му Инж.геолог 2009 _№ 1701

21

светлую окраску, нередко в них есть пустоты — каверны. Липариты употребляются для покрытия дорог и строительных целей.

Обсидиан (вулканическое стекло) и пемза. Образуются при очень быстром остывании кислой лавы. Для пемзы характерно наличие большого количества замкнутых пор, вследствие чего плотность ее бывает настолько малой, что она не тонет в воде; используется как абразивный материал, в качестве фильтров и наполнителя легких бетонов.

2. СРЕДНИЕ ПОРОДЫ.

Сиениты. Глубинная средняя порода, состоящая из ортоклаза (или микроклина), плагиоклазов и темных минералов (биотита или роговой обманки). Структура полнокристаллическая, текстура массивная. Цвет обычно темный. Подобно гранитам, используются в строительстве.

Излившимися аналогами сиенитов являются ортоклазовые порфиры и трахиты. Структура их порфировая, текстура — массивная. Ортоклазовые порфиры имеют темную окраску, трахиты — светлую. Трахиты используются как кислотоупорный материал.

Диориты. Глубинные средние породы, состоящие из среднего плагиоклаза и роговой обманки. Структура полнокристаллическая. Окраска серая, зеленовато-серая до темно-серой и черной. Используется, как и гранит, в строительстве.

Излившимися аналогами диоритов являются порфириты и андезиты. Окраска их серая и темно-зеленая. Структура порфировая. Используются в строительстве, а андезиты — и в качестве кислотоупорного материала.

3. ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ.

Габбро. Интрузивная порода, состоит из основных плагиоклазов и цветных минералов. Структура полнокристаллическая, текстура массивная. Окраска серая, зеленоватая, черная. Отличается значительной прочностью; сопротивление сжатию в среднем равняется 200…280 МПа. При полировке приобретает красивый оттенок. Широко используется как облицовочный и декоративный материал.

Диабазы. Древняя эффузивная основная порода. Состоит из основного полевого шпата, авгита или роговой обманки. Структура мелко- и скрытокристаллическая. Цвет от темно-зеленого до черного. Очень прочная порода. Хорошо полируется и используется для поделок, украшений и как брусчатка.

Базальты. Относительно молодая эффузивная основная мелкокристаллическая, часто стекловатая порода черного цвета, очень плотная, хорошо противостоящая процессам выветривания. Это наиболее распространенная порода магматического происхождения (около 44% от общего количества магматических пород). Базальты являются хорошим строительным материалом. Плавленый базальт, получаемый из естественного, обладает высокими механическими, электрическими и химическими

22

свойствами и применяется при изготовлении кислотоупорной и химической аппаратуры, электроизоляторов и в качестве облицовочного материала.

Вулканические туфы. Рыхлые продукты вулканических извержений. Легко разрабатываются, отличаются крупной пористостью и малой плотностью. Широко используются в строительстве как стеновой материал, в качестве добавок к цементным материалам (пуццоланы, трассы, пемза) и в других отраслях промышленности строительных материалов.

4. УЛЬТРАОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ.

Пироксениты – крупнокристаллическая порода с плотной массивной текстурой. Минералогический состав: авгит - 60…70%, оливин – 30…40%, рудные минералы и др. Окраска зеленовато-серая, черная.

Перидотиты – мелкокристаллическая порода с массивной текстурой. Минералогический состав: авгит - 40…50%, оливин – 50…60%. Окраска темная до черной, иногда зеленоватая.

Дуниты – мелкокристаллическая порода с массивной текстурой. Минералогический состав: оливин – 80…90%., хромит, магнетит. Окраска темная желто-зеленая.

В журнале лабораторных работ дать описание диагностических показателей и установить наименование образцов магматических горных пород. Пример оформления материалов работы представлен в табл. 2.1.

Таблица 1.1

Магматические горные породы

Наименование	Минералогический	Структура	Текстура	Кислот	Условия
	состав			ность	образования
				SiO2, %
		Кислые породы
Гранит	Кварц, полевые	Полнокристал	Массивная	65…75	Интрузивная
	шпаты, биотит,	лическая			порода
Липарит	роговая обманка и	Порфировая	Массивная		Эффузивная
	др.				порода
Обсидиан		Стекловатая	Массивная		Эффузивная
					порода

23

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Изучение осадочных горных пород по образцам

Студентам предлагается 3-4 образца осадочных горных пород. Не обходимо определить группу пород, наименование породы.

Осадочные горные породы образуются в результате накопления и переработки экзогенными процессами различных осадков обломочного, органического, химического и смешанного происхождения в поверхностной зоне земной коры. В зависимости от условий образования (генезиса) и исходного материала они подразделяются на группы: обломочные, глинистые,

органогенные, химические и смешанного происхождения..

Структуры осадочных горных пород бывает: равно- и разнозернистая; игольчатая; волнистая; брекчиевидная.

Текстуры осадочных горных пород: беспорядочная; слоистая; листовая; черепитчатая; полосчатая.

Осадочным горным породам присущи и некоторые другие важные признаки: слоистость; трещины усыхания; отпечатки растений и животных; степень и характер сцементированности слагающих частиц; окраска и удельный вес пород.

1. ОБЛОМОЧНЫЕ ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ.

По величине обломков среди осадочных обломочных горных пород выделяют следующие основные группы: грубообломочные (псефитовые), песчаные (псаммитовые), пылеватые (алевритовые), глинистые (пелитовые). По форме обломков выделяют окатанные, полуокатанные, неокатанные. Главные осадочные обломочные породы даны в табл.3.1.

	Осадочные обломочные породы					Таблица 2.1
Группа пород	Размеры	Рыхлые породы				Сцементированные породы
	обломков,
		При		При		При	При
	мм	преобладании		преобладании		преобладании	преобладании
		окатанных		неокатанных		окатанных	неокатанных
		обломков		обломков		обломков	обломков
Грубообломочные	Крупные	Валуны		Глыбы		Валунные	Глыбовые
(псефитовые)	>200					конгломераты	брекчии
	Средние	Галечник		Щебень		Конгломераты	Брекчии
	200…10
	Мелкие	Гравий		Дресва		Гравелит	Гравелитовые
	10…2						брекчии

		24
Песчаные	Грубые	Пески		Песчаники
(псаммитовые)	2…1	(гравелистые,	крупные,
	Крупные	средней крупности, мелкие,
	1…0,5	пылеватые)
	Средние
	0,5…0,25
	Мелкие
	0ю25…0,1
Пылеватые		Алевриты		Алевролиты
(алевритовые)		(супеси, суглинки, лессы)
Глинистые		Глины		Аргиллиты
(пелитовые)

3. ОРГАНОГЕННЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Карбонатные породы. Включают известняки, известковые туфы (травертины), доломиты.

Известняки. Состоят из CaCO3 и в качестве примесей содержат песок, глину, кремнезем и др. Бурно вскипают с соляной кислотой. По внешнему виду это в большинстве массивные, плотные породы. Свойства хемогенных известняков те же, что и органогенных. Встречаются разности, состоящие из хорошо видимых простым глазом раковин, например известняки-ракушечники, широко распространенные на юге Украины. Известняки являются одним из важнейших полезных ископаемых. Они используются в строительстве в виде стенового материала, бутового камня, щебенки, тротуарных плит, архитектурных деталей, внешней облицовки, для производства извести, силикатного цемента, для изготовления литографского камня, в металлургии в качестве флюсов при выплавке чугуна из железных руд, в сельском хозяйстве для известкования кислых почв, в искусстве для декоративно-орнаментальных работ и других целей.

Известковые туфы. Образуются только в континентальных условиях в местах выхода родников. Подземная вода при выходе на поверхность теряет часть содержащегося в ней углекислого газа, вследствие чего растворимость углекислого кальция уменьшается и он выпадает в осадок в виде пористой ноздреватой массы светлого цвета. Широко используются в строительстве.

Доломиты. Встречаются в осадочных толщах всех геологических периодов, но особенно широко распространены в отложениях докембрийского и палеозойского возрастов. Месторождения доломитов имеются в Донбассе. Доломиты широко используются при изготовлении огнеупорных изделий, в качестве флюса, для производства магния, магнезиальных цементов, в стекольной и керамической промышленности, для изготовления бута, щебня, в

25

качестве облицовочного материала, для изготовления доломитовой муки, употребляемой для обработки кислых почв.

Кремнистые породы.

Кремнистые туфы образуются в результате выпадения аморфного кремнезема из воды горячих источников и имеют широкое распространение.

Диатомиты. Состоит из скопления микроскопических одноклеточных водорослей кремнистого состава, полых внутри. Представляет собой рыхлую, землистую или слабо сцементированную массу белого, светло-серого и желтоватого цвета. Используется как звуко- и теплоизоляционный, абразивный, адсорбционный и вяжущий материал.

Опока. Твердая кремнистая пористая порода, состоящая из микрозернистого водного аморфного кремнезема, обычно с примесью кремневых остатков организмов, глины, песка. Цвет от светло-серого до почти черного. Отличается значительной твердостью. Вследствие пористости опока очень легкая. Используется в строительной промышленности и в качестве адсорбента.

Сульфатные породы. Это гипс и ангидрит. Состоят из минералов того же названия. Залегают в виде пластов и мощных масс (штоков).

Барит, или сернокислый барий (состава BaSO4). Используется для получения белых красок, при изготовлении защитных экранов от проникающей радиации и рентгеновских лучей, как наполнитель в бумажной и резиновой промышленности.

Галоиды, или хлоридные породы. Представляют собой соли соляной кислоты. Наиболее распространена каменная соль (NaCl), затем хлористый калий (сильвин).

Каустобиолиты. Это углистые (торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит), горючие (битуминозные) сланцы, углеводородные породы (нефть, асфальт, озокерит).

Породы смешанного происхождения. Довольно широко распространены у поверхности земли. Образуются частично из обломочного материала, а частично из органогенного или хемогенного материала.

Наиболее распространенной породой смешанного происхождения является мергель. Он состоит из глины и углекислого кальция (до 20…80% CaCO3). При меньшем содержании углекислого кальция порода называется известковистой

или мергелистой глиной, а при большем — глинистым известняком. Мергели

— основное сырье для изготовления портландцемента.

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Изучение метаморфических горных пород по образцам

Студентам предлагается 3-4 образца метаморфических горнах пород. Не обходимо определить наименование породы, вид метаморфизма.

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших магматических и осадочных пород под воздействием высокой температуры. давления, гидротермальных растворов и др. Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минералогического состава, структуры, текстуры пород.

Метаморфические породы состоят из устойчивых в условиях высоких температур и давления пород, таких как кварц, полевые шпаты, мусковит, биотит, гематит, хлорит, тальк, гранат, графит и др.

Структура метаморфических пород – кристаллическая (зернистая,

чешуйчатая, листовая, игольчатая).

Текстура у метаморфических пород бывает: сланцеватая, гнейсовая,

полосчатая, очковая, массивная, беспорядочная и др.

1.ПОРОДЫ КОНТАКТОВОГО МЕТАМОРФИЗМА

Роговики. Состоят из кварца, биотита, часто полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-серый, темно-зеленый, черный. Структура кристаллическая, мелкозернистая. Текстура массивная беспорядочная. Характерна значительная прочность и раковистый излом. В зависимости от преобладающих минералов выделяются разновидности роговиков: биотитовые, амфиболовые, известково-силикатовые, кварцево-слюдяные.

Скарны. Состоят из авгита, граната, плагиоклазов, иногда рудных минералов и др. Цвет темный, бурый, зеленовато-бурый. Структура от мелкодо крупнокристаллической. Текстура массивная беспорядочная, или пятнистая.

Глинистые сланцы, кровельные сланцы. Состоят из неразличимых глинистых минералов, кварца, иногда серицита, хлорита. Структура скрытокристаллическая. Текстура тонкосланцеватая. Цвет серый, зеленоватый, желтоватый, бурый, красноватый. Блеск тусклый, в воде не размокают. Плотная разновидность, раскалывающаяся на тонкие, ровные и прочные пластинки называется кровельным сланцем.

2. ПОРОДЫ РЕГИОНАЛЬНОГО МЕТАМОРФИЗМА

Филлиты. Состоят из кварца, иногда хлорита, биотита, полевых шпатов, кальцита. Цвет зеленый, серый, красноватый, бурый, черный, фиолетовый. Структура микрозернистая полнокристаллическая. Текстура тонкосланцеватая. Легко раскалывается на плитки со слабым шелковистым блеском на плоскостях сланцеватости.

Кристаллические сланцы. Общее название полнокристаллических метаморфических пород различного минералогического состава, возникших как из осадочных (парасланцы), так и из магматических (ортосланцы) пород

27

путем их перекристаллизации в твердом состоянии. В зависимости от состава и свойств, кристаллические сланцы употребляются как строительные материалы, для изготовления электротехнических щитов, школьных досок, для облицовки лабораторных столов, в сантехнике, в размолотом виде — для изготовления толя, рубероида и т. д.

Слюдяные сланцы. Состоят из слюд (мусковит, биотит), кварца, иногда граната, графита. Цвет белый, бурый, черный. Структура среднеили крупнокристаллическая (чешуйчатая). Текстура сланцеватая. Легко расщепляется на тонкие упруго гибкие пластинки с шелковистым блеском по плоскостям спайности.

Гнейсы. Породы, подвергшиеся наиболее глубокому метаморфизму. Состоят из кварца, полевых шпатов и темных минералов. Образуются как из осадочных пород (парагнейсы), так и из магматических (ортогнейсы). По преобладанию темных минералов различают гнейсы биотитовые, роговообманковые и др. Цвет - серый, желтоватый, черный. Структура кристаллическая. Текстура массивная, полосчатая, реже очковая или сланцеватая. По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Из гнейсов изготовляют бут-плитняк, щебенку, тротуарные плиты, употребляют для облицовки каналов, набережных и т. д.

Кварциты, кварцитовидные песчаники. Состоят в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом. Цвет белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Структура мелко- и тонкозернистая. Текстура массивная, редко сланцеватая. Характерны высокая прочность и твердость.

Известковистые сланцы. Состоит из кальцита, хлорита, кварца или доломита и кварца. Текстура сланцеватая. Переходная порода от известняка или доломита к мрамору (начальная стадия метаморфизации).

Мрамор. Состоит из кальцита или доломита с примесью графита, хлорита и др. Цвет белый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный и др. Структура зернистая. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Характерна невысокая твердость, бурное вскипание при действии 10%-ной соляной кислоты.

Тальковый сланец. Состоит из талька, кварца, иногда хлорита, слюд. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый, желтоватый. Структура чешуйчатозернистая. Текстура сланцеватая. Жирный на ощупь, царапается ногтем. При наличии одного талька называется тальковым камнем.

3. ПОРОДЫ ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМА

Образуются при направленном давлении, к ним относятся тектонические брекчии и милониты.

Милонит. Представляет мелкоперетертый материал первичных пород. Минералогический состав зависит от состава первичных пород. Структура алевритовая. Текстура сланцеватая полосчатая.

Тектонические брекчии состоят из угловатых обломков раздробленных первичных пород, сцементированных мелкораздробленным материалом тех же пород. Характерно отсутствие слоистости и однообразие состава обломков.

28

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Построение геологического разреза, определение расходов единичных потоков, обоснование благоприятности инженерно – геологических условий строительной площадки.

Внутреннее строение земной коры, а особенно её верхних горизонтов, является предметом пристального внимания инженеров-строителей при планировании и возведении сооружений. Грамотная оценка состава и строения грунтовых толщ является обязательным условием для обеспечения безопасности водопроводных, автомобильных, теплогазопроводных трасс, а так же строительных площадок промышленного и гражданского строительства и карьеров строительных материалов. Чрезвычайно важно установить уровень грунтовых вод, чтобы учесть такие нежелательные геологические процессы как подтопление и затопление. Они особенно интенсивно проявляются в современный период, и наносят огромный материальный ущерб народному хозяйству. Располагая перечисленными сведениями, с учётом происходящих геологических процессов на том или ином участке строительства, проектировщики смогут принять наиболее эффективные и экономичные решения. Поэтому при изучении курса «Инженерная геология» студенты строительных специальностей должны получить навыки построения геологических разрезов.

Наиболее простым методом является построение геологического разреза по данным буровых работ. К тому же, он позволяет строить разрезы с большой точностью. Необходимо располагать журналом документации буровых скважин, где указывают глубину расположения границ пластов горных пород, встреченных при проходке. Для построения разреза берут данные по нескольким соседним выработкам, и методом интерполяции проводят границы пластов между ними.

Работа выполняется вне сетки аудиторных занятий, под руководством преподавателя, проводившего лабораторные занятия. В процессе выполнения работы студенты могут консультироваться у преподавателей.

Защита работы проводится у преподавателей, проводивших лабораторные занятия или у лектора.

1.Цель работы – определить благоприятность инженерно-геологических условий места расположения строительной площадки с точки зрения инженерной геологии.

2.Объем работы – для решения поставленной задачи необходимо выполнить следующий объем расчетно-графических работ.

29

Построить инженерно-геологический разрез по четырем скважинам.

Построить стратиграфические колонки по каждой скважине

Определение величины расходов единичных потоков, т.е. потоков шириной 1м, между скважинами 1-2, 2-3 и 3-4.

По заданной величине возможного поднятия грунтовой воды (капиллярное поднятие – hкап) на инженерно-геологическом разрезе определить участки заболачивания, обозначив границы заболачивания.

3.Выбор варианта работы осуществляется согласно порядкового номера студента в списке группы. По каждому варианту выдается следующие данные:

Расстояние между скважинами, м;

Абсолютные отметки устья скважины, т.е.рельефа, и уровня (зеркала) грунтовых вод (УГВ).

Вид (наименование) инженерно-геологических элементов (ИГЭ), вскрытых при бурении разведочных скважин;

Мощность каждого ИГЭ, т.е. расстояния от почвы до кровли каждого грунтового слоя;

Коэффициент фильтрации для каждого ИГЭ;

Возможное поднятие грунтовой воды (капиллярное поднятие).

4.Построение инженерно-геологического разреза. Инженерно-

геологический разрез строится в такой последовательности:

На расстоянии 5мм друг от друга проводятся две параллельные линии с горизонтальным делением через 10мм. Это - измерительная шкала по высоте, высота которой определяется разницей между отметкой рельефа и наименьшей отметкой подошвы водоупорного слоя (ИГЭ4). Учитывая величину вертикального массива Mв 1:100,производится разметка шкалы

На произвольном расстоянии от наименьшей отметки, таким образом, чтобы получилась цифра кратная 1,0, проводится горизонтальная линия

На расстоянии 5-10мм от масштабной шкалы проводятся вертикальные линии (от разведывательных скважин) в соответствии с расстоянием между ними согласно варианту (с учетом горизонтального масштаба Мг 1:1000).

По осям каждой скважины откладываются отметки рельефа (устья скважин) и мощность грунтовых слоев, учитывая, что отметки почвы вышележащего слоя являются отметкой кровли нижележащего слоя. Кроме того откладывается УГВ.

30

Точки, соответствующие кровли каждого грунтового слоя (ИГЭ), и абсолютные отметки УГВ соединяются прямыми линиями

Каждый ИГЭ обозначается в соответствии и ГоСТом (см приложение 1). Во всех вариантах четвертый слой является водоупорным

Ниже полученного геологического разреза приводится таблича с указанием № скважины, расстоянием между ними и абсолютной отметкой устья скважины

Геологический разрез выполняется в масштабе 1:100 – вертикальный. 1:1000 – горизонтальный. (Пример построения геологического разреза показан в приложении 2)

5.Построение стратиграфических колонок. Стратиграфические колонки строятся по каждой скважине на листах формата А4. (Примеры построения колонки показан в приложении 3)

6.Определение величины расходов. Расходы единичного потока определяются в сечениях между скважинами 1-2; 2-3; 3-4, по формуле:

g=ωVw; м3/сут…………………………… (1)

Где ω – сечение единичного потока , м2

ω= b …………………………………..(2)

– средняя высота водяного столба в сечениях между скважинами 1- 2; 2-3; 3-4, м.

= ………………………………. (3)

Н1 – большее значение водяного столба (от кровли водоупорного слоя до УГВ) по одной из скважин рассматриваемого сечения, м

Н2 – меньшее значение высоты водяного столба по другой скважине этого же сечения.

b – ширина водяного потока, b = 1,0м.

Vw – скорость движения воды в рассматриваемом сечении, м/сут Скорость движения воды определяется по формуле Дарси:

Vw = f I ….…………………………..(4)