Описание условий участка района реки Южный Буг

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

 

 

Кафедра геологии

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по инженерной геологии

Вариант 8

Научно-технический отчет

на тему:

Описание условий участка района реки Южный Буг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Донецк 2013

 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Роль и значение инженерной геологии на примере данного участка…..4

     1.1. Охрана  окружающей среды…………………………………………...5

2. Описание горных пород, изображенных на литолого-геологическом разрезе участка……………………………………………………………..7
3. Основные инженерно-геологические характеристики и предельные значения основных показателей физико-механических свойств горных пород……………………………………………………………………….14
4. Геохронологическая таблица пород……………………………………...16
5. Характер влияния процессов внутренней динамики Земли на горные породы и формирование рельефа………………………………………...18
6. Процессы внешней динамики Земли, формы их проявления………….22
7. Характеристика гидрогеологических условий участка………………...24
8. Мероприятия по борьбе с физико-геологическими процессами и явлениями………………………………………………………………….27

Список литературы…………………………………………………………...29

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

 

 

Введение

На рисунке изображено геологическое строение левого склона долины реки Ю. Буг, на котором запроектировано строительство железнодорожной станции, вокзала, многоэтажных зданий, пристанционного поселка и сооружений специального назначения.

Ниже по течению реки предусматривается строительство  плотины с постоянным подпорным  горизонтом воды в реке на территории проектируемой железнодорожной станции, равным 28 м. Подпорный горизонт воды в реке вызовет подъем уровня подземных вод в лёссах до отметок, превышающих отметки подошвы фундаментов проектируемых зданий и сооружений.

В связи с этим в  курсовой работе требуется охарактеризовать инженерно-геологические условия, в которых окажутся проектируемые здания и сооружения после подъема уровня подземных вод выше подошвы фундаментов, и какое влияние эти условия окажут на несущую способность грунтов в основаниях сооружений и на состояние этих сооружений.

Эту задачу необходимо решить на основе характеристики и анализа  инженерно-геологических и гидрогеологических условий всего участка в соответствии с вопросами, изложенными в общем  задании курсовой работы.

 

 

 

 

 

 

 

1. Роль и значение инженерной геологии на примере данного участка.

Инженерная геология – отрасль геологии, изучающая  верхнюю часть земной коры в связи  со строительством различных сооружений. Значение инженерной геологии для развития народного хозяйства исключительно велико. Строительство гидротехнических сооружений, метрополитенов, железных и автомобильных дорог, различных объектов в зонах вечной мерзлоты, промышленных и гражданских зданий, горных предприятий возможно лишь при условии предварительного проведения широких инженерно – геологических исследований на участке строительства. Это позволяет при проектировании сооружений учесть все природные особенности места строительства и предусмотреть необходимые профилактические мероприятия, предохраняющие сооружения от различного рода деформаций и обеспечивающие их нормальную эксплуатацию.

В процессе инженерно-геологических  исследований собирают сведения о физико-географической обстановке, климате, растительности, животном мире, об опыте строительства  и эксплуатации сооружений, экономике и т. д. Эти данные о свойствах сред являются результатами исследований других наук. Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. Данные о свойствах других сред используются также для решения ряда вопросов, возникающих при планировании и проектировании сооружений (например, обоснование возможности и целесообразности строительства сооружений на данной территории с учетом экологического, экономического и других критериев эффективности). В процессе геологических работ изучают инженерно-геологические условия некоторой конкретной территории.

Для инженерной геологии важнейшее значение имеет гидрогеологическое строение верхней части геологической  среды, включающей первый от поверхности водоносный горизонт и приповерхностные слои горных пород, обводняемые в результате строительства. В процессе инженерно-геологических исследований помимо гидрогеологического строения изучают и гидродинамические свойства литосферы: направление и скорость движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, связи водоносных горизонтов. Кроме того, изучают состав, состояние и свойства подземных вод и их взаимодействия с горными породами и сооружениями.

Научно-технический прогресс обусловил интенсивное вторжение человека в естественные процессы, совершающиеся в природе, в том числе и геологические. Поэтому инженерная геология становится одним из ведущих научных направлений по изучению проблем целесообразного преобразования природы, поскольку одним из основных факторов нарушения природного равновесия являются геологические процессы и явления, вызываемые деятельностью человека. Разработка геологических основ решения проблемы преобразования и охраны природы – одна из важнейших задач инженерной геологии.

1.1. Охрана окружающей среды

Техногенное воздействие на окружающую среду при строительстве железных дорог является одной из проблем. Происходит изменение напряженного состава грунтовой толщи, железнодорожная  насыпь нередко приводит к изменению  поверхностного стока, что создает предпосылки к ухудшению физико-механическх свойств приповерхностного грунта. Также происходит нарушение рельефа, дернового покрова, изменение уровня грунтовых вод. В откосах железнодорожных выемок возникают оползни, осыпи, обвалы. В районах развития пылевато-глинистых пород активизируется процесс оврагообразования.

При строительстве на слабых грунтах при возведении железных дорог происходит существенное уплотнение и упрочнение. При обычной ширине насыпи по подошве около 20м, в этот процесс может быть вовлечена толща мощностью до 30м. Следствием этого процесса является снижение водопроницаемости породы, изменения отметок поверхности с образованием депрессий вблизи подошвы насыпи. Последние заполняются грунтовыми или поверхностными водами. Такие осадки поверхности нередко являются причиной деформации сооружений, расположенных вблизи трассы.

Таким образом, следует, что экологические  последствия строительства железных дорог могут быть весьма разнообразными и негативными не только для окружающей среды, но и для инженерных сооружений.

 

 

 

 

 

 

2. Описание горных пород, изображенных на литолого-геологическом разрезе участка.

На приведенном разрезе представлены различные породы, такие как:

Лесс - скрытослоистая, однородная известковистая осадочная горная порода желтовато-серого, буровато-серого цвета, состоящая из частиц диаметром 0,05-0,005 мм,  частично представленные агрегатами, образовавшимися при коагуляции коллоидных и глинистых частиц (менее 0,002 мм).

По минералогическому  составу это пылевато-глинистая порода с небольшим содержанием кварца, полевых шпатов и глинистых минералов. Нередко лессовые породы содержат кристаллы и конкреции кальцита и гипса. Лессы характеризуются тремя группами, входящих в состав минералов, накапливающихся в процессе образования породы из материнского вещества.

К первой группе относятся устойчивые реликтовые минералы материнских пород: кварц, ортоклаз, микроклин, роговая обманка, гранат , сфен и др.

Ко второй группе –  устойчивые вторично-глинистые минералы: монтмориллонит, каолинит, гидрослюда и др.

К третьей группе относятся  кальцит, доломит, магнезит и сидерит.

Каждая из этих групп  входит в состав лессовых пород в  количестве, зависящем от материнских пород, а также от характера процессов диагенеза и выветривания. Минералогический состав устойчивых реликтовых минералов (кварц, полевой шпат, пироксен, амфибол) – представлен в лессовых породах крупной фракцией, вторичных (монтмориллонит, каолинит) – тонкодисперсной фракцией.

Мощность лесса достигает  от нескольких до десятков метров. Наибольшая мощность наблюдается в Китае  и составляет 100м.

 По поводу генезиса лесса существуют разные  гипотезы: эоловая, почвенная, элювиальная, аллювиально-делювивальная и др. Наиболее обоснованной является эоловая гипотеза. Доказательством этой гипотезы служат следующие признаки: залегание лесса на сводовых поверхностях гор, наличие ископаемых почв, наличие в лессах минералов, отсутствующих в данном районе их распространения, высокая степень сортировки материала, отсутствие слоистости, сходство с осадками пыльных бурь, наземные формы ископаемых остатков, отсутствие лессов в районах тропических дождей.

В обнажениях лесс обладает столбчатой отдельностью и образует вертикальные откосы. Типичным свойством  лессов является способность уменьшать  свой объем при смачивании, причиной чего является их высокая пористость, достигающая 45% и более. Вода проникает по порам в вертикальном положении (под углом 90º). Среди пор различают макро- и микропоры. Это ведет к уплотнению грунта и образованию просадок, в результате чего могут происходить деформации инженерных сооружений. Поэтому строительство в районе развития лессов требует особых мероприятий по укреплению грунтов.

Песок – рыхлая разновидность псаммитов. По размеру частиц пески подразделяются на крупнозернистые (1,0-0,5 мм), среднезернистые (0,5-0,25 мм), мелкозернистыми (0,25-0,05 мм). Иногда выделяют также тонкозернистые пески с преобладанием фракции 0,10-0,05 мм и грубозернистые пески - 2,0-1,0 мм. Гранулометрический состав породы определяется путем рассеивания на стандартном наборе сит.

Песчаные породы состоят  из обломочных минералов. Среди обломочных минералов породообразующими являются кварц, полевые шпаты, слюды, глауконит, обломки горных пород.

Второстепенные и акцессорные  минералы песчаных пород чаще всего  представлены магнетитом, ильменитом, цирконом, рутилом, гранатом, турмалином, апатитом, эпидотом, монацитом и др. Значительно реже встречаются пироксены, амфиболы, дистен, силлиманит, корунд.

Псаммиты состоящие  из зерен одного минерала – кварца, глауконита и др., называют олигомиктовыми, а состоящие из нескольких минералов – полимиктовыми. По относительной величине зерен они делятся на равномерно-зернистые и разнозернистые.

По условиям образования  пески могут быть речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными и эоловыми; по минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатово-кварцевые, глауконито-кварцевые, слюдистые и другие, могут присутствовать ценные минералы. 

Структуры песчанистых  пород – псаммитовые, псаммо-псефитовые, псаммо-алевритовые, псаммо-пелитовые.

Текстуры – слоистые, косо- и диагонально-слоистые, волнистые, горизонтально-слоистые. [6]

Песок крупнозернистый  с гравием - используется для изготовления бетона (при размере частиц от 5 до 80 мм) и для мощения проезжей части дорог.

Песок мелкозернистый, кварцевый – он является наиболее распространенной осадочной горной породой. Содержание кварца составляет более 80%. Кроме кварца в виде примесей могут встречаться полевые шпаты, слюды, глауконит и др. Кварцевые пески широко используются в строительстве. Их применяют в качестве мелкого заполнителя для приготовления бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей, оснований при устройстве автомобильных дорог, заполнителя и вяжущего компонента для производства силикатного кирпича, тротуарной плитки и других прессованных изделий.

Глина зеленовато-серая до красно-бурой – землистая порода, дающая с водой пластическую массу, твердеющую при высыхании, а при обжиге приобретает твердость камня.

Главными в глинистых  породах являются глинистые минералы группы каолинита, гидрослюд и монтмориллонита. Наряду с глинистыми минералами важными компонентами  некоторых глин являются также хлориты, окислы и гидроокислы алюминия, а также глауконит и опал.

Второстепенные минералы представлены кварцем, халцедоном, слюдами, полевыми шпатами. В виде новообразований в порах и в виде конкреций в глинах присутствуют карбонаты, сульфаты, сульфиды, окислы и гидроокислы железа и марганца.

В химическом соотношении  глинистые породы отличаются высоким  содержанием глинозема (20-50%) и незначительным содержанием щелочей (3-5%).[6]

  Глины – связные породы, держатся в куске благодаря межмолекулярным силам и сцеплению между тончайшими частицами, имеют высокую пористость, достигающую 50 и даже 60%. Глинистые породы полидисперсны. Они состоят из частиц разного размера, среди которых частицы диаметром меньше 0,005 мм составляют не менее 30-50%. По степени дисперности различаются тонкодисперсные, грубодисперсные глины и глины с существенной примесью алевритовых или песчаных частиц. Твердость глин равна единице, они легко царапаются ногтем. Наиболее типичные физические свойствами глин следующие: пластичность, способность поглощать большое количество воды, водоупорность, способность поглощать некоторые коллоидальные, красящие вещества, огнеупорность. [1]