Общее понятие о науке инж. геология – гидрология.

Общее понятие о науке инж. геология – гидрология.

Геология — наука о Земле, ее строении, составе, истории развития и процессах, происходящих в ней. Основным объектом изучения геологии является литосфера, или земная кора.

В настоящее время геология является комплексной наукой, состоящей из многочисленных самостоятельных дисциплин. Это кристаллография — учение о кристаллах и кристаллическом строении вещества; минералогия— наука о минералах; петрография — наука о горных породах; гидрогеология — наука о подземных водах; геоморфология— наука о развитии рельефа земной поверхности и др.

В последние десятилетия широкое развитие получила инженерная геология — наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород в связи с инженерно-строительной деятельностью чел.

Инженерная геология изучает природную геологическую обста­новку местности до начала строительства, а также определяет изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружении. Инженерная геология может решать самые сложные задачи при строительстве любых инженерных сооружений.

В ее состав входят следующие специальные дисциплины: 1)грунто­ведение— учение о грунтах, 2)механика грунтов —паука об устой­чивости и прочности грунтов, 3)учение о геологических процессах, 4)специальная инженерная геология (строительная, дорожная, военная), 5)инженерная гидрогеология. В последнее время самостоятельной отраслью стало мерзлотоведение, широкое развитие получило лёссоведение, которое также в перспективе может стать самостоятельной дисциплиной, интенсивно развивается морская инженерная геология и др.

Гидрогеология – наука о подземных водах, о их происхождении, составе и св-вах, закономерностей движения, условиях залегания и распространения в земной коре. Разделы гидрогеологии.

1.Общая гидрогеология 2.Динамика подземных вод 3.гидробиохимия (структура, хим.состав воды) 4.геология гидрогеологических изысканий (определение запасов, качеств воды)

Зем в мир пространстве. Основ гипотезы о происхожд зем.

Солнечная система состоит из небесных тел разнообразны по своим свойствам. В нее входят: солнце, 9 планет в том числе и земля, 10 тыс малых планет, комет и множество метеоритных тел.

В 40-х годах 20 века советский ученый О.Ю. Шмидт выдвинул гипотезу происхождения планет солнечной системы, в том числе и земли, согласно которой солнце на своем пути пересекло и захватило одно из пылевых скоплений галактики, поэтому планеты образовались из холодных твердых частиц. Земля сначала была холодной. Разогрев ее начался, когда она достигла больших размеров, в результате распада радиоактивных веществ. Ядро земли приобрело пластичное состояние, которое в конечном счете и обусловила перераспределение вещества на планете: более плотное вещество сосредотачивалось ближе к центру, более легкое к периферии. Это перераспределение продолж до сих пор, о чем свидетельствует тектонические процессы.

Существуют еще одна гипотеза Фесенкова, по которой принято считать, что в недрах солнца протекают ядерные процессы, которые в какой-то период привели к быстрому сжатию и увеличению скорости вращения солнца. При этом образовался длинный выступ, который потом оторвался и распался на отдельные планеты.

 

Сведение о земле. Строение земли.

Возраст земли состовляет 4,5-5 млрд лет. Представляет собой шар сплюстнутый у полюсов – элипсоид. Экватариальный радиус состовляет 6378,245 км, полярный 6356,863 км.

На основании данных изучения землетрясе­ний, определения массы и плотности Земли считают, что наша пла­нета имеет концентрическое строение и состоит из ядра и оболо­чек-— промежуточной, перидотитовой и литосферы. На поверхности Земли находится водная оболочка (гидросфера), биосфера (сфера жизнедеятельности организмов) и атмосфера — газовая оболочка. Плотность оболочек скачкообразно возрастает в направ­лении к ядру.

Ядро Земли, предположительно, имеет силикатный состав с большим содержанием железа. Радиус ядра составляет около 3500 км, плотность достигает 9—11 г/см^г. Большая -плотность ядра объясняется тем, что его вещество находится под очень высоким давлением и приобрело плотность металлов. По современным пред­ставлениям температура ядра колеблется в пределах 2000—2500°, а давление составляет около 3,5 млн. ат.

Промежуточная оболочка имеет плотность 5,3—6,5 г/см³. Грани­цей ее распространения являются глубины от 900 до 2900 км. В сосоставе значительную роль должны играть кремний, железо, маг­ний, никель.

На промежуточной оболочке залегает мантия Земли, состоящая из ультраосновных пород с плотностью 3,3—4,5 г/см³. В этой оболочке преобладают кремний и магний. Ее верхняя часть очень активна, содержит расплавленные массы. Здесь зарождаются сейсмические и вулканические явления, горообразова­тельные процессы.

Наружная часть Земли до глубины 50—70 км представлена обо­лочкой, называемой литосферой. В пределах материков она более мощная, в пределах океанов — менее. Литосферу часто называют «земной корой». Эта часть Земли наиболее изучена, так как явля­ется источником минерального сырья.

Литосфера состоит из разнообразных горных пород и минералов с плотностью в среднем 2,7—2,8 г/см³.

Геосфера земли.

Между атмосферой, гидросферой, биосферой и литосферой су­ществует постоянное взаимодействие, что существенно сказывается на составе и строении литосферы.

Большую роль в геологических процессах на Земле играет гид­росфера— водная оболочка (океаны, моря, реки, озера, материко­вые льды). Гидросфера не образует сплошного слоя и покрывает земную поверхность на 70,8%. Средняя мощность ее около 3,80 км, наибольшая — свыше 11 км (11 521 м — Марианская впадина в Ти­хом океане).

Температура воды в океане меняется не только в зависимости от широты местности (близость к полюсам или экватору), но и от глу­бины океана. Самая высокая температура воды в верхнем слое отмечена в Персидском заливе (+ 35,6° С), а наиболее низкая — в Северном Ледовитом океане (—2,8°С).

Соленость (средняя) морской воды равна 3,5% (35 г/л). В мор­ской воде содержится, кроме хлоридов, сульфатов и карбонатов, йод, фтор, фосфор, рубидий, цезий, золото и др.

Биосфера, или сфера жизнедеятельности организмов, связана с поверхностью Земли. Биосфера находится в постоянном взаимодей­ствии с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Атмосфера, или газовая оболочка, окружает Землю слоем в 3000 км. Она состоит из трех оболочек: тропосферы, стратосферы и ионосферы.

Тропосфера — приземной слой атмосферы мощностью от 6 км —18 км. В тропосфере содержится почти 9/10 всей массы газов атмосферы. В ее состав входят азот, кислород, аргон, углекислота и другие газы, а также почти весь водяной пар.

Стратосфера — следующий за тропосферой слой, распростра­няющийся до высоты 80—90 км. Присутствие озона на высоте 30— 55 км обусловливает повышение температуры до +50° С, но на вы­соте 80—90 км она снова понижается до —60—90° С.

Ионосфера — верхняя часть атмосферы, переходящая на высоте 3000 км в межпланетное пространство. Ионосфера имеет весьма малую плотность и высокую ионизацию составляющих ее газов. На высоте 220 км зафиксировано повышение температуры до несколь­ких сот градусов.

Тепловой режим Земли.

Земля имеет два источника тепла: от солнечной радиации (99,5%) и энергии, освобождающейся в про­цессе распада радиоактивных веществ в недрах планеты. Влияние двух источников тепла обусловливает сложный характер изменений температуры в толщах горных пород.

В верхней части земной коры выделяют три температурные зо­ны: I — сезонных колебаний, II—постоянной температуры и III-нарастания температур (рис. 2). Изменение температур в зоне I определяется климатическими условиями местности. Для средних широт характерна кривая а (летний период) и кривая б (зимний период). Общая мощность зоны I достигает 12—15 м. В зимний пе­риод образуется подзона 1А,где температура опускается ниже нуля градусов. Мощностьподзоны Iа, или иначе говоря глубины про­мерзания, зависит от климата, типа горных пород и других факто­ров и колеблется от нескольких сантиметров до 2 м и более.

В районах с умеренно теплым климатом зона I характеризуется только кривой а. По мере углубления в недра Земли влияние су­точных и сезонных колебаний температур уменьшается и на глуби­не примерно 15—40 м находится зона постоянной температуры.

В пределах зоны III температура с глубиной возрастает. Вели­чина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называет­ся геотермическим градиентом, а глубина, при которой температура повышается на один градус, называется геотермической ступенью. Средняя величина этой ступени составляет 33 м.

Сведенья о минералы

Минералы — это природные тела, имеющие определенныйхими­ческий состав и физические свойства, образующиеся в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. Боль­шинство минералов твердые, но встречаются также жидкие и газо­образные.

В земной коре минералы встречаются самостоятельно, но чаще в составе горных пород. Они в известной степени определяют физи­ко-механические свойства горных пород, поэтому с этой точки зре­ния представляют наибольший интерес для инженерной геологии.

В земной коре содержится более 7000 минералов и их разновид­ностей, но большинство из них встречается редко и лишь около ста минералов встречаются наиболее часто, входя в состав главнейших горных пород. Эти минералы называют породообразующими.

Помимо природных минералов, техника создала много искусст­венных, большинство из которых в природе не встречаются.

Каждый минерал обладает определенным химическим составом, имеет определенное внутреннее строение, какие-либо особые внеш­ние признаки и характеризуется присущим ему свойством. Все это обусловливается теми процессами, при которых рождаются мине­ралы.

Минералы образуются в результате разнообразных геологичес­ких процессов. Каждый минерал может существовать в природе лишь при определенных условиях, из которых главнейшее значение имеют температура и давление. При изменении этих условий мине­ральное тело либо разрушается, либо видоизменяется.

Условия, в которых образуются минералы в природе, отличают­ся большим разнообразием и сложностью. Приближенно эти усло­вия можно разделить на три процесса: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Происхождение минералов.

Минералы — это природные тела, имеющие определенныйхими­ческий состав и физические свойства, образующиеся в результате физико-химических процессов, в земле. Боль­шинство минералов твердые, но встречаются также жидкие и газо­образные. Всего 7тыс видов. Все минералы делятся по происхождению на 3 группы:

Эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и про­текает в ее недрах. Минералы рождаются из магмы — силикатного огненно-жидкого расплава. Магма по мере понижения t кристаллизуется, затвердевает. Таким путем образуются кварц, силикаты и другие минеральные образования. Харак­терной особенностью этого процесса является высокая t и давление. Минералы образуются плотные, с большой твердо­стью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.

Экзогенный процесс свойствен поверхности земной коры, где протекают сложные явления взаимодействия литосферы с гидро­сферой, атмосферой и биосферой. В этом процессе минералы обра­зуются на суше, а также путем выпадения их из водных р-ров (озер, морей и др). В первом случае их образование связано с процессом выветривания, т. е. с разрушительным воздействием во­ды, кислорода, колебаний t и других факторов. Таким путем образуются минералы глинистого комплекса (гидрослюда, каолинит и др), различные железистые соединения (сульфиды, окислы и др). Путем выпадения из водных растворов образуются минералы-соли (галит, сильвин, мирабилит и др). В экзогенном процессе ряд минералов возникает также за счет жизнедеятельности различных организмов (кальцит в виде жемчуга, арагонит и др). Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В боль­шинстве случаев они имеют низкую твердость и активно взаимодей­ствуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический процесс — это перерождение ранее образовав­шихся минералов (эндогенных и экзогенных) под воздействием вы­соких t, давлений, а также магматических газов и воды. Минералы изменяют свое первоначальное состояние, проходят пере­кристаллизацию, приобретают плотность и прочность. Таким путем образуются многие минералы — силикаты (роговая обманка, акти-нолит и др.).

Физ. свойства минералов.

Все минералы имеют определенные физические свойства. Главнейшими из них являются:

1) внешняя форма. Внешняя форма минералов разнообразия, чаще не правильной, реже правильной формы и хорошо огран.

2) оптические характеристики (цвет, про­зрачность, блеск)

-Цвет: светлые и темные (кварц, гипс и роговая обманка). -Прозрачность: способность материала пропускать свет. Прозрачные (кварц, слюда), полупрозрачные (гипс), непрозрачные (графит). -Блеск – способность поверхности минерала отображать от себя свет. Может быть: металлический и не металлический (стеклянный, жирный, шелковистый).

3)Твердость - способность противостоять внешнему механическому воздействию, в частности царапанию. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая (ориентировочно оценивается по 10-балльной шкале твердости Мооса.

4) Спайность - способность минералов раскладываться или рас­щепляться по определенным направлениям с образованием гладких плоскостей раскола. Это свойство обусловлено исключительно внут­ренним строением кристаллов и не зависит от их внешней формы. Встречаются минералы, обладающие спайностью по нескольким направлениям. Бывает совершенная и несовершенная.

5) Излом - поверхность разрыва и раскалывания ми­нералов. Различают излом по спайности (кальцит), раковистый (кварц), землистый (каолинит) и др.

6) Плотность – это отношение массы к объему от 0,6-18 г/см³.

У минералов могут быть др. св-ва: вкус, запах, магнитность, хрупкость, плавкость.

 

Моретрясения.

Моретрясения возникают в глубоких океанических впадинах Ти­хого, реже Индийского и Атлантического океанов. Быстрые подня­тия и опускания дна океанов вызывают смещение крупных масс горных пород и на поверхности океана порождают огромные волны, высотой до 15—20 м, которые именуются японским словом цунами.

Цунами перемещаются на расстояния в сотни и тысячи километ­ров со скоростью 500—800 и даже более 1000 км/ч. По мере умень­шения глубины моря крутизна волн резко возрастает и они со страшной силой обрушиваются на берега, вызывая разрушения со­оружений и гибель людей. При землетрясении 1896 г. в Японии бы­ли отмечены волны высотой 30 м.

 

Типы рельефа

Типы рельефа - это сочетание форм рельефа, закономерно повторяющихся на поверхности земли и имеющих сходное происхождение и геолог. строение. Типы: равнинный, холмистый, горный.

1. Равнинный рельеф- это обширные участки земли с ровной или слабоволнистой поверхностью. Классиф-я равнин:

-в зависимости от положения над уровнем моря: отрицательные(ниже уровня), низменные(до 200м над уровнем моря), возвышенные(от 200-500м), нагорные(свыше 500м);

-по форме поверхности: горизонтальные, наклонные, вогнутые, выпуклые;

-по глубине и по степени расчленения рельефа: слаборасчленённые (колебания высот до 10 м на протяжении 2 км), мелко расчленённые (5-20 м на 2 км), грубо расчленённые (20-200м на 2 км);

-по происхождению: структурные, аккумулятивные, скульптурные. Аккумулятивные образуются в рез-те скопления осадочного материала на суше и в море. Они делятся: аллювиальные, наклонные, ледниковые моренные, эоловые, органогенные. Скульптурные возникают в рез-те разрушения первичной поверхности земли и денудации. Структурные - спокойно залегающие слои осадочн. и магмат. пород. недавно вышедших на земн. пов-ть(прикаспийская низменность).

2. Холмистый рельеф - пов-ть земли, сост. из часто чередующихся возвышенностей (холмы ниже 200м) и понижений (ложбин и котловин).

3. Горный рельеф - чередование крупных возвышенностей (хребты и горы выше 200 м) и понижений (долин, котловин и впадин). По происхождению делится: тектонический, вулканический, эрозионный.

 

 

41. Роль геоморфологических исследований при строительстве. Для правильного решения задач инж. геологии и строительства при выполнении инж.-геолог. исследований проводят геоморф. исследования, в ходе которых оценивают рельефообразующие процессы и формы рельефа в динамике их развития. В короткий период геолог. времени рельеф находится в состоянии динамич. равновесия, но это явление временное. Рельеф динамичен и изменяется по воздействием природных факторов и инженерно-строит. деят-ти человека. Большое влияние на формирование рельефа оказывают атмосферные осадки и подземные воды. Основной задачей геоморф. исследований явл. выявление степени устойчивости рельефа и прогнозирование изменения его форм при строительстве.

 

Виды воды в грунтах

Вода в грунтах может находиться в трех агрегатных состояниях: парообразном, жидком и твердом.

В настоящее время различают следующие виды воды в грунтах: химически связанную, парообразную, твердую.и жидкую, которая в свою очередь в зависимости от степени связности воды с поверх­ностью частиц породы разделяется на гигроскопическую, пленоч­ную, капиллярную и гравитационную.

Химически связанная вода входит в состав минералов, например, гипс — Са₅О₄*2Н₂О. Удалить такую воду можно лишь воздействием на минерал высокой темпе­ратуры и давления.

Парообразная вода находится в воздухе, который заполняет по­ры породы. Количество этой воды незначительно, приблизительно около 0,001% (от веса грунта). Пар в зависимости от перепада температур и давления в течение суток и по сезонам года активно перемещается в парах грунтов. В одних случаях это приводит к появлению жидкой воды, в других — к формированию линз и мик­ропрослоек льда. Последнее наиболее свойственно глинистым обра­зованиям.

Твердая вода (лед) в грунтах, имеющих отрицательную темпе­ратуру, присутствует в виде прослоек, линз и отдельных кристал­лов, находящихся между минеральными частицами или агрегата­ми. Роль твердой воды велика, так как лед цементирует рыхлые и глинистые породы, повышает их прочность. С другой стороны от­таивание льда снижает прочность породы.

Гигроскопическая, пленочная, капиллярная и гравитационная формы воды редко наблюдаются обособленно друг от друга. Обыч­но они в грунтах находятся одновременно. Границы между ними имеют условный, относительный характер. В природной обстановке постоянно наблюдается переход одной формы воды в другую. Это происходит под действием природных факторов (температура воз­духа, осадки и т. д.) и в результате производственной деятельности человека (осушение, увлажнение и др.).

Гигроскопическую и пленочную воду относят к физически свя­занной, так как она удерживается в пороге силами непосредствен­ного взаимодействия молекул воды с поверхностью минеральных частиц и сорбированными этой поверхностью ионами. Капиллярную и гравитационную воду считают свободной, так как ее перемещение в основном определяется силой тяжести.

Гигроскопическая вода по своим свойствам отличается от сво­бодной воды: уд. вес 1,5, пониженная растворяющая способность, замерзает при температуре ниже нуля и т. д. В какой-то мере эта вода обладает свойствами твердого тела.

Пленочная вода так же как и гигроскопическая удерживается молекулярными силами, обволакивая минеральные частицы тончай­шими пленками.

Пленочная вода активно передвигается от более толстых пленок к более тонким, в направлении более низких температур и падения электронапряжения. Эта вода замерзает при —3 —4° С, проникает в пространство между ча­стицами и оказывает на них расклинивающее дей­ствие. С пленочной водой связаны многие важные свойства глинистых по­род: набухание, усадка, пластичность, способность к уплотнению и т. д.

Капиллярная вода. По­ры грунта подобны капил­лярным трубкам. Вода поднимается по. ним под влиянием капиллярных (менисковых) сил. Высо­та подъема зависит от диаметра трубок или, ина­че говоря, от диаметра пор грунта. В песчаных грунтах, вследствие больших размеров пор, высота подъема воды незначительна (0,3— 0,6 м); в суглинках она достигает 1,2—1,6 м и <в глинах—3—4 м. Поднятию воды противодействует сила тяжести.

Капиллярная вода, располагаясь над грунтовой водой или вер­ховодкой, которые являются ее источником питания (рис. 56), соз­дает капиллярную зону (п_х]. В этой зоне вода оказывает капил­лярное давление Л«ш = ^кУв> где у_в — объемный вес воды.

Это давление существенно сказывается на повышении связности рыхлых грунтов, например, песков и является незначительным в сравнении с силами молекулярного взаимодействия между части­цами в глинистых грунтах.

Капиллярная вода передвигается под действием разности тем­ператур. Она растворяет и переносит соли. С этим видом воды свя­зано засоление почв, снижение несущей способности грунтов осно­ваний, появление сырости в подвалах зданий, если фундаменты не имеют должной гидроизоляции и т. д.

Гравитационная вода заполняет поры грунта и передвигается под влиянием силы тяжести, т. е. под влиянием разности напоров. Эта вода порождает гидродинамическое давление, служит целям водоснабжения, создает затруднения при производстве строитель­.

Водообмен подземных вод.

В процессе круговорота происходит постоянное возобновление природных вод, как поверхностных, так и подземных. Процесс смены первоначально накопившихся подземных вод в новопоступлении называется водообменном. Интенсивность обмена подземных вод зависит от глубины их залегания, поэтому в верхней части земной коры выделяют следующие зоны водообмена:

- зона интенсивного водообмена (воды преимущественно пресные, располагающиеся 300-400 м, воды дренируются реками, воды молодые, в которых водообмен происходит за 10 и 1000 лет)

- зона замедленного обмена (солоноватые и соленые воды)занимает промежуточное место, находится до глубины 400-2000 м, водообмен происходит за сотни тысяч.

- зона весьма замедленного обмена (воды типа рассола, эти зоны приурочены к глубинным слоям земли, полностью изолированы от поверхностных вод, водообмен происходит в течении миллионов лет).

 

 

Влагоемкость горных пород.

Влагоемкость – способность грунта вмещать и удерживать в себе определенное кол-во воды. По степени влагоемкости грунты подраз-ся на: - сильновлажные (торфы, глины, суглинки), - слабовлагоемкие (супеси, мергель, мел), - невлагоемкие (галька, крупнооблом породы). В зависимости от кол-ва и вида воды в грунте различают – гигроскопическую влагоемкостьWг, - молекуляреуюWмол, капелярнуюWкап, полную влагоемкость Wп.в.. Каждой этой влагоемкости соответст отпределенное кол-во воды содер-ся в грунте и вид воды. Wг – влагоемкость которая соотв кол-ву воды притягиваемой из воздуха и соотв-но это кол-во прочно связной воды. Wмол – соотв.максим-ому кол-ву связной воды. Wкап - максим кол-ву воды находящегося в капиллярных водах грунта Wп.в- соотв. полному заполнению пор грунта водой или полному насыщению.

 

63. Водоотдача горных пород.

Водоотдача –способность водонасыщенных пород отдавать из себя гравитационную воду в виде свободного стока, для количественной оценки водоотдачи используется коэффициент водоотдачи: μ=V_В/V_п, это объем вытекшей из породы воды к объему осушенной части породы.

Коэффициент водоотдачи может быть определении и з выражения μ = W_п.в-W_мол. W_п.в,W_мол- полная и молекулярная влагоемкости соотв-но. Коэф водоотдачи доя песков, гравия, гальки 0,2-0,35, для глин, суглинков 0,01-0,05.

Дефицит водонасыщения – разность межлу полной влагоемкостью и естественной влажностью грунтов. μ= W_п.в-W.

 

Верховодка.

Верховодкой наз-ся временное скопление подземных вод в зоне аэрации. Она возникает над локальными водоупорами, или в слабо водопроницаемых грунтах.

Особенности верховодки:

· верховодка не образуется в хорошо водопроницаемых, влагоёмких грунтах.

· верховодка образуется в слабо водопроницаемых породах. В последующем она уходит.

· верховодка обр-ся преимущественно на равнинных участках, на склонах её не бывает.

· по минерализации воды верховодки: а) пресные, б) солоноватые, в) соленые

· воды верховодки не пригодны для водоснабжения

· верховодка неблагоприятно складывается для строительства.

 

Удельный дебит скважин

Удельный дебит скважин - этокол-во воды, выдаваемое скважиной на 1м понижения: q=Q/S.

Для безнапорной скважины: q=1.366kf(2H-S/lgR-lgr);

Для напорной: q=2.733kf(m/lgR-lgr).

Виды систем дренажей.

В зависимости от расположения дренажей в плане и по отношению к направлению движения грунтовых вод различают: систематические, головной, береговой, кольцевой, а также пластовый и вентиляционный. Каждый вид дренажа сопровождается обязательным устройством отвода поверхностных вод с осушаемой территории.

Систематический дренаж принимают для равномерного осушения (понижения уровня) значительных территорий (части территории). Этот вид дренажа применяют не большой мощности водоносного слоя и при не глубоком залегании грунтовых вод, питание которых осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. Системный дренаж бывает: горизонтальный, вертикальный, комбинированный.

Головной дренаж используют для понижения уровня грунтового потока, питание которых осущ со стороны. Головой дренаж обеспечивает равномерное и надежное понижения уровня грунтовых вод.

Береговой дренаж применяется в случаи, когда уровни рек поднимаются в следствии устройства водохранилищ. Уровень грунтовых вод при этом повышается. Основная задача – защита зданий и сооружений расположенных на берегу.

Кольцевой дренаж защищает от подтопления подвальные помещения отдельных зданий или небольшие участки. Чаще его применяют в случаях, когда необходимо понизить уровень грунтовых вод на знач глубину.

Пластовые дренажи служат для защиты отдельных зданий и дорог от возможного подтопления грунтовыми водами, уровень которых поднимается.

Против накопления влаги в грунтах зоны аэрации можно устраивать вентиляционный дренаж в виде дымчатых труб или галереи, через которые постоянно движется воздух в целях испарения влаги из грунта основания.

Баланс подземных вод.

Баланс - это соотношение между приходом и расходом подз. вод на данной территории за опр. время. Баланс составляют для того, чтоб характеризовать водообеспеченность данной тер-рии.

Балансовое уравнение измерения кол-ва подземных вод на данном участке за время t имеет вид:∆W=(А+К+П1+П2+П3)-(И+С1+С2).

Он состоит из приходной и расходной частей. В приходную часть баланса входят:

А - атм. осадки;

К - кол-во конденсационной воды;

П1 - боковой приток;

П2 – фильтрационные поступления с поверхностных источников;

П3 - приток воды из нижерасположенных водоносных слоев.

В расходную часть входят:

И - кол-во испарившейся воды;

С1 - сток боковой;

С 2 - исток воды в нижерасп. водоносный горизонт.

Превышение прихода над расходом может вызвать подтопление территории; при превышении расхода над приходом происх. осушение тер-рии. Для изучения баланса тер-рии производят режимные наблюдения за уровнем вод.

 

Загрязнение подземных вод.

Загрязнение подз. вод - это изменения кач-ва подзем вод приводящее к превышению ПДК отдельных компонентов и общей минерализации воды, что делает её непригодной для использования. Источники загрязнения:1) бассейны бытовых и промышленных стоков. 2) участки складирования отходы. 3) загрязнение поверхностных вод водоёмов. 4) неисправная канализационная сеть. 5) избыточное применение удобрений.

Виды загрязнений: 1 Химическое: а)Органическим(кислоты, ядохимикаты) б)неорганическим (соли, щёлочи, кислоты) в)токсичным (ртуть, мышьяк) г)нетоксичным. 2 Бактериальное – проявляется в нахождении в воде болезнетворных бактерий. 3 радиоактивное (стронций) 4Механическое (песок, шлак) 5Тепловое- повышение t под землёй вод при смешивании её с более нагретыми технологическими или поверх водами.

Охрана подземных вод.

Охрана подземных вод от загрязнения и истощения является важной государственной задачей и находится под наблюдением госнадзора. Использование, сохранность и воспроизводство подземных вод контролируется государством. Поиск и развитие подземных вод производится только с разрешения территориальных геологических управлений и по согласованию с органами санитарного надзора и контроля. Запрещается использование пресных подземных вод для целей не связанных с с/х питьевым водоснабжением.

 

Образование оврагов.

При таянии снега и дождя на склонах рельефа отдельные струйки образуют ручьи. Возникает струйчатая эрозия. Это приводит к образованию вытянутых депрессий рельефа – оврагов. Наиболее интенсивно возникают овраги в условиях сухого климата при котором атм. осадки выпадают редко, но в виде сильных ливней. Наиболее легко размываются лёссовые породы, поэтому в районах их распространения овраги имеют широкое развитие. Овраг может вскрыть грунтовую воду. В овраге различают устье, ложе и вершине. Он растет вершиной вверх по склону. Одновременно происходит его углубление и расширение за счёт размыв склонов оврага и появление боковых ответвлений. Предельной отметкой до которой возможен размыв ложа оврага, яв-ся уровень бассейна(озеро, река), в которой впадает водоток оврага. Этот уровень наз. базисом эрозии.

Размывающая деятельность овражных водотоков приводит к накоплению наноса – овражного эллювия, который накапливается в районе устья в идее конуса выноса. Овраги имеют большое распространение особенно в районах лессовых отложений. Они наносят знач. ущерб народному хозяйству, нарушают дорожные сооружения. Запрещается распахивать склоны и устраивать необлицованные канавы, ориентированные вниз по склону. Нельзя вырубать на склонах растительность и нарушать дерновый покров. Развитие активных оврагов предотвращают регулировкой стока атм. вод системой нагорных канав и водоотводящих валов.

Плывуны истинные и ложные.

Плывуны- водонасыщенные, рыхлые породы преимущественно пески, которые при вскрытии котлованами и горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжёлой вязкой жидкости. Основная их причина гидродинамическое давление воды. Гидравлический градиент оказывает большое фильтрационное давление на частицы грунта, которые теряют свои структурные связи и приходят в движение. Различают виды: ложные (псевдоплывуны), истинные. Ложные - разжиженные пески и гравелистые отложения не имеющие структурных связей, Переход в плывунное состояние которых происходит под воздействием высокого гидродинамического давления потока подземных вод. Эти породы легко отдают воду. Истинные плывуны - глинистые пески с коагуляционными или смешанными структурными связями. Движение или сдвиг частиц относительно друг друга обусловлены присутствием в них глинистых и коллоидных частиц, которые обладают высокими гидрофильными свойствами. Плывунное состояние в этих грунтах проявляется при невысоком гидродинамическом давлении, грунты имеют маленький Кф(0,05м/сут),плохо отдают воду, при высыхании образуют сцементированную породу.

 

Борьба с плывунами.

Плывуны - водонасыщенные, рыхлые породы преимущественно пески, которые при вскрытии котлованами и горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжёлой вязкой жидкости. Основная их причина гидродинамическое давление воды. Гидравлический градиент оказывает большое фильтрационное давление на частицы грунта, которые теряют свои структурные связи и приходят в движение. Меры борьбы с плывунами: - правильно определить склонность пород к плывунности, т.е. выявить плывун на стадии инженерных изысканий, - искуственное осушение плывунов до строительства, -крепление стенок котлована различного рода ограждениями(например, шпунт),-закрепление плывунов (цементация, силикатизация, замораживание, глинизация).

 

 

Гидрогеологическая съемка.

Гидрогеологическая съемка-комплекс полевых исследований, производимых с целью составления гидрогеологических карт и оценки общих гидрогеологических условий территории. В процессе гидрогеологической съемки изучают породы, слагающие водоносные горизонты, комплексы и зоны, их фильтрационные свойства, выдержанность по площади, мощность водовмещающих и водоупорных пород, величина напора, типы, качество и режимы подземных вод; характеризуются значения основных гидрогеологических параметров; оцениваются геологические, геоморфологические, климатические и другие факторы, влияющие на питание и формирование подземных вод.

Гидрогеологическая съемка проводится для решения специальных задач на стадиях технического и рабочего проектирования (для выбора участков водозаборов, разведки запасов подземных вод, изучение обводнености месторождений и т.д.).

Общее понятие о науке инж. геология – гидрология.

Геология — наука о Земле, ее строении, составе, истории развития и процессах, происходящих в ней. Основным объектом изучения геологии является литосфера, или земная кора.

В настоящее время геология является комплексной наукой, состоящей из многочисленных самостоятельных дисциплин. Это кристаллография — учение о кристаллах и кристаллическом строении вещества; минералогия— наука о минералах; петрография — наука о горных породах; гидрогеология — наука о подземных водах; геоморфология— наука о развитии рельефа земной поверхности и др.

В последние десятилетия широкое развитие получила инженерная геология — наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства горных пород в связи с инженерно-строительной деятельностью чел.

Инженерная геология изучает природную геологическую обста­новку местности до начала строительства, а также определяет изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружении. Инженерная геология может решать самые сложные задачи при строительстве любых инженерных сооружений.

В ее состав входят следующие специальные дисциплины: 1)грунто­ведение— учение о грунтах, 2)механика грунтов —паука об устой­чивости и прочности грунтов, 3)учение о геологических процессах, 4)специальная инженерная геология (строительная, дорожная, военная), 5)инженерная гидрогеология. В последнее время самостоятельной отраслью стало мерзлотоведение, широкое развитие получило лёссоведение, которое также в перспективе может стать самостоятельной дисциплиной, интенсивно развивается морская инженерная геология и др.