Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2015 в 22:28, контрольная работа
В современных условиях инженерная геология изучает геологическую среду для целей строительства и для обеспечения её рационального использования и охраны от неблагоприятных для человека процессов и явлений. Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и эксплуатации сооружений.
Введение 3
1. Химический состав земной коры. Понятие о кларках и их величины для основных химических элементов. Причины изменения химического состава земной коры 4
2. Дизъюнктивные нарушения залегания горных пород 9
3. Геологическая деятельность океанов, морей, озер 19
4. Приток воды в безнапорные совершенные дрены 27
5. Схемы и системы осушения при проектировании котлованов и траншей 32
6. Суффозия и меры по её предотвращению 43
Заключение 49
Библиографический список 50
Геологическая деятельность моря в виде разрушения горных пород, берегов и дна называется – абразией. Процессы абразии находятся в прямой зависимости от особенностей движения воды, интенсивности и направления дующих ветров и течений.
Основную разрушительную работу совершают: морской прибой и в меньшей мере различные течения (прибрежные, донные, приливы и отливы).
Морской прибой. Волны действуют на берег постоянно. Под силой удара морские берега разрушаются, образуются обломки пород, которые подхватываются волнами и «бомбардируют» берега. Главное значение в этом процессе имеет механическая сила, постоянное ударное действие волн и обломков пород.
Морские берега в результате подмыва разрушаются от волн с различной скоростью от сантиметров до нескольких метров в год. На скорость подмыва влияет ряд факторов. Существенное значение имеет характер напластовывания (рис. 9а). Так, наиболее быстро разрушаются берега, сложенные породами с пологим углом падения от моря (рис. 9б), и менее быстро – с пологим уклоном падения в сторону моря (рис. 9в). В этом случае волны скользят по поверхности слоев, причиняя им незначительные разрушения.
Рис. 9. Устойчивость берега моря в зависимости от напластования пород: а) – средняя; б) – минимальная; в) – максимальная; 1 – волны; 2 – положение слоев пород.
Разрушительная работа волн особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина моря сравнительно большая. Пологие берега гасят ударную силу волны, и абразия проявляется в меньшей степени. В результате абразии морские берега приобретают определенные очертания в плане и разрезе. Линия берега в плане может быть сильно изрезанной или сохранять более или менее плавные очертания.
В результате абразии на берегах образуются волноприбойные террасы (Рис. 10).
Рис. 10. Строение морского берега, террасы: 1 и 2 – надводные; 3 и 4 – подводные; 5 – пляжная.
В одних случаях эти террасы могут быть сложены коренными породами, в других – морскими отложениями.
В силу колебания уровня моря морские террасы могут располагаться выше пляжа или находиться под водой. Террасы выше пляжа показывают поднятие берега и отступление береговой линии в сторону моря (морские террасы). Подводные террасы свидетельствуют о наступлении моря и опускании берега ниже уровня воды. Пляжем обычно называют часть берега, которая перекрывается максимальной волной или приливом. Разрушение коренного берега выше пляжа не происходит. При отсутствии пляжа берег будет разрушаться наиболее интенсивно.
Кроме механического разрушения морская вода оказывает химическое воздействие. Она растворяет породы и строительные материалы. Значительное разрушительное воздействие оказывают многие морские организмы и растения.
Известную разрушительную работу оказывают морские течения – прибрежные и донные, приливы и отливы. Для строительства наиболее важны береговые течения, определяющие накопления пляжей.
Разрушительная работа течений в сравнении с волнами невелика. Наибольшее значение течения имеют в переносе продуктов разрушения. Во взвешенном состоянии ими транспортируются растворенные вещества и песчано-глинистые частицы. Более крупные частицы и обломки пород переносятся в основном волочением по дну.
При проектировании зданий и сооружений на берегах морей необходимо учитывать абразию, обрушение берегов и возможное истощение пляжей.
Морские отложения осадков. В силу транспортирующего действия воды, в морях и океанах осадки распределяются довольно закономерно. Так, у берегов накапливается грубообломочная масса (галечники, гравий); в зоне шельфа – пески различной крупности; на материковом склоне преобладает глинистый материал. По мере удаления от берега к обломочным накоплениям все более примешивается органический материал (илы) и осадки химического происхождения. Главная масса осадков откладывается в прибрежной и мелководной части моря.
На материковом склоне и океанском ложе более всего развиты органогенные осадки. Обломочные и химические осадки имеют подчиненное значение.
Морские отложения, образовавшиеся в морской среде, широко распространены на суше, где они занимают огромные пространства на континентах в виде отложений большой мощности и различного литологического состава (Рис. 11). Это связано с колебательными движениями земной коры, в результате которых морские работы оказались приподнятыми над уровнем моря. Среди них чаще встречаются мелководные отложения. Морские отложения на суше принято называть коренными породами.
Рис. 11 Осадочная толщина морского происхождения, перекрытые современными наносами; 1 – песок; 2 – известняк; 3 – песчаник; 4 – глины; 5 – современные наносы в виде суглинка.
Строительная оценка пород морского происхождения определяется условиями их образования. Так, глубоководные отложения в отличие от мелководных имеют более выдержанный состав, значительную мощность, однородность, однотипные свойства. Отложения шельфа довольно однообразны по напластованию, но быстро меняются по вертикали. Породы, рожденные у береговой зоны, изменчивы во всех отношениях.
Древние морские отложения являются надежным основанием под здания и сооружения. Однако не следует забывать, что в этих породах могут присутствовать примеси негативного характера, например, пирита и ряда водорастворимых солей. Глубоководные глины часто находятся в переуплотненном состоянии: в крутых откосах в них часто возникают оползни. Всегда надежными основаниями служат пески, галечники и другие породы обломочного происхождения. К слабым грунтам по прочности и устойчивости относятся мощные толщи современных прибрежных илов.
Геологическая деятельность озер
Озера – замкнутые углубления, на поверхности Земли, заполненные водой и не имеющие непосредственной связи с морем. Озера занимают 2 % поверхности суши. Берега многих озер, особенно крупных, довольно плотно населены и широко используются для промышленного и гражданского строительства. Отсюда ясна вся важность изучения инженерно-геологических условий районов озер.
Озера имеют различные происхождения. Среди них различают:
(Байкал, Ладожское);
в результате обвалов или других склоновых процессов.
Озера подобно морям совершают геологическую работу разрушительного и созидательного характеров, только в меньших масштабах.
Разрушительная работа озер проявляется в абразивной деятельности волн, нагоняемых ветром. Постоянно дующие в определенных направлениях ветры вызывают волны, которые прибоем подмывают берега. Так создаются озерные абразионные террасы, выработанные в коренных берегах, и аккумулятивные, сложенные озерными осадками. Озерные террасы формируются в тесной зависимости от изменения положения уровня озер.
Борьба с разрушительной работой озер проводится теми же методами, как и с морской абразией.
Большое влияние на положение уровня воды в озерах оказывают тектонические движения земной коры, а в последнее время и производственная деятельность человека. Созидательная работа озер заключается в образовании отложений. Озерные осадки представлены большим комплексом различных накоплений обломочного, химического и органического происхождения. Вдоль побережий, где формируются пляжи, навеваются дюны. Озера откладывают в основном грубые обломки и различной крупности пески.
Донная часть озер заполняется глинистыми осадками, песками, илами. На дне соленых озер самостоятельно или вместе с механическими осадками отлагаются соли (хлориды, сульфаты). В озерах формируются специфические образования, свойственные только озерам, такие как сапропель, торф, особые озерные мергели.
Важнейшей особенностью некоторых мелководных озер является способность в определенных геологических и физико-географических условиях переходить в стадию болот.
Дрены – устройства, отбирающие из пределов водоносного горизонта воду. Могут быть горизонтальными и вертикальными. В гидрогеологии горные выработки разделяют на совершенные и несовершенные.
Дрены совершенного типа пересекают водоносный горизонт полностью (от кровли до подошвы), достигая водоупора. Дрены несовершенного типа прорезают лишь часть водоносного горизонта.
Рис. 12. Схемы совершенной (а) и несовершенной (б, в) выработок
Приток воды к ней происходит по всей поверхности соприкосновения стенок выработки с водоносным горизонтом (Рис. 12а). Если же выработка не доходит до водоупора, она называется несовершенной по степени вскрытия водоносного горизонта (Рис.12б). Зачастую выработки закрепляются от обрушения, цементируются скважины оборудуются обсадными трубами, фильтрами и т. п. Естественно, что приток воды в такие выработки затруднен и их называют несовершенными по характеру вскрытия водоносного горизонта.Основные уравнения притока воды к водозаборам (скважинам и дренам) будем выводить при условии совершенства выработок.
Представим себе плоский поток грунтовых вод. Гидравлический градиент I в данном случае равен
где х — расстояние между сечениями h1 и h2
Если мы будем сближать сечения h1 и h2 так, чтобы расстояние между ними стало равно нулю, то получим уклон (гидравлический градиент) в точке а, который равен тангенсу угла наклона зеркала грунтовых вод или первой производной
Подставив полученное выражение гидравлического уклона в выражение закона Дарси, получим для безнапорных вод
После устройства дрены скорость движения воды в ней увеличивается и уровень воды понижается на величину S, которую в гидрогеологии принято называть величиной понижения. Иными словами, величина понижения представляет собой разницу между статическим и динамическим уровнями. Мощность водоносного горизонта до понижения обозначим через H, глубину воды в дрене — через ho. В результате понижения уровня в дрене в водоносном горизонте образуется депрессионная воронка. Расстояние R, на которое сказывается влияние понижения, называют радиусом влияния.
Для расчета притока воды в дрену Q выбираем на расстоянии х от стенки дрены сечение с напором к, которое находится в интервале от нуля до R.
В общем виде приток воды в дрену будет равен выражению (3). Подставим сюда величину площади фильтрации
где В — длина дрены.
Получим
При расчете притока воды в дрену удобно пользоваться понятием единичного притока q, т. е. притока воды на единицу длины дрены
Отсюда элементарная формула для расчета притока воды
Разделим переменные в выражении (7), т. е. умножим обе его части на dх и проинтегрируем
В результате получим:
Формула (11) выражает величину единичного притока с одной стороны дрены. Для получения полного притока воды в дрену необходимо умножить единичный приток на два, а затем — на длину дрены. Приток воды в торцы дрены обычно не учитывают, так как он при большой длине дрены составляет ничтожную долю.
По формуле (11) можно рассчитать расход плоского грунтового потока. Подставив вместо радиуса влияния расстояние между сечениями, равное I, получим
Выражение можно записать так
т. е. единичный расход равен
а полный расход составит
Исследуя выражение (11), мы сможем решить одну из весьма важных задач в гидрогеологических расчетах — вывести уравнение депрессионной кривой. Построение депрессионной кривой необходимо при возникновении угрозы затопления подземными водами котлованов, подвалов зданий и т. п..
Изменив пределы интегрирования в выражении (9) по X от 0 до х, а по У от h0 до h К получим
Естественно, что приток воды в выражениях (11) и (16) одинаков, т. е.
Решаем (17) относительно h
Для построения депрессионной кривой мы задаемся величиной hо в зависимости от 5, мощность водоносного горизонта H легко получить по данным бурения, величину радиуса влияния можно найти по эмпирическим формулам.
На миллиметровой бумаге строим разрез через дрену и котлован и, задаваясь разными значениями х(хи x2,..., хп), например 10, 20, 30 и т. д. метров, получаем величины h(h,h2,..., hп). Соединив полученные точки плавной линией, получим кривую депрессии. Если она проходит через котлован, строят новую кривую, задавшись большей величиной понижения и, естественно, меньшим значением глубины воды в дрене. Построение производят до тех пор, пока депрессионная кривая не опустится ниже дна котлована.