- •Содержание
- •I. Основы общей геологии
- •1.1. Строение Земли и земной коры.
- •1.2. Породообразующие минералы и горные породы
- •1.2.1 Породообразующие минералы
- •1.2.2 Горные породы
- •1.3. Геохронология
- •1.4. Глобальная геотектоника
- •1. 5. Вулканизм и сейсмические явления
- •II. Основы грунтоведения
- •2.1. Классификация грунтов Гост 25100–95
- •2.2. Физические свойства грунтов
- •2.3. Водно-физические свойства грунтов
- •2.4. Деформационные свойства
- •2.5. Прочностные свойства
- •2.6. Классификационные показатели глинистых грунтов
- •2.7. Классификационные показатели обломочных грунтов
- •2.8. Классификационные показатели скальных грунтов
- •III. Подземные воды
- •3.1. Классификация подземных вод
- •3.2. Законы движения подземных вод
- •IV. Природные геологические и инженерно-геологические процессы и явления
- •4.1. Экзогенные процессы и вызванные ими явления
- •4.1.1 Выветривание
- •4.1 2. Геологическая деятельность ветра
- •4.1.3. Геологическая деятельность атмосферных осадков
- •4.1.4 Геологическая деятельность рек
- •4.1.5. Геологическая деятельность моря
- •4.1.5 Геологическая деятельность озер, болот и водохранилищ
- •4.1.6 Геологическая деятельность ледников
- •4.1.7 Движение горных пород на склонах рельефа местности
- •4.1.8 Карстовые и суффозионные процессы
- •4.1.9 Мерзлотные процессы
- •4.2. Инженерно-геологические (антропогенные) процессы и явления
- •4.2.1 Деформация над горными выработками
- •4.2.2 Особенности лессовых грунтов
- •4.2.3 Плывуны
- •V. Инженерно-геологические изыскания для строительства
- •5.1. Подготовительный этап
- •5.2. Полевой период
- •5.2.1. Разведочные выработки
- •5.2.2. Бурение
- •5.2.3. Геофизические работы
- •5.2.4. Полевые исследования грунтов
- •5.2.5. Гидрогеологические исследования (опытно-фильтрационные работы)
- •5.3. Лабораторные и камеральные работы
4.1.4 Геологическая деятельность рек
Река – постоянный водоток, в который стекаются все временные ручьи.
Бассейн реки – площадь, с которой стекает вода к данной реке.
Основные этапы геологической деятельности реки:
– эрозия (разрушение),
– перенос продуктов разрушения,
– переотложение (аккумуляция).
Линейная эрозия – временные ручейки дают жидкость более крупным, т.е. в свою очередь речкам. Образуется – река. Очевидно, что разрушительная работа текучих вод тем больше, чем больше масса воды и чем быстрее ее течение, которое пропорционально крутизне ложа, по которому она течет, движение воды может быть ламинарным или турбулентным.
В руслах рек оно всегда турбулентно. Так вот эти завихрения, вращения создают подъемную силу, которая переносит (мелкие и тонкие), волочатся по дну (крупные), а также переносит часть веществ в растворенном виде. Тем самым водный поток производит разрушающую дно силу – эрозия, эродирует – линейная эрозия. Итак, результатом деятельности водных потоков является образование эрозионных долин или просто речных долин. Впечатляющий пример – гранд-каньон (USA, Колорадо) глубина 2 км (рис.25).
Рис. 25 Большой каньон (фото с сайта http://www.countryofcanyons.ru)
Но, протекая в долине, река, кроме глубокой эрозии, подмывает (размывает) и берега долины – это называется боковая эрозия. Отсюда: глубинная эрозия вырабатывает продольный профиль, а боковая – поперечный профиль.
Базис эрозии и профиль равновесия.
Невыработанный профиль – сильный уклон. Сильное течение. Выработанный профиль – наши основные реки, особенно в Зауралье. Спокойное течение. Выработка профиля продолжается до тех пор, пока не устанавливается динамическое равновесие потока, т.е. соглашение между эрозией, аккумуляцией и мощностью водного потока. Это профиль равновесия. То есть профиль равновесия – это нижняя граница, до которой может идти врезание долины при данных геологических условиях, данном гидрогеологическом режиме потока и при данном положении общего базиса эрозии. Энергия потока ослабевает, донная эрозия уменьшается и река начинает размывать берега – боковая эрозия.
Базис эрозии есть как общий, для всей речной системы, так и местный – по профилю самой реки и сама река для ее притоков.
Речные долины подразделяются на симметричные и ассиметричные.
Классификация форм речных долин: каньон (ущелья), U-образная, V-образная, корытообразная.
Элементы долины реки.
Рис. 26 Элементы долины реки
1 – коренные породы, 2 – склон, 3 – русло, 4 – пойма, 5 – первая надпойменная терраса,
6 – вторая надпойменная терраса, 7 – старица, 8 – дно.
Русло – часть долины, занятая водным потоком;
Пойма – часть долины, заливаемая водой во время весеннего паводка (низкая – ежегодно, высокая – раз в 10 лет);
Надпойменные террасы – уступы на склоне долины реки (продольные вдоль склонов долин в виде горизонтальных площадок, поперечные – порождают водопады). По слагаемому материалу террасы делятся: эрозионные (характерны для горных рек), цокольные (покрытые небольшим слоем аллювия) и аккумулятивные или аллювиальные (вложенные и наложенные);
Старица – изолированная часть русла реки;
Дно низшая часть долины.
Тальвег – условная линия, соединяющая самые глубокие точки дна.
При изысканиях для проектирования сооружений одним из обязательных условий является определение уровней воды:
Расчетный горизонт высоких вод – средний из наибольших уровней по многолетним наблюдениям;
Наивысший горизонт – выше не поднимался 10–15 лет;
Меженный – самый низкий.
Кроме эрозии (углубления) река еще и производит откладывание материала – это аккумуляция (накопление). Т.е. в развитие долины (реки) есть цикл эрозия – аккумуляция и т.д. Таким образом, развитие циклично. В основе всего тектоника – изменение общего базиса эрозии. Теперь эта река аккумулирует: чередование высокой и нижней воды – половодье (паводок) – межень. Наибольшая работа в паводок в русле (скорость большая) осаждается только галька, гравий, песок: русло переполняется водой и выходит из берегов, несет много мелких частиц, которые осаждаются, образуя слоистые супеси, суглинки.
Река извивается: это называется меандрирует. Меандра – старица – озерцо – болотце – глины – торф.
Аллювиальные отложения (аQ) – отложения, сформированные постоянными водными потоками (реками).
В русле – пески, гравий, галечник, валуны – русловой аллювий (фация);
В пойме – суглинки, супесь (во время половодий) – пойменный аллювий (фация).
В старице – глины, торф, илы с растительными остатками – старичный аллювий (фация).
Река ведет боковую эрозию. Старый аллювий (террасы) уничтожается и большей частью долины асимметричные.
Строительные свойства аллювиальных отложений
Русловой (а) – хорошие основания для тяжелых сооружений и мостов.
Если русловой (а) перекрывается пойменным и старичным – свайные основания.
Древний пойменный (а) – просадочные свойства.
Современный пойменный (а) (высокая влажность) – низкая несущая способность.
Старичный (а) – слабые грунты (песчаные подушки, сваи).
Особенность аллювиальных отложений – неоднородность толщ, наличие линз (грунты с различной сжимаемостью).
Инженерно-геологические характеристики (физико-механические свойства) аллювия различны: ряд – русловые (r) – пойменные (pr) – старичные (st). Скажем при строительстве моста – быки должны опираться, естественно, лучше всего на коренные породы, в крайнем случае (если мощность большая) на r-аллювий. Далее – подмыв берегов – это прогноз, чтобы мост устоял. От подмыва – укрепления, дамбы, берегоукрепительная стена и пр.
Полезные ископаемые – весь спектр стройматриалов – песок, гравий, глины, суглинки. Кроме того: Au, Pt, алмазы, циркон, агаты и многое другое.