Горные породы и минералы

Задание 1. 

Порода	Тип (по происхождению)	Группа (по происхож дению)	Минера- логичес- кий состав	структура	текстура	окраска	Устойчи-вость	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышленности и строительстве
Андезит	вулканическая	Эффузивная (излившаяся	Роговая обманка, лабрадор	Неполнокристаллическая порфировая, мелкозернистая	Плотная или пористая, часто флюидальная.	тёмно-серый или почти чёрный.	Достаточно устойчива	Не реагирует	Вулканические потоки и экструзивные купола.	строительный и отделочный камень, кислотоупорные материалы, используются в качестве сырья для производства минеральной ваты.
Доломит	Осадочная	карбонатная горная порода	Кальцит 6% доломит 90% ангидрит <4%	зернистая, иногда скрытокристаллическая	Слоистая	Белый, серый, бледно-красный, коричневатый	Неустойчива	Реагирует с соляной кислотой в порошке	Кристаллизуется в тригональной сингонии, ромбоэдрический вид симметрии. Образует хорошо огранённые кристаллы ромбоэдрического габитуса, грани кристаллов часто искривлены и (или) имеют блочно-мозаичное строение. Также сферокристаллы, сферолиты, крупно-, мелко- и скрытокристаллических зернистые (часто пористые), почковидно-сферолитовые, ячеистые агрегаты и прожилки. Иногда в виде оолитовых скоплений	применяется и в качестве декоративного камня для отделки помещений
гнейс	метаморфичекая		Ортоклаз, роговая обманка, кварц	полнокристаллическая, мелко-, средне- или грубозернистая (гранобластовая) или чешуйчато-зернистая (лепидогранобластовая).	Полосчатая, сланцеватая.	Серый, серовато-белый, бурый, коричневый, розовый, красный.	Менее устойчива	Не реагирует	Продукт метаморфизма гранитов и осадочных пород	Гнейсы применяются в строительстве в виде щебня и в качестве облицовочного камня. Гнейс относится к породам средней прочности.

Составить характеристики свойств горных пород: андезит, доломит, гнейс, их породообразующих минералов. Характеристики горных пород представить в виде таблицы.

Минерал	Роговая обманка	Лабрадор	Кальцит	Доломит	Ангидрит	Ортоклаз	Кварц
Класс	Силикаты	Силикаты	Карбонаты	Карбонаты	Сульфаты	Силикаты	Окислы
Химический состав	(CaMg)2(MgFeAlFe)5 [(SiAl)4O11][OH]2	Na2O*Al2O36Si2+ +CaO Al2O3 2SiO2	CaCO3	CaCO3 MgCO3	CaSO4	K2O Al2O3* *6SiO2	SiO2
Происхождение	Магматическое или метаморфическое	Магматическое, реже метаморфическое, осадочное	Осадочное, метаморфическое, редко магматическое	Осадочное	Осадочное (хемогенное), реже гидротермальное	Магматическое, постмагматическое, метаморфическое	Осадочное
Окраска	Зеленый, черный, бурый	Серый, темно-серый, черный	Бесцветный, молочно-белый, светло-серый, светло-желтый, розоватый и т.д.	Белый, серовато-белый, серовато-желтый	Белый, голубовато-серый	Белый, кремовый, светло-розовый, мясо-красный, буровато-желтый	Бесцветный, молочно-белый, дымчатый, черный
Цвет черты	Белая с зеленоватым оттенком	-	Белая	-	Белая	-	-
Блеск	Стеклянный, шелковистый	Стеклянный	Стеклянный	Стеклянный	Стеклянный	Стеклянный	Стеклянный, жирный
Твердость (по шкале Мооса)	5,5-6,0	6,0-6,5	3,0	3,5-4,0	3,0-3,5	6,0	7,0
Спайность	Совершенная в 2-х направлениях	Совершенная в 2-х направлениях	Весьма совершенная в трех направлениях (по ромбоэдру)	Совершенная в трех направлениях (по ромбоэдру)	Совершенная	Совершенная в 2-х направлениях	Несовершенная
Излом	Неровный, занозистый	Неровный	Ровный	Ровный (ступенчатый)	Зернистый	Ровный	Раковистый, неровный
Реакция с HCl	Не растворяется	Растворяется	Сильно вскипает	В порошке растворяется, в холодной HCl растворяется медленно, в подогретой – быстрее ( с сильным вскипанием)	реакция без выделения	Не растворяется	Вскипает
Устойчивость к выветриванию	Не высокая, разлагается с образованием опала, карбонатов и др. минералов	Устойчив	Неустойчив		Невысокая	Устойчив	Устойчив
Применение в промышленности и строительстве	Прекрасное основание и вмещающая среда инженерных сооружений, облицовочный материал, щебень гранита, великолепный заполнитель бетонов, хороший материал для дорожных покрытий и т.д.	Поделочный камень, также используется в качестве облицовочного материала для отделки фасадов, станций метрополитена	Цементное сырье, строительный камень и отделочный материал	Применяется для изготовления цемента, для производства легких сплавов, получают соли магния, применяемые в медицине	Для производства вяжущих веществ цемента, поделочный материал, для внутренней облицовки	Применяется в ювелирном деле и в качестве поделочного камня.	Применяется в оптических приборах, радиоэлектронике, в генераторах частоты, стекольной и керамической промышленностях, для производства кварцевого песка, гальки, щебня в строительстве.

 

 

Задание 2.

Объяснить условия образования гляциальных (ледниковых) отложений. Составить инженерно-геологическую характеристику грунтов, наиболее часто встречающихся среди этих отложений. Оценить возможность их использования в качестве оснований промышленных и гражданских сооружений с учетом изменения состава и свойств под влиянием техногенных процессов.

Ледниковые отложения

К ледниковым относятся отложения, возникшие в результате деятельности ледника. Ледники при передвижении производят огромную разрушительную работу. Отламывая куски пород в одном месте, перемещают их в другое. Скопление обломков горных пород, отложенных ледником, называется мореной. Чтобы представить себе работу ледника заметим, что постамент памятника Петра Первого в Санкт-Петербурге представляет собой огромный валун (т. е. окатанный обломок) ледникового происхождения. Иногда ледник отзывает куски пород поистине огромных размеров – до 1 км в длину, нескольких сотен метров в ширину и нескольких десятков метров толщиной. Такие обломки горных пород называются отторженцами.

При стаивании льда заключенный в нем обломочный материал проектируется на ложе ледника и дает начало отложенным моренам, или ледниковым отложениям. 
     Среди отложенных морен различают две главные разновидности — основные и конечные морены. 
     Основной мореной называют весь материал, выпавший из толщи льда и одевающий поверхность его прежнего ложа, независимо от того, переносился он в виде донной, внутренней или поверхностной морены. 
     Конечные морены представляют собой валы или гряды, опоясывающие конец ледника и сложенные принесенным льдом моренным материалом. В областях древних материковых оледенений конечные морены могут быть цепями крупных холмов с относительной высотой до 50 — 100 м, протягивающихся непрерывно на сотни и даже тысячи километров. Все отложенные морены состоят из совершенно несортированной смеси обломков самых различных размеров: от больших глыб или валунов, до песка и глинистых частиц. Содержание грубообломочного материала, песка и глины, также цвет морены зависят от исходных горных пород и длительности переноса продуктов их разрушения ледником. В ходе переноса обломочный материал всегда перетирается и дробится, крупные валуны шлифуются и покрываются шрамами. Поэтому отложенные морены в разных случаях могут быть валунниками или щебнистыми накоплениями, грубыми несортированными песками, супесями, суглинками и даже глинами. Так, под Москвой основные морены четвертичного материкового оледенения — это красно-бурые валунные суглинки, на Украине — светлые серо-желтые (палевые) пылеватые супеси и суглинки, а в Карелии — серые грубощебнистые супеси и пески. Несортированность и присутствие шлифованных ледниковых валунов всегда служат их характерными признаками. 
     С таянием ледника связано также образование потоков талых ледниковых вод и приледниковых озерных водоемов. В них образуются отложения, которые в широком смысле тоже можно назвать ледниковыми, но обычно их выделяют в особые группы ледниково-речных, или флювиогляциальных,. и ледниково-озерных, или лимиогляциальных, отложений. 

Задание 3.

1. Зная период Т =0.70 c и амплитуду А=30мм колебаний сейсмической волны, вычислить сейсмическое ускорение a и коэффициент сейсмичности Ks.
2. Подсчитать сейсмическую инерционную силу S (в тоннах), воздействующую на сооружение при землетрясении. Массу сооружения   P принимают равной 5500 т.
3. Используя величину сейсмического ускорения, определить силу землетрясения в баллах. Все данные внести в таблицу.
4. По данным о силе землетрясения уточнить расчетную балльность строительной площадки в районах, сложенных:

• Рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых вод до 5 м от поверхности земли;
• Скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия.

Согласно полученным результатам дать заключение о возможности и экономической целесообразности строительства на одном из указанных участков.

Землетрясение – колебание земной коры или ее участка, вызванные прохождением сейсмических волн, возникающих в результате кратковременного выделения из какого-либо источника большого количества упругой энергии.

Период – физические промежутки времени, через которые система, совершающая колебания, возвращается в начальное состояние.

Амплитуда – размах колебаний, наибольшее отклонение изменяющейся физической величины от «нулевого» значения.

Сейсмическое воздействие – колебательное движение грунта при землетрясении, создающее кинематическое возбуждение колебаний исследуемого объекта. Переносное ускорение колеблющегося основания (единой опорной платформы) сообщает объекту инерционные нагрузки, вызывая в нём ответные колебания. При этом сейсмическое воздействие в общем случае представляется трехкомпонентными акселерограммами (записями ускорения во времени) для двух горизонтальных и вертикального направлений.

Сейсмическое ускорение – величина, с помощью которой может быть измерена сила землетрясения значением α (мм/с2)

Сила землетрясения – динамическое воздействие на конструкции здания, характерное относительно кратковременным действием, большой интенсивностью и неопределенным направлением. Измеряется в баллах.

Коэффициент сейсмичности – характеристика интенсивности землетрясения, определяемая отношением ускорения основания сооружения, вызванного сейсмическими воздействиями, к ускорению силы тяжести.

Инерционная сила – произведение коэффициента сейсмичности на массу вовлеченного в движение тела.

1. Сейсмическое ускорение найдем по формуле:

 

 

Определим коэффициент сейсмичности, если g=9810

 

Коэффициент сейсмичности – отношение значения максимального ускорения к ускорению силы тяжести:    

 

 

 

2. Подсчитаем сейсмическую инерционную силу S, воздействующую на сооружение при землетрясении. Масса сооружения P=5500 т

 

 т

 

 

 

 

 

 

 

3. Используя величину сейсмического ускорения, определим силу землетрясения в баллах. Занесем полученные данные в таблицу.

 

Вариант	Период сейсмической волны Т,с	Амплитуда колебаний сейсмической волны А,мм	Сейсмическое ускорение мм/с2	Сила землетрясения, балл	Коэффициент сейсмичности	Инерционная сила  т
5	0,70	30	2414,6	9	0,246	1353

 

 

4. Балльность строительной площадки сложенной:

 

1. Учитывая, что грунт состоит из рыхлых осадочных пород и уровень грунтовых вод находится близко от поверхности земли, никакой экономической целесообразности строительства в данном районе нет. На рыхлых грунтах добавляем один балл к расчетному - получается 10 баллов. При такой силе землетрясения произойдет интенсивное доуплотнение грунта, что вызовет разрушение зданий и сооружений.
2. Учитывая, что строительная площадка, сложена скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытая маломощным слоем сухого элювия, что говорит о слабом выветривании данных пород, в данном районе строительство зданий и сооружений возможно. Уточненный балл для данной строительной площадки составит 8 баллов.

Задание 4.

Описать трещинно-жильные подземные воды. Описать особенности их существования и движения. Охарактеризовать водоносный горизонт, заключающий эти воды, особенности питания и разгрузки, его значение для целей водоснабжения.