99576

Гранодиорит, филлит, глина. Минералы и горные породы

Контрольная

География, геология и геодезия

Охарактеризуйте происхождение, минеральный состав, структуру и текстуру горных пород. Отметьте их основные свойства, использование в строительстве. Дайте развернутую характеристику основных минералов, входящих в состав породы, с указанием их физических свойств.

Русский

2016-09-24

1.36 MB

2 чел.

Министерство образования Российской федерации

Иркутский Государственный технический университет

Кафедра гидрогеологии, геоэкологии и инженерной геологии

Инженерная геология и гидрогеология

Программа, контрольные задания и методические указания

для студентов очного и заочного обучения специальностей

строительного факультета

Контрольная работа

Дисциплина: «Инженерная геология и гидрогеология»

Вариант №1

     Выполнил: студент(ка) гр.ТВбз-12-1

     Товкай И.С.

     Принял:

Иркутск 2015 г.

2. Контрольная работа

2.1 .Минералы и горные породы

Вариант №1

Задание №1

Охарактеризуйте происхождение, минеральный состав, структуру и текстуру горных пород. Отметьте их основные свойства, использование  в строительстве. Дайте развернутую характеристику основных минералов, входящих в состав породы, с указанием их физических свойств.

Гранодиорит, филлит, глина.

1. Гранодиорит - магматическая глубинная кислая порода, образовавшаяся в результате медленного остывания и кристаллизации магмы под высоким давлением. Это обусловило полнокристаллическую крупно- средне- и мелкозернистую структуру и массивную, иногда пятнистую, текстуру. В минеральный состав входят - % : полевые шпаты-до 65 (кислые и средние плагиоклазы преобладают над калиевыми полевыми шпатами), кварц -20-25, темные минералы (биотит, роговая обманка)- 15-20.

Гранодиориты занимают промежуточное положение между гранитами и диоритами. Окраска светлая, но темнее чем у гранитов, что объясняется повышенным содержанием биотита и роговой обманки. Цвет серый, розовый, красный и др. Гранодиориты отличаются высокой прочностью и плотностью, устойчивы к воздействию агентов выветривания. Гранодиориты являются надежным основанием для инженерных сооружений, способным выдерживать большие нагрузки. Применяются как строительный материал для изготовления бутового камня, щебня для заполнителей бетонов, плит для облицовки зданий изготовления постаментов и др.

2. Филлит - метаморфическая горная порода, плотный тонкочешуйчатый и тонколистоватый светло- или тёмно-серый кварц-серицитовый сланец с характерным шелковистым мерцающим блеском на поверхностях сланцеватости (в отличие от глинистого сланца), характерна также способность породы раскалываться на тонкие плитки.  Нередко содержит также хлорит, иногда биотит, альбит или доломит, хлоритоид, графит, магнетит и другие минералы. Отличается достаточно высокой плотностью, вязкостью, твёрдостью и водостойкостью; имеет предел прочности при сжатии       50…240 МПа, плотность 2750-2770 кг/м3. Филлиты образуются путем преобразования глинистых осадочных пород в условиях умеренных температур и давлений в результате дальнейшего метаморфического преобразования глинистых сланцев. В этих условиях из каолинита образуется мусковит, а из некоторых других минералов - хлорит.

Филлиты весьма широко распространены в верхнем структурном этаже основания древних (докембрийских) платформ и в краевых зонах многих складчатых горных областей. Богатые серицитом «грифельные» филлиты используются при производстве сланцевой муки. Некоторые разновидности филлита используются в качестве кровельного материала. Филлиты широко используются в качестве облицовочного камня. Ввиду сланцеватой структуры они хорошо образуют неровные поверхности типа "скала", а также хорошо шлифуются и полируются.

3. Глина - мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная или кусковатая в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Диаметр частиц глин менее 0,005 мм. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV)(SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Свойства глин: пластичность, огневая и воздушная усадка, огнеупорность, спекаемость, цвет керамического черепка, вязкость, усушка, пористость, набухание, дисперсность. Глина является самым устойчивым гидроизолятором — водонепропускаемость является одним из её качеств. За счёт этого глиняная почва — самый устойчивый тип почвы, развитый на пустырях и пустошах. Развитие какой-либо корневой растительной системы в глиняных залежах невозможно.

Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Некоторые глины осадочного происхождения образуются в процессе местного накопления упомянутых минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, выпавшие на дно озёр и морей.

Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.

Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Уже одни эти. факты указывают нам на важнейшие свойства глин. Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после "высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

Из глиняного теста делают различные изделия — кувшины, кринки, горшки, миски и т. п., которые после обжига становятся совершенно твердыми и не пропускают воду. Кирпичные заводы вырабатывают из глины строительные кирпичи, также обладающие большой механической прочностью. Это указывает еще на одно важное свойство глины — ее способность твердеть после обжига, давая материал, не размокающий в воде и непроницаемый для нее. Глины могут быть всех цветов — от белого до черного. На Украине и в некоторых других районах СССР белая глина служит материалом для побелки стен, печей и т. д. Когда хотят покрасить стены в цветные тона, берут желтые, красные, зеленые и другие глины. Таким образом, здесь мы имеем дело с новым свойством глины — с красящей и кроющей ее способностью. На нефтеперегонных заводах используют некоторые сорта глин для очистки нефтепродуктов. Применяют их и для очистки растительных масел и жиров. Таким образом, мы сталкиваемся еще с одним свойством глины: с ее способностью поглощать из жидкости некоторые растворенные в ней вещества. В технике это свойство называется «сорбционной способностью». Вследствие того, что глины содержат большое количество окиси алюминия, их применяют и как химическое сырье, главным образом для получения сернокислых солей этого металла. Таковы важнейшие свойства глин, на которых основываются многочисленные виды их практического использования. Конечно, не все глины и не в одинаковой степени обладают перечисленными свойствами.

Наиболее ценными для народного хозяйства являются следующие разновидности глин: 

Каолин — глина белого цвета. В основном он состоит из минерала каолинита. Обычно менее пластичен по сравнению с другими белыми глинами. Он является основным сырьем для фарфорово-фаянсовой и бумажной промышленности.

Огнеупорные глины. Для этих глин характерен белый и серо-белый цвет, иногда со слегка желтоватым оттенком. При обжиге они должны выдерживать без размягчения температуру не ниже 1580°. Основными образующими их минералами являются каолинит и гидрослюды. Пластичность их может быть различной. Используются эти глины для производства огнеупорных и фарфорово-фаянсовых изделий.

Кислотоупорные глины. Эти глины представляют собой разновидность огнеупорных глин с небольшой примесью железа, магния, кальция и серы. Используются для химических фарфорово-фаянсовых изделий.

Формовочные глины — разновидность огнеупорных глин, обладающая повышенной пластичностью и повышенной связующей способностью. Они применяются в качестве связующего материала при изготовлении форм для металлургического литья. Иногда для этих целей применяются также тугоплавкие глины (при обжиге менее устойчивые, чем огнеупорные) и даже легкоплавкие—бентонитовые глины.

Цементные глины обладают различным цветом и разным минеральным составом. Вредной примесью является магний. Применяются эти глины для получения портланд-цемента.

Кирпичные глины— легкоплавкие, обычно со значительной примесью кварцевого песка. Их минеральный состав и цвет могут быть различными. Применяются эти глины для производства кирпича.

Бентонитовые глины. Основным образующим их минералом является монтмориллонит. Цвет их различный. Они сильно набухают в воде. Обладают более высокой отбеливающей способностью, чем другие глины. Применяются эти глины для очистки нефтепродуктов, растительных и смазочных масел, при бурении скважин, а иногда, как отмечалось ранее, — при изготовлении литейных форм.

2.2. Относительный возраст и дислокация горных пород

Задание №2 (В-1)

Изучив геологический разрез, представленный на рис.1, назовите относительный возраст горных пород, слагающих рассматриваемую территорию. Между какими геологическими периодами произошла тектоническая деформация и как называется изображенная на разрезе дислокация? Какие слои залегают между собой согласно и какие несогласно? Отмечается ли в разрезе стратиграфический перерыв?

Рисунок 1.

Территория сложена породами каменноугольного, пермского, триасового, палеогенового, неогенового и четвертичного возраста. Тектоническая деформация произошла в триасовое или после триасовое время ( до палеогена), о чем свидетельствует смятие в антиклинальную складку породы триаса, перми и карбона, залегающие между сбой согласно. Стратиграфический перерыв наблюдается между триасом и палеогеном. В кайнозойское время произошло накопление палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, залегающих между собой согласно. Толща же кайнозойских пород залегает несогласно по отношению к отложениям более древним.

 

2.3. Изучение геологической карты и построение стратиграфической колонки.

Задание №3 (В-1)

Используя описание буровых скважин (табл.1), постройте геологическую колонку скважины, пробуренной в пределах геологической карты (рис. 2.). Изучите стратиграфическую колонку к карте (рис. 3) и назовите относительный возраст горных пород, вскрытых скважиной.

Таблица 1

№№ Скв. и абс. отметки устья, м

слоя

Геологический возраст

Описание горных

пород

Глуби-

на   за-

лега-

ния по-

дошвы

слоя, м

Глубина залегания уровня воды, м

(дата замера)

Появивш

 

Установ.

1

2

3

4

5

6

7

I 

102,3

1

аQ4

Супесь серая заторфованная

2,0

0,8(06.01)

0,3(18.09)

2

аQ4

Ил серый с органическими остатками

5,9

3

аQ4

Песок мелкий

10,1

4

аQ4

Песок  средней  крупности

11,7

5

С1

Известняк трещиноватый

25,0*

Из описания видно, что скважиной вскрыты (сверху вниз) четвертичные современные отложения, представленные четырьмя слоями: супесью серой заторфованной, илом серым с органическими остатками, песком мелким и песком средней крупности. Ниже лежат каменноугольные трещиноватые известняки. (Стратиграфическая колонка рис. 4)

2.4. Построение геологического разреза.

Задание № 4 (В-1)

Постройте геологический разрез по линии (V-V), с использованием геологической карты масштаба 1:10000 (рис.2), стратиграфической колонки (рис.3) и описания буровых скважин (табл.1). Охарактеризуйте в общих чертах историю геологического развития района, вытекающую из анализа стратиграфической колонки и разреза. Для построения разреза принимают горизонтальный масштаб 1:10000, вертикальный 1:1000.

Таблица 1

№№ Скв. и абс. отметки устья, м

слоя

Геологичес-кий возраст

Описание горных

пород

Глубина   залегания подошвы слоя, м

Глубина залегания уровня воды, м

(дата замера)

Появивш.

Установ.

1

2

3

4

5

6

7

2

106,4

1

2

3

4

5

6

аQ4

аQ4

аQ4

С1

D3

РR

Супесь серая

Песок мелкий

Песок средней крупности

Известняк трещиноватый

Аргиллит серый

Гранит крупнокристаллический трещиноватый

6,0

14,0

19,0

34,9

58,7

65,0

5,0 (10.01)

58,7 (18.01)

5,01 (18.09)

12,2 над устьем (19.01)

6

116,7

 

1

2

3

4

5

6

aQ3

аQ3

аQ3

С1

D3

РR

Суглинок бурый

плотный

Супесь желтая

Песок средней  крупности

Известняк трещиноватый

Аргиллит серый

Гранит трещиноватый

4,7

 

13,9

20,8  

45,4  

65,2

67,0

 

15,8 (13.03)  

 

 

65,2 (18.03)

 

 

 

16,2 (18.09)

 

 

1,3 (19.03)

11

105,0

 

1

2

3

4

5

6

7

аQ4

аQ4

аQ3

fgQ1

С1

РR

Супесь бурая рыхлая

Песок мелкий кварцевый

Песок средней крупности

Песок крупности

Известняк трещиноватый

Аргиллит серый

Гранит трещиноватый выветрелый

5,8

14,3

24,6

32,5

33,9

52,2

61,0

 

4,1 (02.04)

52,2 (08.04)

4,6 (18.09)

7,8 над устьем (09.04)

16

115,6

1

2

3

4

5

аQ3

аQ3

аQ3

fgQз

Суглинок бурый плотный

Супесь желтая

Песок средней крупности

Песок крупный с гравием

Аргиллит серый

6,3

13,5

35,7

48,0

50,2

14,1  (24.05)

14,5 (18.09)

20

116,0

1

2

3

4

5

6

7

aQ3

aQ3

aQ3

fgQ1

С1

Dз

PR

Суглинок бурый

Супесь желтая

Песок средней крупности

Песок крупный

Известняк трещиноватый

Аргиллит серый

Гранит трещиноватый кристаллический

8,1

14,9

32,8

40,0

50,0

62,2

70,0

13,2 (02.07)

62,2 (10.07)

13,8 (18.09)

2,5 (11.07)

Построенный геологический разрез на рисунке 5, стратиграфическая колонка по буровой скважине рисунок 4.

Рассматривая стратиграфическую колонку и колонки скважин на разрезе (V-V) видим, что наиболее древними породами вскрытыми скважинами, являются протерозойские граниты. Между ними и залегающими выше верхнедевонскими аргиллитами имеется стратиграфический перерыв, во время которого происходило разрушение гранитов и формировался рельеф, поверхность которого имела сложную форму. Это подтверждается тем, что кровля гранитов, вскрытая рядом скважин (2, 6, 11, 20) попавших на разрез, вскрыта на различных абсолютных отметках. На верхнедевонских аргиллитах без стратиграфического перерыва залегают нижнекаменноугольные известняки. Граница между ними является почти горизонтальной. В послекаменноугольное время вплоть до начала четвертичного периода осадконакопления на данном участке не происходило. В нижнечетвертичное время по пониженным частям рассматриваемой территории протекал поток, частично размывший нижнекаменноугольные известняки и даже верхнедевонские аргиллиты, который оставил свои отложения в виде крупных песков с гравием и галькой (fgQ1). В верхнечетвертичное время начала вырабатываться долина реки. Вероятно, что река в это время частично размыла водно-ледниковые отложения, а затем оставила свои (аQ3). В четвертичный период уровень реки несколько раз менялся, в результате чего были частично размыты верхнечетвертичные осадки, затем отложены современные (аQ4) и они же частично размыты.

2.5. Выбор метода полевых исследований свойств горных пород

Задание № 5 (В-1)

Дано: наименование показателей, характеризующих свойства и состояние песчаных и глинистых пород - влажность, плотность, консистенция и плотность сложения; химический, минеральный и зерновой составы; временное сопротивление одноосному сжатию, сдвигающее усилие, сцепление и угол внутреннего трения; модуль деформации, абсолютная и относительная просадочность, давление набухания, расчетное давление на основание и несущая способность свай; коэффициенты выветрелости и фильтрации.

Требуется выделить те показатели, которые можно определить полевым методом статического зондирования - Гост 20069-81.

С помощью статического зондирования дается предварительная оценка следующих свойств песчано-глинистых грунтов: нормативные угол внутреннего трения и модуль деформации, расчетное давление на основание, несущая способность свай для глинистых и плотность сложения для песчаных грунтов.

2.6. Обработка результатов лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород

Задание № 6 (В-1)

По приведенным ниже результатам ситового анализа несвязанных пород построить интегральную кривую зернового состава, определить степень неоднородности и дать наименование пород.

Зерновой состав частиц % по массе

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Более 200мм

4

2

62

4

53

-

3

-

-

1

200-100   -//-

-

4

17

4

33

2

3

6

6

3

100-60    -//-

-

2

3

6

4

1

1

-

-

2

60-40      -//-

5

3

1

5

2

2

4

5

15

40

40-20     -//

9

6

3

11

-

8

-

10

-

4

20-10    -//-

28

14

2

43

-

8

20

5

-

10

10-5     -//-

33

28

3

19

-

27

30

35

40

20

5-2      -//-

15

17

3

4

3

41

15

20

30

10

менее 2 -//-

6

24

6

4

5

11

24

19

9

10

Степень окатанности

Частиц

ОК

Н

ОК

Н

Н

ОК

Примечание: ОК-окатанные; Н- неокатанные.

Решение варианта 1. Для определения названия породы по зерновому (гранулометрическому) составу последовательно определяют суммарное содержание частиц (%), начиная от наиболее крупных фракций, и сравнивают его с табличными значениями (ГОСТ 25100-82): крупнее 200 м -4%, или менее 50 % -значит порода не валунная; крупнее 10 мм-(4+5+9+28)= 46% или менее 50%; значит порода не галечниковая; крупнее 2 мм - (46+33+15)=94% или более 50%, следовательно порода гравийная (с учетом преобладания окатанных частиц). Для построения интегральной кривой гранулометрического состава вычисляют суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких и результаты сводят в таблицу

Диаметры частиц, мм

<2

<5

<10

<20

<40

<60

<100

<200

Суммарное содержание частиц А,%

6

21

54

82

91

96

96

96

По этим данным строят кривую (рис. 7 а), откладывая по оси абсцисс диаметры частиц, а по оси ординат суммарное содержание частиц (%) менее данного диаметра. С целью сокращения горизонтального размера графика, особенно при наличии в породе частиц, отличающихся по размеру на несколько порядков, по оси абсцисс откладывают не диаметры, а их логарифмы (рис. 7 б). Эффективные диаметры d10 и d60 находят графически, проводя горизонтальные прямые через точки на оси ординат, соответствующие 10 и 60% суммарного содержания частиц, до пересечения с интегральной кривой, и опускают перпендикуляр из точек пересечения на ось абсцисс (рис. 76). По графику определяют: d10«3,3 мм; d60«11,5 мм и вычисляют степень неоднородности Сн=d60/d10=1 1,5/3,3=3,5. Следовательно, порода крупнообломочная, гравийная, неоднородная.

Задание № 7 (В-1)

В лабораторных условиях определены: плотность частиц грунта ум , естественная влажность W, плотность грунта , максимальная молекулярная влагоемкость Wм, влажность на границе текучести W , влажность на границе раскатывания W . Требуется вычислить указанные ниже показатели.

Вариант

Рм,

г/см3

Р,

г/см3

W

Wм

WL

W

Вычислить

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2,75

2,03

0,24

0,16

0,40

0,20

Коэффициент пористости, полную влагоемкость, консистенцию.

Порядок работы. Показатели физико-механических свойств грунтов вычисляют по формулам (табл. 2).

Таблица 2

Физические величины и классификационные показатели грунтов

Характеристика

Определение характеристики

Обозначение,

формула

1

2

3

4

1

Плотность  частиц грунта, г/см3

Отношение массы сухого грунта к объему его твердой части

Рм

2

Плотность   грунта,

г/см

Отношение массы грунта (включая массу воды в его порах) к занимаемой этим грунтом объему.

р

3

Влажность

Отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе сухого грунта.

W

4

Плотность        сухого грунта, г/см3

Отношение массы сухого грунта к объему занимаемому этим грунтом (включая объем пор)

5

Пористость

Отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры

6

Коэффициент   пористости

Отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта

7

Относительная влажность (степень влажности)

Отношение объема воды к объему пор грунта - степень заполнения пор водой в -плотность воды, г/см3

8

Полная влагоемкость

Влажность грунта, соответствующая полному заполнению пор водой

9

Естественная влажность

Влажность грунта в природном состоянии

W

10

Максимальная молекулярная влагоемкость

Влажность грунта при максимальной толщине пленок связанной воды

Wм

11

Объемная влажность

Отношение объема воды, содержащейся в грунте, к общему объему грунта

W0=Wck

12

Коэффициент     водоотдачи

Разность между полной влагоемкостью и максимальной молекулярной

=Wn-Wмв-Wм

13

Недостаток   насыщения

Отношение объема пор, не заполненных водой, к общему объему грунта

н=м(Wn-W)

14

Граница текучести

Влажность, при которой связный грунт переходит из пластичного состояния в текучее и наоборот

WТ

15

Граница    раскатывания

Влажность, при которой связный грунт переходит из твердого состояния в пластичное и наоборот

Wp

16

Число пластичности

Разность влажностей на границах текучести и пластичности

In=WT-Wp

17

Консистенция

Показатель состояния грунта нарушенной структуры

Дано:                         Решение. 

pм=2,75г/ см3

p=2,03г/ см3

W=0,24

Wм=0,16

WL=0,40

Wp=0,20

e-? Wn-? B-?

                                         

Ответ: коэффициент пористости (e) 0.68, полная влагоемкость (Wn) 0.25, консистенция (B) 0.20.

2.7. Карта гидроизогипс, ее анализ

Задание № 8 (В-1)

При выполнении изыскательских работ на строительной площадке пробурено 12 скважин, расположенных в плане по углам квадратной сетки, как показано   на рис. 8, на расстоянии 25 м одна от другой. В табл.3 приведены абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и результаты единовременного замера глубин залегания уровней грунтовых вод (в знаменателе). Используя эти данные, постройте на топографической основе карту гидроизогипс масштаба 1:500, приняв сечение горизонталей и гидроизогипс через 1 м. На карте покажите направление потока и выделите участки с глубиной залегания уровня грунтовых вод менее 2 м.

Таблица 3

Абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и глубин залегания уровней грунтовых вод (в знаменателе)

Вариант

Номера скважин

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

13,1 4,1

12,2 3,9

11,3 5,6

10,8 2,7

13,6 3,6

13,4 2,8

12,5 2,0

12,2 1,6

16,1

3,5

15,3

3,2

14,7 0,9

13,5 

0,3

На рисуноке 8 карта гидроизогибс в масштабе 1:500, с сечением горизонталей и гидроизогибс через 1 м. Показано направление потока и выделены участки с глубиной залегания грунтовых вод менее 2 м.

2.8. Определение водопритоков к водозаборным сооружениям

Задание № 9 (В-1)

По данным, приведенным в табл. 4, постройте схему и определите объем двухстороннего притока грунтовой воды к совершенной дренажной канаве. Геологический разрез представлен крупнозернистым песком.

Таблица 4

Характеристика водоносного горизонта

№ п/п

Данные для расчета и построения схемы

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Абсолютные

отметки, м

а) поверхности земли

34,1

18,6

61,7

85,1

20,4

41,4

53,5

62,1

38,7

82,5

б) статического уровня

-

16,2

60,9

-

18,1

40,3

-

-

37,1

-

в) динамического уровня при откачке

 

 

59,3

81,5

 

38,1

 

59,7

 

80,0

г) кровли водоупора

29,5

12,4

-

-

14,3

-

48,7

-

30,1

-

2

Мощность (Н) водоносного

пласта, м

-

-

2,8

З,1

-

3,2

-

3,3

-

2,6

3

Глубина (d) залегания уровня грунтовых вод, м

0,9

-

-

1,5

-

-

1,2

1,1

-

1,3

4

Понижение (S) уровня, м

2,4

2,1

-

-

1,9

-

2,9

-

1,7

-

5

Длина (L) дренажной канавы, м

100

160

140

150

120

110

170

80

90

120

6

Коэффициент фильтрации (Кф), м/сут.

5,8

2,3

7,2

6,9

8,1

7,7

11,5

 

4,5

3,5

6,4

По указанным величинам характеристик строится схема для определения притока воды к совершенной дренажной канаве.

Двусторонний приток к совершенному водозабору определяется по формуле:

q = kФL2-h2)/R, где

R2SНКф - радиус влияния, м;

h =(Н - S) - высота воды в траншее во время откачки, м.

Находим абсолютную отметку статического уровня. Для этого из абсолютной отметки поверхности земли вычитаем глубину залегания грунтовых вод:

Определяем мощность водоносного пласта:

Затем находим высоту воды в дренажной канаве после откачки:

Вычислив все не достающие значения определяем приток воды к дренажной канаве с 2-х сторон, подставляя в формулу числовые значения параметров для варианта №1:

2.9. Охрана и рациональное использование окружающей среды.

Задание № 10.

В стене заводского корпуса длиной 150 м возникли крупные трещины. Для выяснения причин их образования вдоль стены пробурены три скважины (одна в середине и 2 по краям). Описание инженерно-геологического разреза по скважинам приведено в таблице 5. В этой же таблице даны глубины залегания уровней грунтовых вод (УГВ) до и после начала интенсивной эксплуатации подземного водозабора на соседней территории.

По данным табл. 5 постройте геологический разрез вдоль стены корпуса по скважинам 1, 2 и 3; нанесите статический и динамический уровни грунтовых вод; определите гидравлический уклон потока по линии разреза и опишите процесс, который привел к деформации корпуса.

Таблица 5.

Описание буровых скважин

Номер скв.

и абс.

отметки

устья,

М

Наименование породы

Мощность слоя, для вариантов, м

Глубина залегания УГВ, м

Варианты

 

статич.

дина-

мич.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

125,2

Суглинок

1,5

1,5

0,5

2,0

1,7

0,8

1,9

2,1

2,3

Песок мелкий

0,2

5,0

2,0

3,0

4,0

4,5

0,9

4,0

2,5

3,0

9,5

Известняк трещиноватый

10,0

3,0

8,5

11,0

7,0

6,0

7,5

4,0

8,0

2

123,1

Суглинок

1,5

2,5

1,5

1,1

2,1

1,3

0,9

1,2

1,3

Песок мелкий

3,0

3,6

3,0

2,5

2,9

2,4

3,1

3,8

2,8

Известняк

трещиноватый

2,0

3,0

4,0

1,5

2,5

3,0

1,9

2,0

2,2

1,0

8,0

Пустое пространство пещеры (воздух, вода)

0,5

5,0

3,0

1,5

3,0

2,0

0,7

2,5

2,0

Известняк

4,0

0,5

1,5

3,0

1,0

2,0

2,5

1,5

2,0

3

126,2

Суглинок

Песок мелкий

Известняк

Пустое пространство пещеры (воздух, вода)

Известняк

1,5

0,5

1,5

0,2

6,0

0,5

0,8

10,0

0,3

2,0

1,0

5,0

2,0

4,0

1,5

1,2

0,7

2,0

0,5

4,0

0,4

0,9

6,0

0,7

1,0

0,9

6,0

3,0

3,5

0,9

1,3

0,4

1,0

0,1

5,0

0,7

1,2

7,0

0,4

3,0

1,3

3,0

1,5

1,5

2,0

3,0

11,0

 

Построенный геологический разрез вдоль стены корпуса по скважинам 1, 2 и 3 с нанесенными статическими и динамическими уровнями грунтовых вод на рисунке 10.

Гидравлический уклон потока определяется по формуле:

где Н1 и Н2 - мощность (м) водоносного горизонта, соответственно, в первой и третьей скважинах; L- длина фильтрации, м (расстояние между скважинами).

Суффозионные процессы. При фильтрации подземная вода вымывает из пород составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок. Этот процесс выноса частиц называется суффозией. Различают два вида суффозии – механическую и химическую. Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления. Суффозионные процессы разделяют на два вида – механическую и физическую. При механической фильтрующая вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые пылеватые, песчаные). При химической вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты).

Из описания видно, что скважинами вскрыты (сверху вниз) породы: суглинки, мелкий песок, известняк трещиноватый, известняк, пустое пространство, известняк. Из этого можно сделать предположение, что процессом, который привел к деформации корпуса является карстовый процесс.

Карстовые процессы. Это процессы выщелачивания водорастворимых горных пород (известняков, доломитов, гипсов) подземными и атмосферными видами осадков и образования в них различных пустот. Для карстового процесса, в отличие от обычной суффозии, главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде.

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, рельефом местности, трещиноватостью пород, характером растительности, климатом.

Задание №11.

В процессе строительства подземного сооружения на соседней территории был понижен уровень грунтовых вод (УГВ). Это привело к образованию провала на горизонтальной площадке, подлежащей застройке, имеющей абсолютную отметку 105, 4 м. С целью выяснения причин провала были пробурены три скважины на расстоянии 25 м друг от друга. По данным табл. 6 постройте геологический разрез и объясните причину провала. Возможно ли устранить эту причину и застроить участок?

Таблица 6.

Описание буровых скважин

Сква-

жины

 

Наименование породы и глубина

залегания уровня

грунтовых вод, м

Мощность слоя для вариантов, м

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

 

 

 

 

 

 

Песок мелкий

3,0

5,0

1,5

2,5

4,0

2,0

4,0

6,0

3,5

Глина плотная

2,0

3,5

2,5

1,5

3,0

2,0

2,5

4,0

3,0

Известняк трещиноватый  закарстованный

 

15,0

 

10,0

 

8,0

 

12,0

 

8,0

 

6,0

 

10,0

 

6,0

 

5,0

Статический уровень

2,0

2,5

0,7

1,5

2,5

0,8

2,5

3,0

2,0

Динамический уровень

2,5

10,0

3,0

15,0

1,3

8,0

2,6

7,0

3,0

11,0

1,4

7,0

3,1

9,0

4,0

12,0

3,0

10,0

Песок мелкий

6,0

11,0

3,0

5,0

10,0

4,0

4,0

8,0

3,0

Известняк трещиноватый

 

12,0

 

5,0

 

9,0

 

11,0

 

6,0

 

8,0

 

10,0

 

4,0

 

7,0

 

2

 

 

 

закарстованный

Статический уровень

1,8

2,6

0,8

2,2

3,0

1,1

2,5

3,3

1,2

Динамический уровень

 

9,5

 

14,6

 

7,8

 

8,5

 

12,0

 

8,0

 

9,0

 

10,0

 

7,0

3

 

 

 

 

 

 

Песок мелкий

3,0

7,0

2,0

2,5

6,0

1,5

3,5

9,0

4,0

Глина плотная

2,0

8,0

1,0

2,3

7,5

1,5

3,0

7,0

2,0

Известняк закарстованный

 

12,0

 

3,0

 

7,0

 

11,0

 

4,0

 

6,0

 

13,0

 

4,0

 

6,0

Статический уровень

1,7

2,7

0,9

2,0

3,0

1,0

1,0

2,0

0,5

Динамический уровень

2,3

10,5

4,0

15,0

1,5

8,0

1,0

6,0

4,0

16,0

1,0

7,0

2,0

10,0

1,0

18,0

1,0

9,0

Причина провала.

По пробуренным скважинам видно, что территория строительной площадки сложена следующими породами: мелким песком, плотной глиной по крайним скважинам, известняком трещиноватым закарстованным. Так как верх составляют рыхлые породы, то при поднятии и опускании уровня грунтовых вод (при атмосферных осадках) грунт становится не устойчивым. Через него вода просачивается в нижние слои и выщелачивает мелкие частицы породы. Просадка связана с воздействием воды на структуру пород с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самой породы или при суммарном давлении собственного веса и веса объекта.

Мелкозернистый песок, а также глинистые грунты демонстрируют примерное «поведение» только в сухую погоду. При обилии влаги они становятся текучими, а в холодное зимнее время, промерзая, пучинятся и с огромной силой давят на конструкции фундамента, а это значит, что строение может перекосить, а на стенах не исключены трещины. Чтобы этого не произошло, необходимы специальные меры, например заглубление подошвы фундамента ниже глубины промерзания почвы

Устранение причины.

Если исключить попадание воды в грунт в районе строительства и укрепить грунт, то возможно застроить участок.

В частном строительстве для понижения уровня подземных вод применяются следующие методы:

  1.  Открытые способы водопонижения (поверхностный водоотлив);
  2.  Закрытые способы водопонижения:
    1.  Устройство дренажей (безтрубные и трубные);
    2.  Водопонижение с помощью легких иглофильтровых установок;
    3.  Водопонижение с помощью эжекторных иглофильтровых установок.

На выбор метода понижения уровня подземных вод влияют следующие факторы:

  •  размеры и форма сооружаемого котлована;
  •  водопроницаемость грунта;
  •  необходимая глубина водопонижения;
  •  продолжительность водопонижения;
  •  условия движения грунтовых вод до начала работ;
  •  

наличие рядом с котлованом уже имеющихся сооружений.

Итак, суть всех методов понижения воды одинаковая – собрать подземные воды с поверхности или из глубины грунта и удалить со строительной площадки с помощью различных приспособлений.

Выбор мероприятий производят на основе технико-экономического анализа, в число факторов которых входят:

- тип просадочности;

- мощность просадочных толщ и величина относительной просадки;

- конструктивные особенности зданий и сооружений.

Все методы подразделяются на три группы: водозащитные, конструктивные и устраняющие просадочные свойства пород.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41932. Нахождение корней уравнения в MathCad на интервале [-2.5;2.5] 146.34 KB
  Тема: Нахождение корней уравнения в MthCd: на интервале Цель работы: нахождение корней уравнения в программе MthCd с использованием встроенных функций root polyroots символьного решения. Задание: 1 Нахождение корней уравнения в программе MthCd с использованием встроенной функции root.
41933. Выполнение действий с матрицами в программе MathCad 69.08 KB
  Задание: 1 Создать матрицы. 3 Найти ранг матрицы А ранг матрицы наибольший порядок минора этой матрицы который отличный от нуля: rnk. 4 В символьном виде выполнить транспонирование матрицы В т. заменить местами строки и столбцы матрицы В.
41934. Нахождение решений системы линейных уравнений в MathCad 60.43 KB
  Тема: Нахождение решений системы линейных уравнений в MthCd. Цель работы: нахождение решений системы линейных уравнений в программе MthCd. Коэффициенты при неизвестных Свободные члены...
41935. Нахождение решений системы нелинейных уравнений в MathCad 45.24 KB
  Тема: Нахождение решений системы нелинейных уравнений в MthCd. Цель работы: нахождение решений системы нелинейных уравнений в программе MthCd . Задание: 1 Найти решение системы нелинейных уравнений с использованием так называемого блока решений .
41936. Символьные действия математического анализа в MathCad 73.2 KB
  Цель работы: определение неопределенных и определенных интегралов и производных в программе MthCd с использованием символьных операций. Неопределенный интеграл: Определенный интеграл: Производная: Задание: Применяя последовательно к каждой функции команды меню Symbolic Simplify найти: Найти: Неопределенный интеграл. Определенный интеграл 3 Производную первого порядка. Решение: Выводы В ходе выполнения лабораторной работы с помощью Mthcd научились применяя команды меню Symbolic Simplify находить неопределенный интеграл...
41937. Вычисление производных в задачах геометрии и частных производных 47.73 KB
  Тема: вычисление производных в задачах геометрии и частных производных. Цель работы: вычисление производных в задачах геометрии и нахождение частных производных высоких порядков в программе MthCd . 2 Выполнить числовое и символьное вычисление частных производных высшего порядка от функции трех переменных: fx=zsinxyz2 в точке M111.
41938. Вычисление интегралов в задачах геометрии и механики 99.01 KB
  Тема: вычисление интегралов в задачах геометрии и механики. Цель работы: вычисление интегралов в задачах геометрии и механики в программе MthCd. Ход выполнения работы: Выводы В ходе выполнения лабораторной работы с помощью Mthcd научились вычислять интегралы в задачах геометрии и механики а именно: решать систему уравнений; находить площадь через двойной интеграл статические моменты координаты центра тяжести.
41939. Решение обычных дифференциальных уравнений в MathCad 87.45 KB
  Тема: решение обычных дифференциальных уравнений в MthCd. Цель работы: с использованием встроенных функций и блочной структуры найти решение обычных дифференциальных уравнений. Задание: 1 Найти решение обычного дифференциального уравнения y =fxy с использованием блока решений.
41940. Изучение внешнего и внутреннего законов фотоэффекта 83.44 KB
  Цель работы: Изучить законы фотоэффекта вычислить постоянную Планка вычислить работу выхода. Так как фотон движется со скоростью света то он обладает импульсом с абсолютной величиной p = mc = hv c Работа выхода. энергия ε которую нужно сообщить электрону для того чтобы он вырвался с максимальной скоростью Vm из пластины характеризуемой работой выхода А определяется соотношением: ε =1 2 mVm 2 А = eUeU0 где U0 =А e потенциал...