Экзогенные геологические процессы. Карта гидроизогипс
Содержание
Охарактеризовать экзогенные геологические
процессы и их геологические результаты
Указать к какой группе грунтов по
инженерно-геологической классификации относятся кислые породы: гранит,
кварцевый порфир, риолит, вулканическое стекло и охарактеризовать их
физико-механические свойства
Построить карту гидроизогипс по данным замеров в
12 скважинах, заложенных на участке в виде квадратной сетки. Расстояние между
скважинами 25 метров. Масштаб 1:500. На карте покажите направление потока и
выделите участки с глубиной вод менее 2 метров
В лабораторных условиях определены плотность
частиц грунта ρs(г/см3),
естественная влажность W, плотность грунта ρ(г/см3).
Вычислите е и Sr
Список использованной литературы
Охарактеризовать
экзогенные процессы и их геологические результаты
Геологические процессы, которые
происходят на поверхности Земли (ветер, выветривание, реки, моря, ледники,
подземные воды) называют экзогенными, продукт деятельности которых осадочные
горные породы и осадочные полезные ископаемые. Экзогенные геологические
процессы являются выражением атмосферных и гидросферных геологических
процессов, то есть процессов, происходящих на поверхности Земли. Важность их
объясняется тем, что они являются главной причиной образования одной из трех
важнейших групп горных пород - пород осадочных, сформированных из первично
накопленного осадка. Сам осадок в зависимости от способа его получения может
быть обломочным (состоящим из обломков), хемогенным (образованным в качестве
нерастворимого осадка при химическом взаимодействии различных веществ) или
органогенным (биогенным, состоящим из остатков живых организмов или продуктов
их жизнедеятельности). В случае одновременного накопления разных типов осадков
образуются смешанные осадочные горные породы. С ними связано огромное
количество разнообразных полезных ископаемых: газообразных, жидких и твердых.
Одной из важнейших особенностей
экзогенных геологических процессов является стадийность их работы, приводящая к
образованию горных пород. Начальной стадией является разрушительная, которая
сменяется транспортировочной и завершается накопительной- аккумулятивной.
Поскольку экзогенные геологические процессы являются выражением деятельности
атмосферы и гидросферы, рассмотрим некоторые общие особенности этих наружных
оболочек Земли.
Осадочные горные породы
образуются из осадка на поверхности литосферы в результате деятельности
экзогенных геологических процессов. На интенсивность и направленность
геологических экзогенных процессов прямое влияние оказывают температура и
влажность воздуха, его перемещение над поверхностью Земли. Состояние этих трех
факторов в определенной местности в данный момент и определяет погоду. Погода
характеризуется большой изменчивостью в течение суток или даже дня или ночи:
дождливая погода может быстро смениться солнечной. Изменение погоды во времени
для определенных участков земной поверхности создает климат - закономерную
последовательность метеорологических процессов, определяемую географическими
условиями участка и выражающую многолетний режим погоды. Климат конкретного
района является всегда постоянной характеристикой, являющейся выражением
закономерности смены погодных условий. В связи с этим климат является одним их
важнейших условий и факторов, которые обусловливают характер и основные
закономерности направленности экзогенных геологических процессов.
Наиболее характерным для
экзогенных геологических процессов, связанных с гидросферой, являются большая
химическая активность вод (растворов), способность в процессе транспортировки
огромных масс обломочного материала дифференцировать его по размерам обломков и
удельному весу минералов, максимально сглаживать острые края обломков и
аккумулировать многокилометровые толщи осадков. Некоторыми специфическими
особенностями при этом обладают подземные воды, не обладающие, в отличие от
поверхностных вод, свободной поверхностью и отличающиеся высокой химической
активностью.
Ветер - это перемещение массы
воздуха под действием неравномерного распределения температур на поверхности
Земли. Он является одним из важнейших экзогенных геологических процессов,
непосредственно связанных с атмосферой. Наиболее активно и беспрепятственно
ветер действует в районах Земли, с бедным растительным покровом или лишённым
его. Такими районами являются пустыни и полупустыни, побережья морей и океанов,
долины крупных рек.
Как и все экзогенные
геологические процессы, ветер производит свою геологическую деятельность в три
стадии: разрушительную, транспортировочную и накопительную (аккумулятивную).
Разрушительная работа
определяется в значительной мере скоростью ветра и массой переносимого воздуха.
Разрушение горных пород происходит только физическим (механическим) способом за
счёт ветровой энергии, т. е. их разрушает масса воздуха, переносимого с
определённой скоростью. Чем выше скорость ветра и больше масса переносимого
воздуха, тем сильнее разрушение. Ветер выбивает частицы из встреченных на своём
пути горных пород. Разрушительная сила его значительно увеличивается за счет
песка и пыли, за счет постоянных ударов ими происходит вытачивание ветром
углублений в породах, а также штриховка и полировка поверхности обрабатываемых
ветром скальных выходов
Различия в разрушительной
работе разных экзогенных геологических процессов заключаются не только в
терминологии, но и в самой сути разрушительного процесса. Ветер, физическое
выветривание, река, море, ледник производят эту работу механическим способом,
путём превращения монолитной массивной горной породы в обломки разных размеров.
При этом море и реки в значительной степени разрушают горные породы химическим
способом, в результате растворения минералов. Физической или механической
разрушительной силой выступают массы воздуха, воды или льда, во много раз
увеличивающиеся за счёт массы переносимых ими обломочного материала. В
результате продолжительной деятельности экзогенных геологических процессов в
морях близи берегов накапливаются более крупные обломки и тяжёлые минералы
(галька, россыпные концентрации золота, платины и др.), а в глубоководных
частях бассейнов осаждаются мелкие глинистые частицы. Образуется характерная
зональность в распределении обломочного материала, ориентированная параллельно
береговой линии. Волнения моря постоянно нарушают эту зональность, но общая
закономерность сохраняется.
В реках постоянные изменения
течения и колебания уровня воды, связанные с атмосферными осадками, создают
сложную картину в распределении обломочного материала, но часто общую
закономерность их распределения установить возможно. Изменения направления
течения рек и скорости течения приводят к образованию косой слоистости,
являющейся одним из наиболее характерных черт аллювиальных отложений. Ледники
транспортируют обломочный материал в «законсервированном» виде, внутри толщи
льда, поэтому моренные отложения не отсортированы и не окатаны. Часть
отложений, связанных с деятельностью ледника, подвергается окатыванию,
сортировке, хотя и не до очень высокой степени - это относится к
флювиогляциальным отложениям, в транспортировке которых принимают участие талые
воды, образованные при таянии ледника [4] [5]
Указать к какой
группе грунтов по инженерно-геологической классификации относятся кислые
породы: гранит, кварцевый порфир, липарит, риолит, вулканическое стекло и
охарактеризовать их физико-механические свойства.
По инженерно-геологической
классификации кислые породы (гранит, кварцевый порфир, липарит, риолит,
вулканическое стекло) относятся к группе скальных грунтов.
Граниты - явнокристаллические
интрузивные породы в которых отмечается повышенное содержание SiО2,
небольшое количество Fe203, FeO и MgO и преобладание щелочных
металлов над щелочноземельными. Полевые шпаты представлены микроклином.
ортоклазом и кислым, плагиоклазами олигоклазандезинового ряда. Среди цветных
минералов преобладают слюды, реже встречаются амфиболы и пироксены.
Различают нормальные и плагиоклазовые
граниты. Нормальные граниты характеризуются светлой (розовой) окраской средне-
и крупнозернистой структурой, высоким содержанием кварца (30 - 35%), небольшим
количеством цветных минералов (~10%), преобладанием калиевого полевого шпата
(~40%) над плагиоклазом ( 10-20%). Плагиоклазовые граниты отличаются
темно-серой окраской, содержат кварца 25-30%. плагиоклаза 50% цветных минералов
(биотита, роговой обманки) 20-25%
Граниты складчатых областей
подвергались деформациям, они микротрещиноваты, более пористы и менее прочны,
чем граниты древних кристаллических щитов. Так, граниты Украинского и
Балтийского кристаллических щитов характеризуются пористостью 0.07-0.29%,
пределом прочности в водонасыщенном состоянии - 227,5-328,5 МПа, а граниты
осевой части Кавказского хребта имеют следующие показатели этих свойств:
0,42-0,89% и 136,6-212,4 МПа.
Прочность грунтов, затронутых
процессом выветривания, существенно понижается. Выветрелый микроклиновый
крупнозернистый гранит Украинского щита характеризуется объемной массой 2540
кг/м3, пористостью -3,07%, пределом прочности на сжатие- 113 МПа,
тогда как невыветрелый гранит имеет следующие показатели этих свойств: 2610-2670
кг/м3, 0,63-0,98% и 239-240 МПа. В районе Красноярской ГЭС предел
прочности гранитов широко колеблется в зависимости от степени каолинизации, для
некаолинизованного гранита он составляет в среднем 130,4 МПа.
Граниты часто разбиты
трещинами. Тектоническая трещиноватость выражается системами параллельных или
взаимно пересекающихся трещин. Чаще встречаются трещины выветривания, они
меньше по размерам, чем тектонические, и не ориентированы.
Граниты и их аналоги составляют
47,8% от общей массы зверженных пород. Распространены они широко (Кольский
полуостров, Карелия, Украина, Северный Кавказ, Памир, Алтай, Тянь-Шань).
К вулканическим аналогам
гранитов относятся липариты и кварцевые порфиры - аналоги щелочноземельных
гранитов; липариты - кайнотипные, малоизмененные разности, кварцевые порфиры -
кайнотипные, сильно измененные.
Липариты - плотные
мелкокристаллические породы, содержащие стекловатую массу. Кварцевые порфиры
обладают порфировой структурой и содержат небольшое количество стекла. Продукты
выветривания те же, что и у гранитов. Объемная масса кварцевых порфиров и
липаритов составляет в среднем 2500-2650 кг/м3. предел прочности на
сжатие - 250-270 МПа, водопоглощение- 0,1 - 1%.
Вулканические аналоги гранитов
распространены значительно меньше, чем собственно граниты. Липариты встречаются
на Северном Кавказе (Пятигорск), в Крыму, на Камчатке; кварцевые порфиры - на
Кавказе, Среднем н Полярном Урале.
Физико-механические свойства
вулканического стекла
Плотность стекла зависит от его
химического состава. Считается, что минимальная плотность имеет кварцевое
стекло - 2203 кг/м3. Наименьшую плотность имеет боросиликатное
стекло, и, наоборот, плотность стекла, содержащие оксиды свинца, висмута,
тантала достигает 7500 кг/м3. Увеличение плотности при введении
модификаторов вызвано заполнением полостей пространственного
металло-силикатного каркаса, в результате чего увеличивается величина массы
единицы объема. Плотность обычных натрий-кальций-силикатных видов стекла, в том
числе оконных, колеблется в пределах 2500 ... 2600 кг/м3. При
повышении температуры с комнатной до 1300 C плотность большинства видов стекла
уменьшается на 6 ... 12%, т.е. в среднем на каждые 100 C плотность уменьшается
на 15 кг/м3. Табличные значения плотности стекла находятся в
диапазоне от 2400 до 2800 кг/м3. Значение плотности закаленных и
отожженных образцов стекла различаются на 0,08 ... 0,09 кг/м3 единиц
второго знака после запятой. В закаленном стекле зафиксировано структуру
расплава, которая имеет больший объем по сравнению со структурой отожженного
стекла.
Упругость стекла также зависит
от химического состава и модуль Юнга для силикатного стекла может изменяться от
48 ГПа до 83 ГПа, модуль сдвига - 22 ... 32 ГПа, коэффициент Пуассона - 0,17
... 0,3. Например, у кварцевого прозрачного стекла модуль Юнга составляет 71,4
ГПа. Зависимость модулей упругости от химического состава стекла является
неоднозначной. При увеличении в составе стекла содержания оксидов щелочных
металлов модули упругости уменьшаются, так как прочность связей МеO значительно
меньше прочности связи SiО. Введение в состав до 12% CaO или B2O3,
а также окислов щелочноземельных элементов Al 2O3 и PbO
способствует росту модуля Юнга. Модуль упругости стекла после закалки
возрастает на 8 ... 10%.
Прочность. Изделия из стекла
способны выдерживать гораздо выше напряжение на сжатие, чем на растяжение. Для
обычного стекла предел прочности на сжатие составляет в зависимости от состава
от 500 до 2500 МПа (у оконного стекла около 1000 МПа), на изгиб - 0,03 ... 0,12
МПа. Путем закалки стекла удается повысить его прочность в 3 - 4 раза. Также
значительно повышает прочность стекла обработка его поверхности химическими
реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и
т.д.).
Твердость стекла, как и многие
другие свойства, зависят от вида и содержания примесей. По шкале Мооса
твердость стекла составляет 6-7 ед., что находится между твердостью апатита и
кварца. Твердыми является кварцевое стекло, малолужне боросиликатное стекло с
содержанием Al 2O3 до 10 ... 12% и алюмосиликатные стекла
с высоким содержанием Al2O3. С увеличением содержания
щелочных оксидов твердость стекла уменьшается. Мягким будет свинцовое стекло.
Хрупкость. В диапазоне
относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается
от механического воздействия без заметной пластической деформации и поэтому
относится к идеально хрупких материалов (наряду с алмазом и кварцем). Данное
свойство может быть охарактеризована удельной ударной вязкостью. Как и в
предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это
свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое.
Силикатные виды стекла имеют ударную вязкость в пределах 1,5 ... 2,0 кН / м,
чем в 100 раз уступают железу.
Теплопроводность стекла весьма
незначительна и составляет 0,0017 ... 0,032 кал / (см с град) или от 0,711 до
13,39 Вт/(м К). У оконного стекла эта цифра равна 0,0023 кал / (см с град) или
0,96 Вт / (м К). [2,3]
Построить карту
гидроизогипс по данным замеров в 12 скважинах, заложенных на участке в виде
квадратной сетки. Расстояние между скважинами 25 метров. Масштаб 1:500. На
карте покажите направление потока и выделите участки с глубиной вод менее 2
метров
инженерный
геологический грунт гранит
Сечение гидроизогипс выбрать
самостоятельно, что бы на карте было не более 10 гидроизогипс. Рельеф земли
считать горизонтальным
Таблица 1
Номер
скважины
|
1
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
Глубина
залегания уровня грунтовых вод
|
2,4
|
3,8
|
5,2
|
5,5
|
4,0
|
2,4
|
2,9
|
3,2
|
0,9
|
3,7
|
3,3
|
В лабораторных условиях определены:
плотность частиц грунта ρS
= 2,75 г/см3, естественная влажность w = 0,24, плотность грунта ρ
= 2,03 г/см3. Вычислите е и Sr
Дано:
ρs =2,75 г/см3
w=0,24 ρ =2,03 г/см3 e
= ;
е
- коэффициент пористости;
ρs - плотность
частиц грунта;
ρd - плотность
сухого грунта;
ρd = ;r =
,
Где
ρw = 1 г/см3
- плотность воды;r - степень влажности
Решение:
ρd = =1,64 г/см3;=
= 0,68;
Sr==0,97
|
|
Найти:
e - ? Sr - ?
|
|
Список
использованной литературы
1. Инженерная геология: Учебник для
строительных спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов -3-е изд. перераб. и
испр. - М.:Высш. шк., 2005г.
. Грунтоведение / В.Т. Трофимов, В.А.
Королев, Е.А. Вознесенский, Г.А. Голодковская , Ю.К. Васильчук , Р.С,
Зиангиров. Под ред.В.Т.Трофимова. - 6-е изд., переработ, и доп. - М.: Изд-во
МГУ, 2005.
. Состав и физико-механические свойства
грунтов/Лысенко М.П.-изд. 2-е и перераб.-М.: Недра, 1980.
. Геологический словарь в двух томах, Под
ред. К.Н. Паффенгольц., М.: «Недра», 1978г.
.Общая, историческая и региональная (РФ)
геология: учебник / А.М. Плякин, Л.П. Бакулина - Ухт. гос. техн. ун-т (УГТУ). -
Ухта: УГТУ. - 2010. - 281, 6 с.: ил.