Инженерная геология и гидрогеология (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию РФ

Волжский институт строительства и технологий

(филиал)

Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета

Кафедра «Городское строительство и хозяйство»

Инженерная геология

и гидрогеология

Методические указания для выполнения

лабораторных и контрольных работ по дисциплине

«Инженерная геология и гидрогеология»

Волжский 2007

УДК 621.131.1

Инженерная геология и гидрогеология : методические указания для выполнения лабораторных и контрольных работ по дисциплине «Инженерная геология и гидрогеология» / ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ ; [cост. ]. – Волжский : ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, 2007. –  24 с.

Методические указания рассчитаны на выполнение лабораторных и контрольной работ, предусмотренных программой курса «Инженерная геология и гидрогеология».

Для студентов 2 и 3 курсов очной и заочной форм обучения специальностей 290300 «Промышленное и гражданское строительство», 290500 «Городское строительство и хозяйство».

Табл. 20  Библиогр. 6 назв.

ВВЕДЕНИЕ

При изучении курса «Инженерная геология и гидрогеология» необходимо знать, что инженерная геология и гидрогеология являются частью геологии – науки о Земле, о геологической среде, её использовании и охране в связи с деятельностью человека.

Нужно также знать о задачах инженерной геологии и гидрогеологии, заключающихся в изучении природных условий, влияющих на возведение  объектов, в изучении гидрогеологической обстановки, существующих и прогнозируемых инженерно-геологических процессов, измененяющихся во времени.

При изучении дисциплины будущий инженер должен ознакомиться с особенностями воздействия природных условий на строительство и эксплуатацию различных объектов водопровода и канализации, влиянием геологических и гидрогеологических факторов на эти сооружения, с изменением природных условий при эксплуатации сооружений.

По курсу предусмотрено выполнение четырех лабораторных работ и одной контрольной работы.

Работы проводятся по разделам с последующей проверкой усвоенного материала посредством ответов на вопросы, приведенные в настоящих методических указаниях.

Контрольная работа, предусмотренная учебным планом, выполняется в процессе изучения теоретического курса по инженерной геологии и гидрогеологии. Студентом выполняется один из десяти вариантов контрольной работы в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки.

Ответы сопровождаются графическими приложениями с соблюдением размеров и масштабов.

При построении разрезов следует соблюдать принятые условные обозначения.

1 Основы ИНЖЕНЕРНОЙ геологии

1.1 Строение и физические свойства Земли

Земля – сложное тело, состоящее из геосфер, состав и свойства которых различны. Следует уделить внимание изучению условий образования, особенностям строения и состава земной коры – основного объекта инженерной деятельности человека, иметь представление о методах изучения возраста Земли и горных пород, об изменении теплового режима Земли.

Литература: [I, с.7 – 12, 44 – 48], [2, с.5 – 24, 25 – 30, 33 – 38].

Вопросы для самопроверки

1 Каковы состав и строение геосфер? Объясните их взаимосвязь.

2 Строение земной коры. Отличие океанического типа земной коры от континентального.

3 Строение Земли. Литосфера, мантия, ядро. Как с возрастанием глубины изменяются плотность, температура, давление, сила тяжести?

4 Какое практическое значение имеет изучение теплового режима приповерхностных частей земли?

5 Относительный и абсолютный возраст Земли. Методы его определения.

6 Геохронологическая шкала. Эры, периоды и эпохи истории земной коры.

7 Практическое значение геохронологии для инженерной геологии.

1.2 Минералы и горные породы

Земная кора слагается горными породами, состоящими из минералов. Те и другие отличаются друг от друга по физическим свойствам и химическому составу.

Горные породы являются объектом деятельности человека, поскольку в строительном деле они рассматриваются как основания для зданий и сооружений и как вместилища подземных вод и строительные материалы, в связи с чем их изучение является очень важным.

Нужно знать, что генетически горные породы подразделяются на магматические, осадочные и метаморфические, строительные свойства которых различны. Кроме того, существует подразделение горных пород по инженерно-геологической характеристике на скальные и нескальные с более детальным их расчленением.

Необходимо ознакомиться с такими важными свойствами горных пород, как структура, текстура, зависимость состава и свойств от генетических и постгенетических процессов.

Литература: [1, с.12 – 41], [2, с.68 – 83].

Вопросы для самопроверки

1 Что называется минералом и горной породой?

2 Какие физические свойства и внешние признаки характеризуют минералы? Какие породообразующие минералы вы знаете?

3 Как по условиям образования классифицируются горные породы?

4 Магматические горные породы. Охарактеризуйте представителей глубинных и излившихся пород (минералогический состав, структурно-текстурные особенности, физико-механические свойства, условия залегания, строительные особенности).

5 Как образуются осадочные горные породы? Представители пород обломочного, химического и органического происхождения (минералоги-ческий состав, структурно-текстурные особенности, физико-механические свойства). Формы залегания осадочных пород, строительные свойства.

6 Происхождение метаморфических пород. Контактный, региональный динамометаморфизм. Структурно-текстурные особенности, физико-механические свойства. Условия строительства на метаморфических породах.

2 ОСНОВЫ ГИДРОГЕОЛОГИИ

2.1 Виды воды в грунтах

Необходимо иметь представление о физическом состоянии влаги в горных породах (грунтах). Для этого важно познакомиться с классификацией, предложенной и дополненной в результате последовавших исследований.

Следует знать:

- почему исследование физически связной воды представляет большое значение, и в какой зависимости находится количественное содержание этой воды от физико-геологических параметров грунтов;

- от чего зависит содержание свободной воды;

- в какой зависимости находится количественное содержание свободной воды и как она используется в процессе инженерной деятельности человека.

Литература: [2, с.139 – 141].

Вопросы для самопроверки

1 В каких видах может существовать вода в грунтах?

2 Что такое максимальная гигроскопичность и максимальная молекулярная влагоемкость грунта?

3 В чем отличие связной воды от свободной? Практическое значение связной воды.

4 Что такое водоотдача грунтов и как её определяют?

2.2 Подземные воды, условия их происхождения

и залегания в земной коре

Подземные воды используются повсеместно в народном хозяйстве как источник водоснабжения и, с другой стороны, являются определяющими инженерно-геологическими условиями района строительства.

Наряду с положительным значением вода также играет отрицательную роль, ухудшая свойства грунтов, вызывая затопление фундаментов и подземных коммуникаций, корродируя строительные материалы и конструкции.

Подземные воды вызывают ряд геологических процессов, осложняющих строительство: набухание, просадочность, оползни, суффозию, пучение и так далее.

Необходимо изучить:

типы подземных вод, условия их залегания в зонах аэрации и насыщения; режим подземных вод, факторы, влияющие на него; напорные и безнапорные воды; химический состав и физические свойства подземных вод, классификации по различным признакам; жесткость и различные проявления агрессивности подземных вод.

Литература: [1, с.85 – 87], [2, с.142 – 156].

Вопросы для самопроверки

1 Виды подземных вод по условиям их образования.

2 Какие воды называются грунтовыми? Их распространение, условия залегания и питания. Влияние грунтовых вод на условия строительства и эксплуатацию сооружений. Их значение в качестве источника водоснабжения.

3 Что такое верховодка? В каких случаях она образовывается? В чем её отличительные особенности, влияющие на строительство и эксплуатацию сооружений?

4 Что такое артезианские воды?

5 Что такое статический, пьезометрический и динамический уровни подземных вод?

6 Режим подземных вод и факторы, влияющие на его изменение. Как и для каких целей осуществляют стационарные режимные наблюдения за режимом подземных вод?

7 Физические свойства и химический состав подземных вод.

8 Виды агрессивности вод и их воздействие на строительные материалы.

2.3 Динамика подземных вод

Для решения многих важных практических задач (строительство промышленных и гражданских сооружений и т. д.), необходимо знать основные законы движения подземных вод, иметь понятие о действительной и кажущейся скорости потока, коэффициенте фильтрации. Обратить внимание на методы расчета водопритока к скважинам, дренам, на методы расхода плоских потоков с различным положением водоупора (горизонтальным, наклонным), о методах расчета поглотительной способности призабойных зон.

Следует понять принципы составления гидрогеологических карт (гидроизогипс), позволяющих определять направление и скорость движения подземных вод, глубину их залегания.

Литература: [1, с.134 – 154], [2, с.157 – 169].

Вопросы для самопроверки

1 Охарактеризуйте виды движения подземных вод.

2 Основной закон фильтрации. Его математическое выражение.

3 Что такое кажущаяся и действительная скорости подземных вод, в чем их отличие и как они определяются?

4 Коэффициент фильтрации и факторы, влияющие на его величину.

5 Какие виды подземных потоков чаще всего встречаются?

6 Как определяется расход плоского потока при горизонтальном и наклонном залегании водоупора?

7 Какие скважины (колодцы) называются совершенными?

8 Что такое радиус влияния?

9 Какие скважины называются взаимодействующими, поглощающими? С какой целью их используют?

10 Каковы принципы построения карт гидроизогипс? Для каких целей их составляют?

3 ОСНОВЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГЕОЛОГИИ

3.1 Эндогенные процессы

Эндогенные процессы связаны с внутренними силами Земли и выражаются в тектонических движениях, землетрясениях, вулканических явлениях.