Инженерные изыскания в строительстве (геология, геотехника). Лекция 1

1. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ (ГЕОЛОГИЯ, ГЕОТЕХНИКА) Васильева Дарья Игоревна к.б.н., доцент

Лекция 1

2. Учебники и учебные пособия

Основная:
Гальперин А.М., Зайцев В.С. Геология: Часть IV. Инженерная геология: Учебник для
вузов. 2011. 559 c.
Дополнительная:
Ермолов В.А., Ларичев Л.Н., Мосейкин В.В. Геология. Ч.I. Основы геологии.
– 2008. -598 c.
Учебно-методическая:
1) Баранова, М. Н. Основные сведения о минералах и горных породах [Текст] : учеб.метод. пособие по дисциплине "Инж. геология" для студ. заоч. формы обучения /
М.Н. Баранова, О.М. Какутина, И.П. Ши-манчик ; СГАСУ. Каф. инж. геологии,
оснований и фундаментов. - Самара, 2011. - 155 с.
2) Контрольные задания по инженерной геологии и методика их выполнения:
Методические указания для студентов заочной формы обучения /М.Н. Баранова,
Л.М. Бухман. СГАСУ. - Самара, 2010.

3. 1. Введение. Основные определения

Геология – совокупность наук о земной
коре и геосферах Земли (о составе,
строении и закономерностях развития
земной коры, ее происхождении, о
геологических процессах, и размещении в
ней полезных ископаемых)

4. Инженерная геология -

Инженерная геология наука геологического цикла, исследующая
инженерно-геологические условия верхних
горизонтов земной коры (литосферы),
закономерности их формирования и
пространственно-временного изменения под
воздействием современных и прогнозируемых
геологических процессов, формирующихся в ходе
естественного развития земной коры под влиянием
всей совокупности природных факторов и в связи с
инженерно-хозяйственной, прежде всего
инженерно-строительной, деятельностью человека.

5.

При любых видах капитального
строительства обязательно изучают
инженерно-геологические условия,
которые и являются предметом
изучения инженерной геологии.

6.

Под инженерно-геологическими
условиями понимают комплекс всех
природных факторов, которые влияют
на строительство и использование
территории:
1) рельеф;
2) геологическое строение (геологический
разрез) и свойства грунтов;
3) глубина залегания и химический состав
грунтовых вод;
4) геологические (в том числе опасные)
процессы и явления.

7.

Объект - верхние горизонты земной коры
(литосферы)
Практическая цель инженерной
геологии – обеспечить проектирование,
строительство и эксплуатацию объекта
необходимыми инженерногеологическими данными.

8.

Практическая цель инженерной
геологии – обеспечить
проектирование, строительство и
эксплуатацию объекта необходимыми
инженерно-геологическими
данными.

9. Задачи инженерной геологии

Задачи инженерной геологии:
1.Изучение строения массивов горных
пород и процессов в них для инженернохозяйственных целей
2. Анализ ИГ-условий строительства
инженерных сооружений
3. Оценка устойчивости массивов (к
природным и техногенным воздействиям)
4. Разработка схем инженерной защиты
территорий от опасных процессов

10. Основные разделы геологии: теоретическая и практическая геология

Разделы теоретической геологии:
Изучает вещественный состав земной
коры и мантии: минералогия,
кристаллография, петрография,
геохимия.
Динамическая геология: тектоника,
геоморфология.
Историческая геология:
стратиграфия, палеонтология,
палеогеография, палеотектоника.
Региональная геология.

11.

Разделы практической геологии:
•Учение о полезных ископаемых
•Инженерная геология
•Мерзлотоведение
•Гидрогеология

12. Инженерная геология традиционно включает три части:

1) Грунтоведение (изучает состав и свойства
грунтов, а также укрепление их методами
технической мелиорации);
2) Инженерная геодинамика (изучает внутренние
и внешние геологические процессы и явления, в
том числе опасные);
3) Региональная инженерная геология
(устанавливает закономерности распространения
и происхождения грунтов).

13. Методы геологических исследований

Изучение естественных обнажений
Изучение геологического строения
местности по аэро-и
космофотоснимкам
Геофизические и геохимические
методы
Сравнительно-исторический метод
Физическое и математическое
моделирование
Метод актуализма

14.

15. Основной закон инженерной геологии

инженерно-геологические особенности
любого объекта верхних горизонтов
литосферы и их изменение определяются
историей его геологического развития,
современным пространственным
(координатным) положением,
контролирующим тектонический режим и
климатические условия, а на освоенных
территориях - и характером техногенных
воздействий.

16. Геосферы Земли

Земля является третьей планетой
Солнечной системы, относится к планетам
земной группы (Меркурий, Венера, Земля и
Марс), которые имеют твердую оболочку.
Планеты земной группы, или внутренние
планеты имеют высокую плотность и
состоят в основном из тяжелых элементов
– кислорода, кремния, железа, магния,
алюминия и др.

17.

Земля имеет шарообразную форму, слегка
сплюснутую у полюсов, которая
называется эллипсоид вращения или
геоид.
Средний радиус планеты – 6371 км,
площадь Земли – 510 млн. км2,
объем – 1, 083х1012 км3,
длина окружности – 40 тыс. км.

18.

Средняя плотность вещества Земли =5,5
т/м3 (для поверхностных пород =2,7 т/м3,
внутри планеты =11-12 т/м3).
Самая высокая горная вершина Эверест
имеет высоту 8882м (8844 м) над
уровнем моря.
Наибольшая глубина океанического дна
– Мариaнская впадина (11 км).

19. ГЕОСФЕРЫЕ ОБОЛОЧКИ

ГЕОСФЕРЫЕ ОБОЛОЧКИ (от ge- Земля и spharia –
шар) Земля – сложная и целостная материальная
система, состоящая из нескольких геосферных
оболочек. В её движении сложилось сферическое
строение, создалось шарообразная форма
эллипсоида вращения (геоид). На земном шаре
многое подчиняется симметрии вращающегося
эллипсоида(климатические и почвенные зоны,
кольцевые контуры материков вокруг северного
полюса, океанов – вокруг Южного полюса и т.д.

20. ГЕОСФЕРЫЕ ОБОЛОЧКИ

Сфера – математическое понятие, обозначающее замкнутую
поверхность, все точки которой одинаково удалены от одной
центральной точки.
Приблизительно концентрические слои(оболочки), образованные
веществом Земли, различающиеся по физическому состоянию,
плотности, составу и составляющим главные компоненты планеты
Земля как целостной системы.
Существует большое количество классификаций и принципов
выделения геосфер (Зюсс, 1909;Вернадский, 1940; Ферсман, 1953 и
др.).
В зависимости от фазового состояния, например выделяются:
плазмо-газообразная (атмосфера),жидкая (гидросфера) и твердая
(литосфера)оболочки.

21.

22.

23.

Литосфера – твердая оболочка
Земли, "земная кора", имеет толщину
от 7 км (в океанах) до 35-40 под
равнинными платформенными
территориями континентов и до 70 км
в горах.
Земная кора бывает двух основных
типов: океанская и континентальная,
кроме того выделяют еще два
переходных типа –
субконтинентальный и субоокеанский.

24.

Континентальная кора намного
толще и состоит из 3-х слоев:
осадочного,
гранитного и
базальтового.
Океаническая кора тоньше и состоит
из 2-х слоев:
осадочного и
базальтового.

25.

26.

Изучением химического состава верхнего
слоя континентальной земной коры
занимается наука геохимия.
Первая оценка среднего химического состава
земной коры была сделана американским
геологом Ф.У. Кларком.
В честь него названы кларковые числа (или кларки
элементов) – числа, выражающие среднее
содержание химических элементов в земной коре по
отношению к общей массе (в % или г/кг).

27.

Вещественный составе земной коры:
кислород – 49,5%,
кремний – 25,8%,
алюминий – 7,6%,
железо – 4,7%,
кальций – 3,4%,
натрий – 2,6%,
калий – 2,4%,
магний – 1,9%, водород – 0,9%,
остальные – в сумме около 1%.

28.

Под земной корой на глубине от 30 до
2900 км от поверхности расположена
мантия, которая окружает земное ядро.
Процессы, которые происходят в мантии,
сильно влияют на верхнюю часть земной
коры, т.к. являются причинами движения
континентов, землетрясений, вулканизма,
горообразования и возникновения рудных
месторождений.

29. 3. ОСНОВЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ХРОНОЛОГИИ. АБСОЛЮТНЫЙ И ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ ГОРНЫХ ПОРОД

Историческая геология изучает возраст
горных пород, последовательность их
образования во времени (взаимное
расположение по вертикали) и
распространение по площадям земной
поверхности.

30.

31. Абсолютный возраст горных пород

Абсолютный возраст горных пород
выражается в годах.
Для того чтобы определить, сколько
лет данной горной породе
используется процесс радиоактивных
превращений.

32. Методы определения абсолютного возраста

Свинцовый – зная количества свинца,
который образуется из 1 г. урана и
определяя их совместное содержание в
данном минерале можно узнать возраст;
Гелиевый - возраст минералов
определяют по количеству гелия, который
образуется одновременно с изотопами
свинца при распаде радиоактивных
элементов.
Аргоновый;
Углеродный;

33. Относительный возраст горных пород

Основной принцип определения относительного возраста
заключается в том, что при последовательном залегании
слоев горных пород слои, лежащие ниже, будут древнее по
возрасту, чем вышележащие.
Оценивается понятиями «моложе», «древнее»,
«одновременно».
Для того чтобы определить положение слоев по
отношению друг к другу, используют два метода:
стратиграфический и палеонтологический.
Соотношение разновозрастных
отложений и пересекающих их
интрузивных тел.
1, 2, 3, 4– последовательность
формирования осадочных пород,
толщи которых разделены угловыми
несогласиями. Дайка 5–самая
молодая и внедрилась до
образования толщи 1. Гранитная
интрузия внедрилась до формирования толщи 2, после формирования толщ 3 и 4. Дайка 7–самая
древняя и прорывает только толщу

34. Стратиграфический метод Залегание слоев различного возраста: А — горизонтальное; Б — в виде складок

35. Палеонтологический метод

Этот метод основан на использовании
остатков растений и животных
(окаменелости), которые после своей
гибели захоронялись в слоях осадочных
горных пород и таким образом их возраст
соответствует возрасту горной породы.
Окаменелость - остатки животных и
растительных организмов в виде раковин,
целых скелетов или их частей (кости, зубы
и пр.), стволов деревьев, листьев, пыльцы

36.

37.

38.

Фузулины

39. Геологическая хронология

ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА – шкала геол.
времени, показывающая последовательность и
соподчинённость этапов развития земной коры и
органич. мира Земли (эонов, эр, периодов, эпох,
веков).
Учение о хронологич. последовательности
формирования и возрасте горных пород,
слагающих земную кору, наз. геохронологией. (Г.)
Основные рубежи геол. истории выражены в
астрономических единицах времени (обычно в
млн. лет).
Впервые такая шкала была составлена Холмсом
(Holmes, 1947), на основании значений возраста,
полученных свинцовым методом для 5
разновозрастных радиоактивных металлов
известного геол. возраста и широкой
интерполяции для большинства геол. рубежей
шкалы.

40.

Эон
(эонотема)
Эра (эратема)
Четвертичный
(антропогеновый)
Кайнозой
Эпоха
(отдел)
Начало,
лет назад
Голоцен
11,7 тыс
Плейстоцен
2,588 млн
Плиоцен
5,33 млн
Миоцен
23,0 млн
Олигоцен
33,9 ± 0,1 млн
Эоцен
55,8 ± 0,2 млн
Палеоцен
65,5 ± 0,3 млн
Период (система)
Неогеновый
Палеогеновый
Фанерозой
Мезозой
Палеозой
Протерозой
Архей
Катархей (Гадей)
Меловой
145,5 ± 0,4 млн
Юрский
199,6 ± 0,6 млн
Триасовый
251,0 ± 0,4 млн
Пермский
299,0 ± 0,8 млн
Каменноугольный
359,2 ± 2,8 млн
Девонский
416,0 ± 2,5 млн
Силурийский
443,7 ± 1,5 млн
Ордовикский
488,3 ± 1,7 млн
Кембрийский
542,0 ± 1,0 млн

41.

42. Вопросы к Лекции 1 (ответить письменно в тетради.

1) Цель, задачи, объект, предмет и методы
инженерной геологии?
2) Что такое литосфера и из чего она
состоит?
3) Что изучает геохронология и чем
абсолютный возраст горных пород
отличается от относительного?
4) Какие существуют методы определения
возраста горных пород?