Учебно-методический комплекс по дисциплине «Инженерная геология» Специальность (стр. 9 из 12)
а) Теоретический вопрос:
«Отлично» - полный и точный ответ;
«Хорошо» - полный ответ с не существенными неточностями в определениях;
«Удовлетворительно» – полный ответ, существенные неточности в определениях;
«Неудовлетворительно» – нет полного ответа на теоретический вопрос.
б) Практическое задание:
«Отлично» - задания выполнено полностью правильно;
«Хорошо» - задания выполнено полностью, оформлено неаккуратно;
«Удовлетворительно» - задания выполнено полностью, но в отчете незначительные ошибки, не влияющие на конечный результат;
«Неудовлетворительно» – задание не выполнено или допущены ошибки, существенно влияющие на результат.
в) общая оценка за экзамен:
| Общая оценка за ответ | Теоретический вопрос | Теоретический вопрос | Практическое задание |
| «отлично» | «отлично» | «отлично» | «отлично» |
| «хорошо» | «отлично», «хорошо» | «отлично», «хорошо» | «хорошо» |
| «удовлетворит.» | «хорошо», «удовлетворит.» | «хорошо», «удовлетворит.» | «удовлетворит.» |
| «неудовлетвор.» | «неудовлетвор.» | «неудовлетвор.» | «неудовлетвор.» |
Образец лекций
«Инженерная геология»
Введение
1. Программа и задачи курса
2. Инженерная геология как наука. История возникновения и развитие, системный подход.
Инженерная геология – наука, которая связывает с геологической историей района строительные свойства грунтов.
Решает свои задачи. Задачи следующие:
- обоснование выбора площадки
- геологическое строение площадки
- строительные свойства грунтов (пород)
- гидрогеологические условия
- процессы внутренней динамики в районе и на площадке
- процессы внешней динамики
- влияние сооружения на окружающую среду.
В течение длительного времени все проблемы геотехники решались эмпирическим путём. Самые первые строительные нормы были изданы в древности царём Хаммурапи.
В древности или выбирали хорошие площадки (пирамиды на скале) или укрепляли основание (Вавилон).
С развитием промышленного капитализма появилась необходимость осваивать новые площадки (металлургические заводы у реки). Новые площадки выдвигали новые задачи. Начались поиски методов расчёта. Впервые решили эту задачу на основе количественных оценок у нас М.Н. Герсеванов, за рубежом – К. Терцаги.
Когда искусство превращается в науку? Когда создаются правила. С созданием механики грунтов в геотехнику вошли строгие количественные методы. Однако надежда на то, что механика грунтов станет такой же строгой наукой, как строительная механика, не оправдалась. Инженерная геология никогда не станет строгой наукой. Объясняется это следующим:
- никогда не знаем механических свойств грунтов с необходимой полнотой, и знаем их тем хуже, чем сложнее геология. Вот почему введены нормы на изыскательские работы – меньше нельзя.Сравнение с металлическим мостом: там заранее известны Е, sдоп и т.п. Нужно иметь много образцов, которые обрабатывать статистически (Д.Е. Польшин).
- неоднородность свойств грунтов и нелинейность их зависимости от нагрузок, что создаёт определённые математические трудности и заставляет в результате упрощений получать и применять грубо приближённые формулы.
- невозможность определения и учёта начальных напряжений.
- сложность прогноза изменения естественных свойств грунтов в процессе эксплуатации сооружения.
Имеет терминологию.
Может предвидеть или предсказать будущее изменение строительных свойств и геологической обстановки.
В отличие от других дисциплин, в курсе нет расчётов по формулам. Пользуемся количественными параметрами (как медицина: температура, рентген и т.д.).
3. Связь с другими дисциплинами строительного цикла
Развиваются новые области:
- разработка грунтов механизмами – сопротивление грунтов резанию.
- влияние сильных (военных) взрывов на различные грунты – необходимо знать сопротивление различных грунтов действию зарядов различной величины.
- область искусственного изменения свойств грунтов – наука особая «геотехнология».
4. Условия существования сооружения
Любое сооружение опирается на грунт или выполнено из грунта. Его конструкция и долговечность в значительной мере определяются строением верхнего слоя земной коры и происходящими в нём процессами. С другой стороны, строительная деятельность человека, преобразовывая окружающую природу, оказывает серьёзное влияние на геологическую обстановку, и, следовательно, на условия существования сооружения (закон взаимодействия).
5. Особенности грунтов
Отличие грунтов от других строительных материалов состоит в том, что, например, в отличие от бетона, с течением времени прочность грунтов понижается в 2-2,5 раза.
6. Что интересует инженера в грунтах?
Оценка окружающей обстановки и история образования грунтов показывают, что можно ожидать на различных площадках. В грунтах инженера интересуют строительные свойства.
Со свойствами грунтов и с инженерно-геологической обстановкой строителям приходится встречаться в разных отношениях.
Так, для фундаментов сооружений и их оснований решающее значение имеют прочность и сжимаемость.
Для мостов добавляется сопротивление грунтов размыву речным потоком.
Для плотин добавляется взаимодействие подземного напорного потока со скелетом грунта (подземная эрозия и суффозия).
Для тоннелей - определение давления грунта на обделку.
Для дорог – учёт климатических воздействий (промерзание и атмосферные воды).
Для подпорных стен – удержание грунтов от оползания.
Для корректировки решений механики грунтов приходится прибегать к качественной оценке геотехнических условий, исходя из знания того, как различные геологические процессы и явления отражаются на свойствах грунтов.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. Внешняя и внутренняя динамика Земли.
1.1 Внутренняя динамика: дислокации (землетрясения). Платформы, геосинклинали.
Формирование технически важных свойств грунтов происходит в результате и на фоне борьбы двух мощных стихий: внешней и внутренний динами Земли. Под внутренней динамикой понимают процессы и силы, которые проявляются в виде движения и деформаций земной коры. Их называют тектоническими. Они приводят к изменению условий залегания пород, сминают их в складки, разрывают, образуют горы и крупные местные понижения поверхности. Деформации и перемещения, вызванные тектоническими силами, называют дислокацией. Проявление дислокаций в настоящее время – это землетрясения. Вначале проводились сейсмические наблюдения, потом появилась геофизика. Скорость прохождения волн различна в различных средах. Исследования позволили выделить на поверхности Земли отдельные относительно устойчивые и малоподвижные участки, которые назвали платформами, и другие участки, в которых интенсивно проявлялись в недавнем прошлом (и сейчас) тектонические процессы – геосинклинали. Примеры: Скандинавия поднимается приблизительно на 2-2,5 мм в год, Голландия и Франция опускаются, южнее Волгограда идёт линия непрерывного опускания Русской платформы, Кавказские горы, наоборот, поднимаются (4-5 км за четвертичный период).
1.2. Внешняя динамика: денудационные процессы.
В основе процессов внешней динамики Земли лежит энергия Солнца. Они появляются в виде действия осадков, ветра, рек, морей, ледников и т.п. Все эти агенты ведут к выветриванию, разрушению горных пород и к переносу их на низкие места, к сглаживанию земной поверхности. Соответствующее явление изменения земной коры называется денудационным процессом.
2. Происхождение пород.
3 типа: изверженные, осадочные и метаморфические.
2.1. Изверженные породы относятся к категории скальных. Их отличает высокая прочность (100 и 1000 кгс/см2). Они практически несжимаемы. Однако из-за температурных процессов (оболочка растрескивалась), тектонических процессов все изверженные породы получают трещины, т.е. представляют собой кладку из сухих блоков. Ещё хорошо, если постель горизонтальна. В трещинах может быть вода, они могут быть заполнены рыхлыми породами, продуктами выветривания. В местах имеющихся трещин при насыщении водой могут возникать огромные гидростатические напоры. В результате сопротивление сдвигу по трещинам резко падают и могут происходить огромные скальные оползни.
2.2. Осадочные породы образуются из продуктов разрушения других пород, жизнедеятельности организмов и растений, в результате химических реакций, а также строительной деятельности (техногенные породы). Всегда их образование происходит при температуре и давлении, имеющих место вблизи поверхности Земли. Они представляют собой материалы любого происхождения, выпадающие из водной или воздушной среды, имеют свою структуру и текстуру, и цемент, скрепляющий вместе отдельные крупные зёрна. Большое практическое значение имеет пористость. Различают обломочные, органогенные, химические и техногенные породы. Обломочные – крупные (валуны, галька, гравий, щебень и дресва), средние (пески и песчаники), мелкие (лёсс и лессовидные суглинки), тонкие (глины с размерами частиц меньше 0,005 мм). Органогенные и химические породы – карбонатные (известняк, мергель, доломит), кремнистые (диатомит, трепел, опока), сернокислые и галоидные (гипс, ангидрит, каменная соль).