Программа дисциплины

ТЕМА 1. Введение в дисциплину.

Инженерная геология как научная дисциплина является отраслью геологии – науки о Земле. Геологическая наука в целом изучает состав, строение, историю развития Земли, а также различные процессы, протекающие в ее недрах и на поверхности.

Инженерная геология – наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород и грунтов в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. В ее состав входят следующие специальные дисциплины: геодинамика – учение о геологических процессах; грунтоведение – учение о грунтах; механика грунтов – наука об устойчивости и прочности грунтов; инженерная гидрогеология – наука о подземных водах; мерзлотоведение - наука, предметом изучения которой является многолетнемерзлая зона земной коры; специальные инженерные геологии (строительная, дорожная, военная).

Инженерная геология изучает природную геологическую обстановку местности до начала строительства, а также определяет те изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. При этом под геологическими или инженерно-геологическими условиями понимают рельеф местности, ее геологические и гидрогеологические особенности, состав и свойства слагающих ее пород, а также геологические процессы и явления.

Как всякая прикладная наука, инженерная геология базируется на фундаментальных науках: общей геологии, физике, математике, химии.

Студент должен получить общие сведения об инженерной геологии как науке; о ее месте в цикле геологических наук, об основных инженерно-геологических дисциплинах, о роли российских и зарубежных ученых в становлении и развитии этой науки.

Литература: [l.c. 5-7]; [2.с. 4-7]; [5.с. 3-12].

ТЕМА 2. Строение и физические свойства Земли

При изучении этой темы необходимо рассмотреть строение Земли как сложного тела, состоящего из ряда геосфер, резко отличающихся по составу и свойствам. При этом особое внимание следует обратить на строение я состав земной коры - литосферы как среды жизни и деятельности человека.

Необходимо получить представление о тепловом режиме Земли (об изменении температуры по мере увеличения глубины) и влиянии изменения этого режима на условия строительства в различных климатических зонах.

Студенту надо ознакомиться с методами определения относительного и абсолютного возраста горных пород, с помощью которых была составлена геохронологическая шкала. Студенту следует четко усвоить, что только знание геохронологической шкалы (возрастных единиц, выделяемых в ней, условных обозначений, индексов и т.д.) позволит понять геологические и инженерно-геологические карты и разрезы.

Литература: [1.с. 7-I2, 44-48]; [2.с. 8-10, 33-38]

Вопросы для самопроверки

1. Какие существуют современные представления об образовании и строении Земли?

2. Состав и строение геосфер. Объясните их взаимодействие между собой

3. Каково строение земной коры? Чем отличается океанический тип земной коры от континентального?

4. Как изменяется тепловой режим Земли по глубине и какие показатели его характеризуют?

5. Какое практическое значение имеет изучение теплового режима в приповерхностных частях земной коры?

6. Что такое абсолютный и относительный возраст горных пород и какие методы существуют для его определения?

7. На какие эры, периоды и эпохи делится история земной коры? Какова их продолжительность?

8. Какое практическое значение имеет геологическая хронология для инженерной геологии?

ТЕМА 3. Породообразующие минералы и горные породы

В строении земной коры принимают участке различные минералы и горные породы, часто очень резко отличающиеся по составу и свойствам.

Необходимо рассмотреть строение и свойства основных породообразующих минералов, от которых в значительной мере зависят и свойства пород.

Горные породы являются одним из основных факторов инженерно-геологических условий территории, определяющих возможность и экономичность строительства в изучаемом районе, поэтому на их изучение нужно обратить особое внимание.

Следует ознакомиться с классификациями минералов и горных пород, изучить условия образования различных горных пород, их минеральный состав, структуру, текстуру, формы залегания. Необходимо четко уяснить зависимость состава и свойств пород от генезиса и постгенетических процессов.

Литература: [1,с. 12-44]; [2,с. 10-33. 236-257]

Вопросы для самопроверки

1. Что называется минералами и горными породами?

2. Дайте схематическую классификацию минералов по их химическому составу.

3. По каким физическим свойствам и внешним признакам определяют минералы? Охарактеризуйте основные породообразующие минерала.

4. Как классифицируют горные породу по условиям образования?

5. Как подразделяют магматические горные породы по условиям образования и кислотности (по содержанию Si0₂)? Назовите представителей глубинных и излившихся пород и охарактеризуйте их минералогический состав, структурно-текстурные особенности, физико-механические свойства. Объясните зависимость состава и свойств пород от условий образования. Каковы формы залегания магматических пород?

6. Как образуются осадочные породы? Назовите представителей пород обломочного, химического и органогенного происхождения. Охарактеризуйте их минералогический состав, структурно-текстурные особенности, физико-механические свойства и объясните зависимость состава и свойств от происхождения пород. Каковы формы залегания осадочных пород?

7. Как образуются метаморфические горные породы? Назовите породы контактового и регионального метаморфизма и охарактеризуйте их минералогический состав, структурно-текстурные особенности и физико-механические свойства.

ТЕМА 4. Условия и физические агенты формирования морских и континентальных отложений и их генетическая классификация

При изучении этой темы необходимо ознакомиться с геологической работой ветра, рек, озер, морей, ледников. Геологическая деятельность этих процессов проявляется при разрушении горных пород, переносе продуктов, разрушения и их отложений. В результате этой деятельности возникают новые породы, которые по составу и свойствам резко отличаются от материнских и часто образуют новые формы рельефа.

Следует рассмотреть процессы выветривания (физического, химического и биологического), в результате комплексного воздействия которых на горные породы формируются элювиальные грунты, характеризующиеся, как правило, сравнительно низкой прочностью. Необходимо уяснить их роль в подготовке рыхлых продуктов разрушений горных пород, переносимых позже ветром, текучими водами и т. д.

При изучения отложений, образованных в результате геологической деятельности указанных процессов, следует особое внимание обратить на, их состав и физико-механические свойства.

Литература: [l, с. 155-205]; [2,с. 166-173, 196-217, 258-294].

Вопросы для самопроверки

1. Виды выветривания горных пород. Значение выветривания горных пород для практики строительства.

2. Охарактеризуйте мероприятия, необходимые для защиты горных пород от выветривания.

3. Как образуются делювиальные отложения? Как изменяются мощность, состав и физико-механические свойства делювиальных отложений вниз по склону?

4. Какие условия необходимы для возникновения селевых потоков? Виды селей и метода борьбы с ними. Виды пролювиальных отложений, их состав и физико-механические свойства.

5. В чем заключается геологическая деятельность рек? Как образуются речные долины? Виды аллювиальных отложений, их состав и физико-механические свойства.

6. В чем заключается геологическая работа волн, возникающих на поверхности воды? Виды морских отложений, их состав и физико-механические свойства.

7. Объясните геологическую деятельность ледников. Как образуются ледниковые и флювиогляциальные отложения? Их состав и физико-механические свойства.

ТЕМА 5. Основы структурной геологии

При изучении этого раздела, следует понять, что земная кора состоит из различных по форме, прилегающих друг к другу тел, сложенных разными горными породами. Основными структурными элементами земной коры являются платформы и геосинклинали. Студент должен четко уяснить различия в их строении и развитии.

При рассмотрении форм залегания горных пород (структурных форм) необходимо помнить, что первичные структурные формы (слой, пласт и т. д.) образуются одновременно с образованием горных пород, а вторичные - возникают в результате деформации первичных структурных форм. Особое внимание следует обратить на изучение разнообразных форм складчатых и разрывных дислокаций и влияние их на условия строительства различных сооружений.

Необходимо ознакомиться с современной классификацией трещинова-тости горных пород, методами изучения трещин.

Студент должен понять значение трещиноватости горных пород для оценки их фильтрационных, прочностных и деформационных свойств.

Литература: [1,с. 49-50, 52-62]; [2,с. 52-67].

Вопросы для самопроверки

1. Объясните различия в строении земной кори в пределах платформ и геосинклиналей.

2. Каковы формы залегания осадочных пород? Охарактеризуйте различные виды несогласий.

3. Каковы формы залеганий магматических горных пород?

4. Каковы формы залеганий метаморфических горных пород?

5. Какие основные типы складок встречаются в земной коре и их влияние на условия строительства?

6. Перечислите формы разрывных дислокации и охарактеризуйте их влияние на условия строительства в районах их развития.

7. Охарактеризуйте основные виды трещиноватости горных пород и их влияние на прочность оснований различных сооружений.

8. Какие существуют виды несогласного залегания горных пород?

ТЕМА 6. Подземные воды и их режим

Подземные воды являются как важнейшим источником водоснабжения, так и одним из факторов, определяющих инженерно-геологические условия территории. В большинстве случаев подземные воды затрудняют строительство различных сооружений. Они воздействуют непосредственно на сооружения, вызывая затопление фундаментов и коммуникаций, коррозию строительных материалов, используемых для устройства подземных частей сооружения (фундаментов). Подземные воды являются одной из причин, вызывающих такие геологические процессы, как просадки лессовых пород, пучение, оползни, карст, суффозию и т.д., в районах развития которых строительство сооружений связано со значительными трудностями.

Следует изучить виды воды, содержащиеся в грунтах в зонах аэрации и насыщения, и их влияние на физико-механические свойства горных пород.

Необходимо уяснить условия образования различных типов подземных вод и особенности их режима, причем особое внимание следует обратить на верховодку и грунтовые воды. Подземные воды первых от поверхности водоносных горизонтов чаще всего влияют на инженерно-геологические условия местности.

Следует ознакомиться с методами стационарных наблюдений за режимом подземных вод, а также с составленными на основании этих наблюдений картами гидроизогипс, гидроизопьез, гидроизобат, с помощью которых можно устанавливать направление и скорость движения подземных вод, глубину их залегания и другие параметры водоносных горизонтов.

Необходимо также рассмотреть вопросы, посвященные химическому составу подземных вод, их жесткости и агрессивности.

Литература: [1,с. 85-87, 118-134]; [2,с. 69-80, 115-117].

Вопросы для самопроверки

1. Какие виды воды находятся в грунте? Каково влияние различных видов воды на свойства грунтов?

2. Какие типы подземных вод выделяются по условиям их образования?

3. Что такое верховодка? Ее режим и влияние на условия строительства.

4. Какие воды называются грунтовыми? Объясните их образование, распространение, условия питания и влияние на условия строительства.

5. Какие межпластовые воды называются артезианскими?

6. Что такое режим подземных вод и какие факторы влияют на него? Виды и цели стационарных наблюдений за режимом подземных вод.

7. Каковы принципы составления гидрогеологических карт (гидроизогипс, гидроизопьез, гидроизобат)? Какие задачи решают с их помощью?

ТЕМА 7. Динамика подземных вод

В процессе изучения этой темы необходимо получить представление о коэффициенте фильтрации как основном показателе, характеризующим степень водопроницаемости горных пород; об основных видах и законах движения подземных вод.

Следует ознакомиться с классификацией подземных потоков и их гидродинамическими параметрами.

При изучении плоских потоков подземных вод рекомендуется рассмотреть методы подсчета расхода при горизонтальном и наклонном залеганиях водоупора. Особое внимание необходимо обратить на усвоение полевых и лабораторных методов определения коэффициента фильтрации, методов расчета водопритока как к отдельным скважинам и котлованам, так и к взаимодействующим вертикальным и горизонтальным дренам.

Литература: [l, c. 134-154]; [2,с.80-95]; [5,с. 235-264]

Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте основной закон фильтрации и напишите его математическое выражение.

2. Методы определения коэффициента фильтрация и факторы, влияющие на его величину.

3. Какие виды подземных потоков наиболее часто встречаются при гидрогеологических расчетах?

4. Как определяют расход плоского потока при горизонтальном и наклонном залеганиях водоупоров?

5. Какие скважины (колодцы) называются совершенными?

6. Что такое радиус влияния скважины?

7. Как определяется дебит совершенных скважин в безнапорных и напорных подземных водах?

8. Какие скважины называются взаимодействующими? Объясните возможность их использования для понижения уровня грунтовых вод.

9. Какие колодцы и скважины называются поглощающими и с какой целью их применяют?

ТЕМА 8. Эндогенные процессы

При изучении этой темы следует понять значение тектонических процессов в формировании крупнейших форм рельефа Земли, в возникновении землетрясений, разрывных и складчатых нарушений в массивах горных пород. Необходимо уяснить различия в строении земной коры пределах платформ и геосинклиналей и связанную с этим различную интенсивность проявления тектонических движений. При рассмотрении новейших и современных тектонических движений следует оценить их влияние на развитие геологических процессов и устойчивость сооружений.

Студент должен ознакомиться с двумя видами магматизма в земной коре и сравнить интенсивность проявления этих процессов в пределах платформ и геосинклиналей.

Студенту следует разобраться в принципах сейсмического районирования и обратить особое внимание на инженерно-геологические критерии для оценки сейсмического районирования в равнинных и горно-складчатых областях.

Литература: [1,с. 49-52, 61-78]; [2,с. 39-51, 217-235].

Вопросы для самопроверки

1. Какие движения земной коры приводят к возникновению разрывных и складчатых нарушений в ней?

2. Что такое магматизм? В каких структурных элементах земной коры он наблюдается?

3. Различия в характере тектонических движений и магматизме в различных структурах земной коры (платформах и геосинклиналях).

4. Перечислите и охарактеризуйте виды землетрясений. К каким геологическим структурам они обычно приурочены?

5. Каково воздействие продольных, поперечных и поверхностных волн на горные породы и сооружения?

6. Как определяют сейсмическое ускорение, коэффициент сейсмичности и балльность землетрясения?

7. Влияние рельефа местности, состава пород, условий залегания и обводненности их на силу землетрясения.

8. Какие мероприятия необходимы при строительстве в сейсмически активных районах?

ТЕМА 9. Экзогенные процессы

При изучении этой темы следует ознакомиться с классификацией экзогенных геологических процессов, рассмотреть зависимость их видов и интенсивности от типов пород, подземных вод, рельефа и других условий. Особое внимание следует обратить на гравитационные явления на склонах (оползни, обвалы), имеющие, как правило, катастрофический характер. Необходимо получить представление о классификации оползней, об основных факторах и поводах для их возникновения, мероприятиях по борьбе с ними.

Следует уяснить исключительно важную роль подземных вод в возникновении таких геологических процессов, как суффозия, карст, плывунность и просадки лессовых пород.

Необходимо знать, что воздействие гидродинамического давления потока подземных вод на природные склоны, борта карьеров и откосы котлованов не только уменьшает их устойчивость, но и в определенных случаях приводит к суффозии - механическому выносу потоком подземных вод мелких частиц, образованию пустот, вследствие чего еще более нарушается устойчивость склона.

При изучении карста - процесса химического растворения горних пород и образования пустот - надо особое внимание обратить на условия, факторы и различную скорость развития этого процесса в карбонатных, сульфатных и соляных породах.

Необходимо разобраться в природе плывунного состояния песчаных и глинистых грунтов.

При изучении просадочности лессовых пород наряду с выяснением природы этого явления следует особое внимание обратить на их развитие при различных видах обводнения пород, возведении сооружений, строительных работах и хозяйственном использования территорий

Надо рассмотреть как процессы, связанные с сезонным промерзанием и оттаиванием, так и специфические процессы и явления (наледи, термокарст, солифлюкация и др.), характерные для районов развития многолетней мерзлоты. Необходимо ознакомиться с особенностями строительства в этих районах.

Литература: [1,с. 205-253]; [2, с. 173-196, 295-317].

Вопросы для самопроверки

1. Что такое оползень? Основные причины, необходимые для возникновения оползней; типы оползней и мероприятия по борьбе с ними.

2. Перечислите меры борьбы с обвалами и осыпями.

3. Какие причины необходимы для возникновения суффозия? Мероприятия по борьбе с суффозией.

4. Что является причиной просадочности лессовых пород? Какие существуют методы определения просадочности лессовых пород и какими показателями она количественно оценивается? Основные мероприятия по борьбе с просадочностью лессовых пород.

5. Что такое карст? Причины возникновения и условия развития карста в различных геологических условиях.

6. Назовите причины возникновения плывунного состояния грунтов. Чем отличаются истинные плывуны от ложных? Мероприятия по борьбе с плавунами.

7. Какие характерные геологические процессы и явления происходят в областях развития многолетнемерзлых пород? Особенности их влияния на инженерные сооружения.

ТЕМА 10. Инженерно-геологические процессы и явления

При изучении этого раздела, прежде всего, студент должен ясно представлять, что к инженерно-геологическим процессам относят геологические процессы, связанные с инженерной деятельностью человека. Необходимо ознакомиться с классификацией инженерно-геологических процессов и особенно внимательно остановиться на существенном отличии этих процессов от природных геологических процессов, выражающемся в их более быстром протекании во времени и большей интенсивности.

Студент должен детально рассмотреть такие часто встречающиеся при промышленном и гражданском строительстве инженерно-геологические процессы, как уплотнение грунта в основании сооружений; просадочные явления в лессовых породах вследствие утечек воды из водопроводов, канализации и т.д.; мерзлотных деформаций пород в основании сооружений и другие.

Следует четко усвоить, что для нормальной эксплуатации и сохранности сооружений, необходим правильный количественный прогноз возможного развития инженерно-геологических процессов и что недоучет влияния этих процессов крайне опасен и очень часто вызывает разрушение сооружений. Студенту необходимо ознакомиться с существующими современными мероприятиями, исключающими или уменьшающими вредные воздействия инженерно-геологических процессов при строительстве и эксплуатация различных сооружений.

Литература: [1,c. I55-I56, 197-201, 233-241, 251-253], [2,с. 212-217,295-318].

Вопросы для самопроверки

1. Объясните различия между геологическими и инженерно-геологическими процессами.

2. Уплотнение пород в основании сооружений. Мероприятия по улучшению прочностных свойств слабых пород.

3. От каких факторов зависит скорость переработки берегов водохранилищ? Мероприятия по борьбе с этим инженерно-геологическим процессом.

4. Сдвижение горных пород при подземных работах. Влияние геологического строения на развитие этого процесса. Основные методы борьбы с сдвижением горных пород.

5. Мерзлотные деформации пород в основании сооружений и мероприятия по борьбе с ними.

ТЕМА 11. Инженерно-геологические изыскания для промышленных и гражданских сооружений

Основной задачей инженерно-геологических исследований для промышленного и гражданского строительства является получение информации об инженерно-геологических условиях территории, к которым относятся: рельеф, породы и их свойства, подземные воды, геологические и инженерно-геологические процессы и явления, а также прогноз изменения этих условий под влиянием инженерной деятельности человека.

Инженерно-геологические исследования проводятся последовательно, в соответствии со стадией проектирования. Детальность исследований возрастает при переходе от одной стадии к другой, изменяются и методы инженерно-геологических исследований.

Студенту следует ознакомиться с основными этапами организации съемки: подготовительным, полевым и камеральным, главными задачами, которые решаются на каждом этапе, а также методами производства инженерно-геологической съемки. Важно уяснить, что состав и объем инженерно-геологических исследований зависит от сложности инженерно-геологических условий, стадии проектирования, степени изученности района и других факторов.

Студенту необходимо ознакомиться с принципами составления инженерно-геологических карт и разрезов, с основными видами инженерно-геологических карт, а также усвоить основы инженерно-геологической экспертизы.

Литература: [1,с. 254-260, 274-290]; [2,с. 319-323,336-339].

Вопросы для самопроверки

1. Какие виды работ входят в состав инженерно-геологических исследований? Какие данные необходимо получить в результате этих исследований?

2. Что такое инженерно-геологическая съемка? Какие задачи решаются при ее проведении?

3. Назовите основные точки наблюдений при инженерно-геологической съемке.

4. Какие разведочные работы проводятся при инженерно-геологической съемке?

5. Объясните методику составления инженерно-геологических карт и охарактеризуйте основные виды этих карт.

6. Как влияет сложность инженерно-геологических условий местности на состав и объем инженерно-геологических исследований?

7. Для чего проводят инженерно-геологическую экспертизу?

ТЕМА 12. Разведочные работы

Разведочные работы относятся к основным видам инженерно-геологических исследований. Они выполняются на всех стадиях инженерных изысканий, но наиболее широко применяются на стадии детальных исследований при обосновании технических проектов сооружений.

Необходимо ознакомиться с основными методами разведки, применяемыми при инженерно-геологических исследованиях: геофизические методы разведки, горные работы и разведочное бурение с инженерно-геологическими целями, опытно-фильтрационными работами, определение деформационных и прочностных свойств горных пород в условиях естественного залегания, лабораторно-экспериментальные исследования состава. и физико-механических свойств образцов горных пород.

Студент должен четко усвоить, что хотя все методы разведки на изысканиях применяются комплексно, но на разных стадиях проектирования сооружений масштабы их использования резко изменяются. Поэтому студенту необходимо знать возможность и эффективность применения того или иного метода в зависимости от стадии изысканий, инженерно-геологических условий изучаемого района и конкретного вида сооружения.

При изучении этой темы следует ознакомиться с задачами, которые решаются при поиске и разведке месторождений нерудных полезных ископаемых, а также с классификацией месторождений полезных ископаемых и методами подсчета запасов естественных строительных материалов.

Литература: [1,с. 260-274, 290-293]; [2,с. 323-328, 330-335].

Вопросы для самопроверки

1. Виды разведочных работ, применяемых при инженерно-геологических исследованиях; их задачи и объем на различных стадиях исследования.

2. Какие геофизические методы применяется при инженерно-геологических исследованиях? Объясните возможности их использования и задачи, которые решаются с их помощью.

3. Какие виды бурения применяется при инженерно-геологических исследованиях? Как производят отбор образцов горных пород при различных видах бурения?

4. На каких стадиях исследования выполняются опытные полевые работы?

5. С какой целью применяется опытно-фильтрационные работы при инженерно-геологических исследованиях?

6. Охарактеризуйте основные полевые методы, применяемые для определения прочностных и деформационных свойств горных пород.

7. Какие горные выработки проходят при инженерно-геологических исследованиях? Охарактеризуйте возможности их использования и задачи, которые решаются с их помощью.

8. Охарактеризуйте цели и задачи лабораторно-экспериментального изучения состава и физико-механических свойств горных пород на различиях стадиях проектирования.

Контрольная работа

Предусмотренную учебным планом контрольную работу выполняют в процессе усвоения теоретической части курса. Номер варианта контрольной работы студент выбирает в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки (если эта цифра – 0, то студент выполняет 10 вариант). Контрольная работа должна быть написана разборчиво и содержать четкие, исчерпывающие ответы на все поставленные в ней вопросы, причем последовательность ответов должна соответствовать последовательности вопросов. В необходимых случаях ответы должны сопровождаться поясняющими их схематическими рисунками и чертежами. Выполненную контрольную работу передают на кафедру кадастра и геоинженерии КубГТУ для рецензирования.

Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 66; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!