Задание 1

Задание 1

Составить характеристики свойств горных пород, взятых из табл. 1 и их породообразующих минералов в соответствии с но­мером варианта. Характеристики горных пород представляются в виде таблицы, составленной по форме 1, а характеристики ми­нералов - в виде таблицы, составленной по форме 2.

Таблица 1

Номер варианта	Порода
10	Андезит, гипс, кварцит

Форма 1

Порода	Тип (по происхождению)	Группа (по происхождению)	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышленности и строительстве
Кварцит	силикатные	кварцы	Динасовые кварциты должны содержать 96-99% SiO2, при незначительном количестве флюсующих веществ, особенно глинозема и шелочей; окислы железа несколько менее вредны. В отношении минералогического состава и структуры лучшими для динаса являются кварциты, содержащие большое количество амрфной кремнекислоты. Среди кристаллически-зернистых (метаморфических) кварцитов лучшие результаты в динасовом производстве дают кварциты, сложенные из зёрен кварпа с волнистым (облачным) погасанием.	от мелко-, тонкозернистой до скрытокристаллической	однородная, иногда полосчатая, реже узорчатая	Различная, в основном	очень прочный, твердый (царапает стекло с характерным треском)	отсутствие реакции с соляной кислотой при высокой твердости – отличие от кристаллических мраморов, некристаллических известняков и доломитов	представляют собой массивы размерами до нескольких км кислых интрузивных пород	Кварциты применяется в незначительном количестве как строительный камень и как кислотоупорный материал; главное же применение он находит в качестве сырья для производства кислого огнеупорного кирпича - динаса.

Порода	Тип	Группа	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышленности и строительстве
Андезит	Магматическая порода	плотная эффузивная горная порода	Андезиты содержат плагиоклазы, роговую обманку, некоторые пироксены и биотит.	Неполнокристаллическая (порфировая), мелкозернистая. Для основной массы характерна пилотакситовая структура, образованная субпараллельными лейстами плагиоклаза. .неполнокристаллическая или стекловатая	Плотная или пористая, часто флюидальная. . массивная или пористая	порода серого или желтовато-серого цвета	Андезиты, содержащие в своем составе большое количество роговой обманки или пироксенов, отличаются более высокими техническими качествами, чем биотитсодержащие разности	Очень слабой реакцией с соляной кислотой	образуются из лавы – магмы, вылившейся на земную поверхность или под воду. Вулканические потоки и экструзивные купола.	Андезиты применяют в качестве кислотостойкого материала – облицовочных изделий, в виде щебня для кислотоупорного бетона

Порода	Тип (по происхождению)	Группа (по происхождению)	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышленности и строительстве
Гипс	Типичный осадочный материал	минерал из класса сульфатов.	По составу CaSO4•2H2O. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром.	Блеск стеклянный или шелковистый (у волокнистых разностей), спайность весьма совершенная в одном направлении (расщепляется на тонкие пластинки). Волокнистые разности дают занозистый излом. Черта белая. Система моноклинная.	. Текстура — массивная.	Цвет белый, серый, иногда красноватый	Плотность — 2,3 г/см³, твёрдость по шкале Мооса — 2	Такие породы соляная кислота хорошо растворяет	Встречается гипс в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс; в виде бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. В почвах аридной зоны формируются новообразования гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы» и т. д.	Волокнистый гипс (селенит) используют для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине. Используется для получения строительного гипса, высокопрочного гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.

Задание 2

Составить описание геологических процессов и явлений, приведенных в табл. 2, рассмотреть:

• причины образования процессов и явлений, стадии их протекания, специфические черты и особенности;

• условия строительства в районах, подверженных данным процессам;

инженерно-геологическое значение этих процессов, мероприятия, устраняющие их вредное влияние на условия строительства и эксплуатации сооружений

Таблица 2

Номер варианта	Геологические процессы и явления
10	Плывуны

Ответ:

Плыву́н — насыщенный водой грунт (обычно пески или супеси), который способен разжижаться под механическим воздействием на него, при вскрытии их котлованами и другими выработками.

Часто плывунные свойства проявляют пылеватые пески и супеси, содержащие в большом количестве очень мелкие (глинистые и коллоидные) частицы, которые начинают играть роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта. Вследствие наличия глинистых и более мелких колоидных частиц эти грунты обладают гидрофильными свойствами и слабо отдают воду. Даже при небольшом гидравлическом градиенте они переходят в плывунное состояние и перемещаются с водой в выработки. Коэффициент фильтрации таких грунтов обычно менее 0,5 м3/сут.

При промерзании истинный плывун подвергается сильному пучению, слабо фильтрует воду. При высыхании приобретает связность. В образовании истинных плывунов большую роль играют микроорганизмы.

Ложный плывун - мелкий пористый песок, поскольку пласт находится на глубине, вода в порах плывуна находится под давлением больше атмосферного. При вскрытии, пласт обнажается, а вода под давлением попадает в котлован и выносит с собой песок. Плывунное свойства грунтов проявляются при наличии гидродинамического давления в подземной воде, возникающего вследствие развития гидравлического градиента. Гидравлический градиент возникает при вскрытии водоносных горизонтов.

"Плывун, это насыщенный водой грунт, способный растекаться и оплывать. Плывунами могут быть несвязные или малосвязные супеси, мелкозернистые и пылеватые рыхлые пески, а также грунты, содержащие коллоидные частицы размером менее 0,001 мм, которые выполняют роль смазки. Плывун, имеющий коллоидные частицы, называют истинным (по классификации советского учёного , 1935), в отличие от ложного плывуна, свойства которого проявляются только при значительном гидродинамическом давлении фильтрующейся через него воды. Истинный плывун подвергается сильному пучению при промерзании, слабо фильтрует воду, высыхая, приобретает связность, в его образовании большую роль играют микроорганизмы.

Природа плывунов, на сегодняшний день, неизвестна. По крайней мере, если судить по обилию гипотез по этому поводу. Существует даже гипотеза техногенного, грибкового их происхождения. Так, некоторыми учеными высказывается утверждение, заключающееся в том, что причиной формирования плывунов являются утечки нечистот из канализационных систем. Но против этого свидетельствует тот факт, что плывуны встречаются и в таких местах, где нет никаких следов человеческой деятельности.

По своему проявлению плывун - это загерметизированный самой Природой объем, внутри которого находится под давлением водонасыщенный мельчайший песок, почти что ил. Наличие плывунов в значительной степени определяет характер взаимодействия инженерных сооружений с грунтом. Дом может стоять на плывуне и при этом не испытывать никаких неудобств. Неприятности начинаются, когда нарушается герметичность плывуна. Эффект при этом будет такой же, как если сидеть на надутой камере, которую вдруг кто-то проткнет".

Проф. разделил плывуны на две категории:

1) истинные плывуны, у которых проявление плывунных свойств зависит не только от гидрогеологического режима, но и от структурных признаков грунта (наличие ультраколлоидов и т. д.);

2) псевдоплывуны, представляющие собой обыкновенные тонкозернистые пески или другие виды грунтов, у которых появление плывунных свойств зависит от гидрогеологического режима.

Говоря о категориях плывунов, нужно помнить, что истинные плывуны — это свойство некоторых тиксотропных грунтов, а псевдоплывуны — это состояние для многих грунтов.

Признаками, указывающими на склонность грунта переходить в плывунное состояние, являются высокая пористость (43—45%) и механический состав, в котором две преобладающие фракции резко отличаются по величине диаметра частиц.

Иловато-плывунным грунтам присуще тиксотропное преобразование, т. е. разжижение при действии внешней нагрузки на грунт с нарушением структурных связей и превращение их в первоначальное структурообразование после прекращения этого воздействия.

Задание 3

Описать виды воды в грунтах: Механическое, радиоактивное и тепловое загрязнение.

Ответ:

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

Механическое загрязнение. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчеркивают многие ученые, круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды будут неэффективными.

Тепловое загрязнение. Наиболее масштабное однократное употребление воды - производство электроэнергии, где она используется главным образом для охлаждения и конденсации пара, вырабатываемого турбинами тепловых электростанций. При этом вода нагревается в среднем на 7° С, после чего сбрасывается непосредственно в реки и озера, являясь основным источником дополнительного тепла, который называют "тепловым загрязнением". Против употребления этого термина имеются возражения, поскольку повышение температуры воды иногда приводит к благоприятным экологическим последствиям.

Тепловым загрязнением условно можно назвать повышение температуры подземных вод, происходящее по тем или иным причинам при эксплуатации водозабора. Температура вод может возрасти вследствие привлечения более нагретых поверхностных вод (из рек, озер и т. п.), особенно если водозабор расположен вблизи водоема, а водоносный горизонт сложен хорошо проницаемыми отложениями (трещиноватыми скальными породами или галечниками). Повышение температуры подземных вод возникает также на участке сброса в поглощающие скважины отработанных тепловых технологических сточных вод.

Тепловое загрязнение подземных вод возникает на участках прудов-охладителей нагретых промышленных вод, при сбросе в скважины нагретых вод из систем кондиционирования, а также на участках, где береговые водозаборы используют речные воды с повышенной температурой из-за сброса в реку горячих сточных вод.

Радиоактивное загрязнение.

Радиоактивное загрязнение подземных вод ураном, радием, стронцием, цезием и другими элементами в основном является следствием ядерных взрывов, поступления сточных вод с предприятий, добывающих или использующих радиоактивные вещества.

Радиоактивные изотопы, или радионуклиды (радиоактивные формы химических элементов), также аккумулируются внутри пищевых цепей, так как являются устойчивыми по своей природе. В процессе радиоактивного распада ядра атомов радиоизотопов испускают элементарные частицы и электромагнитное излучение. Этот процесс начинается одновременно с формированием радиоактивного химического элемента и продолжается до тех пор, пока все его атомы не трансформируются под воздействием радиации в атомы других элементов. Каждый радиоизотоп характеризуется определенным периодом полураспада - временем, за которое число атомов в любом его образце уменьшается вдвое. Поскольку период полураспада многих радиоактивных изотопов весьма значителен (например, миллионы лет), их постоянное излучение может в конце концов привести к ужасным последствиям для живых организмов, населяющих водоемы, в которые сбрасываются жидкие радиоактивные отходы. Известно, что радиация разрушает ткани растений и животных, приводит к генетическим мутациям, бесплодию, а при достаточно высоких дозах - к гибели. Механизм воздействия радиации на живые организмы до сих пор окончательно не выяснен, отсутствуют и эффективные способы смягчения или предотвращения негативных последствий. Но известно, что радиация накапливается, т. е. повторяющееся облучение малыми дозами может в конечном счете действовать так же, как и однократное сильное облучение.

Влияние токсичных металлов. Такие токсичные металлы, как ртуть, мышьяк, кадмий и свинец, тоже обладают кумулятивным эффектом. Результат их накопления небольшими дозами может быть таким же, как и при получении однократной большой дозы. Ртуть, содержащаяся в промышленных стоках, осаждается в донных илистых отложениях в реках и озерах. Обитающие в илах анаэробные бактерии перерабатывают ее в ядовитые формы (например, метилртуть), которые могут приводить к серьезным поражениям нервной системы и мозга животных и человека, а также вызывать генетические мутации. Метилртуть - летучее вещество, выделяющееся из донных осадков, а затем вместе с водой попадающее в организм рыбы и накапливающееся в ее тканях. Несмотря на то что рыбы не погибают, человек, съевший такую зараженную рыбу, может отравиться и даже умереть. Другим хорошо известным ядом, поступающим в растворенном виде в водотоки, является мышьяк. Он был обнаружен в малых, но вполне измеримых количествах в моющих средствах, содержащих водорастворимые ферменты и фосфаты, и красителях, предназначенных для окрашивания косметических салфеток и туалетной бумаги. С промышленными стоками в акватории попадают также свинец (используемый в производстве металлических изделий, аккумуляторных батарей, красок, стекла, бензина и инсектицидов) и кадмий (используемый главным образом в производстве аккумуляторных батарей).