их гранулометрического состава. Основная масса морен обычно сложена глинистым материалом, образовавшимся в значительной части путем механического перетирания движущимся льдом более крупных обломков горных пород. В составе морен могут быть также пески и крупные обломки пород. Состав основной массы морен неодинаков. В одних частях она более глинистая, в других — более песчаная, гравийная или щебенистая. Отличительной чертой глинистых моренных образований является их высокая плотность — 1,8-2,3 г/см3 и небольшая пористость 25-35%. Моренные глинистые грунты считаются надежным основанием для инженерных сооружений.
4. Перечислите методы определения абсолютного и относительного возраста пород. Назовите эры и периоды геологической истории Земли
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. Например, период полураспада урана U составляет 5 млрд. лет. При тщательном и весьма точном анализе горной породы устанавливается, сколько в ней появилось Pb (продукт распада) и сколько осталось неразложившегося радиоактивного элемента. На этом основании и определяется возраст породы. Для образования из ста граммов урана одного грамма Pb потребуется 7400 млн. лет. Абсолютный возраст породы, лет, в которой найдено т, г Uи n, г Pb, определяется по формуле:
A=
,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, К2datчитается как — меловой период, поздняя эпоха, датский век, а цвет заливки на инженерно-геологической карте — зеленый.