Геология / Новая папка (3) / __3__ УП ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительного производства, оснований и фундаментов

Игашева С.П., Соседков Э.С.

ГЕОЛОГИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ «Горные породы, как грунты и их свойства»

для студентов строительных специальностей очной и заочных форм обучения

Тюмень, 2011

УДК

ББК

Игашева С.П., Соседков Э.С. Геология: учебное пособие к лабораторным и практическим работам дисциплины «Геология» для студентов строительных специальностей дневной и заочных форм обучения - перераб. и доп. – Тюмень: РИЦ ГОУ ВПО ТюмГАСУ, 2011. – 72 с.

Учебное пособие разработано на основании рабочих программ ГОУ ВПО ТюмГАСУ дисциплины «Геология» для студентов строительных специальностей очной и заочных форм обучения. Учебное пособие содержит теоретический материал по теме «Горные породы, как грунты, и их свойства», методические указания к практической работе «Описание свойств горных пород» и к двум лабораторным работам: «Макроскопическое определение свойств горных пород» и «Изучение горных пород по образцам учебной коллекции», контрольные вопросы.

Рецензент: Е.М.Максимов, профессор ТГНГУ, доктор г.-м.н.,

Рецензент: В.Д. Старков, профессор ТГУ, доктор г.-м.н.,

Рецензент: Ю.В.Кравцов, ведущий научный сотрудник

ООО «Тюменгипрогаз», к.г.-м. н.

Тираж 300 экз.

ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет» Игашева С.П., Соседков Э.С.

Редакционно-издательский центр ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурностроительный университет»

2

Содержание

Введение………………………………………………………………............................6

1ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Описание свойств горных пород

1.1Теоретическая часть Оснóвы петрографии.…………………….………...7

1.1.1Генезис горных пород………………………………………...................7

1.1.2Состав и строение горных пород……………………..............................8

1.1.3	Водные и химические свойства……………………………...............	….9
1.1.4	Физические свойства……………………………..…..……………….....9
1.1.5	Прочностные и деформационные свойства..........................................	10

1.1.6Месторождения полезных ископаемых……………………………….11

1.1.7Применение горных пород……………………………………………..11

1.1.8Основные сведения об отдельных классах горных пород

Магматические горные породы………………......................................	13
Осадочные горные породы………………………….............................	20
Метаморфические горные породы………………………………….....28

1.1.9Взаимосвязь классов горных пород…………………………………...33

1.1.10Контрольные вопросы…………………………………………….......34

1.2.Практическая часть Описание свойств горных пород…………...…35

1.2.1Задание…………………………………………………………………..35

1.2.2Пример оформления практической работы…………………………...36

1.2.3 Характеристика горных пород, как грунтов......	………………...........37
МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Ультракислые:
пегматúт............................................................................................	37
Кислые
гранúт……………………………………………………………....37
липарúт и липарúтовый порфúр……………………….................38
обсидиáн…………………………………………………………...39
пéмза.................................................................................................	39
Средние:
диорúт……………………………………………………………...40
андезúт и андезúтовый порфирúт..................................................	40
сиенúт………………………………………………………………41
трахúт……………………………………………………………....41
Основные:
гáббро………………………………………………………………42
базáльт и базáльтовый порфирúт………………………………...42
диабáз……………………………………………………………...43

3

Ультраосновные:
перидотúт…………………………………………………………43
пироксенúт………………………………………………………..44
дунúт……………………………………………………................44
ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Обломочные:
щéбень и дресвá………………………………………………….45
брéкчия……………………………………………………………45
гáлечник и гравий………………………………………………..46
конгломерáт……………………………………...........................46
песок………………………………………………………………46
песчáник…………………………………………………………..47
лѐсс………………………………………………………………..48
алевролúт………………………………………............................48
туф вулканический……………………………………………....49
Глинистые:
глина каолинúтовая……………………………...........................49
глина монтмориллонúтовая……………………………………..50
сýглúнок…………………………………………………………..50
сýпесь……………………………………………………………..51
аргиллúт…………………………………………………………..51
Хемогенные:
каменная соль.................................................................................	51
гипс..................................................................................................	52
ангидрúт..........................................................................................	52
известняк………………………………………………….............52
доломúт............................................................................................	53
Органогенные
известняк раковúстый…………....................................................	53
мел………………………………………………………………....54
диатомúт……………………………..............................................	54
трéпел…………………………………………..............................	55
слáнец горючий…………………………………………..............56
Породы сложного генезиса:

мéргель…………………………………………………………….56 опóка………………………………………………………………57

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

яшма.................................................................................................57

мрáмор…………………………………………………………….58 кварцúт…………………………………………………................58

4

		серпентинúт....................................................................................		59
		гнейс................................................................................................		59
		филлúт………………………….....................................................		60
		слюдяные сланцы...........................................................................		60
		тáльковые сланцы..........................................................................		60
		зелѐные сланцы..............................................................................		61
2	ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Макроскопическое определение
			свойств горных пород
	2.1	Теоретическая часть ......Методы определения свойств горных пород		62
	2.2	Практическая часть Определение свойств горных пород по образцам
			учебной коллекции . ………………………………64
3	ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Изучение горных пород по образцам
			учебной коллекции .
	3.1	Теоретическая часть .....	Исследование образцов учебной коллекции	65
	3.2	Практическая часть	Ключ к определению основных типов
			горных пород ……………………………………….65
	3.3	Контрольные вопросы ........................................................…………………		69

Список литературы………………………………………………..…………..............70

5

Введение

Настоящее учебное пособие содержит теоретический материал по теме «Горные породы, как грунты, и их свойства», методические указания к практической работе «Описание свойств горных пород» и к двум лабораторным работам:

«Макроскопическое определение свойств горных пород» и «Изучение горных пород по образцам учебной коллекции», контрольные вопросы.

Пособие разработано на основании рабочих программ ГОУ ВПО ТюмГАСУ дисциплины «Геология» для студентов строительных специальностей: ПГС, ГСХ, ПСК, ЭУН, АД, ВиВ, ТГВ, ООС очной, заочной и заочной в сокращѐнные сроки форм обучения.

Данное пособие содержит объяснения основных петрографических терминов и описание наиболее распространѐнных горных пород, используемых в качестве грунтов, с их разделением по генетическим типам. Здесь нашли отражение свойства горных пород, принадлежащих классу природных скальных и классу природных дисперсных грунтов.

Авторы не задавались целью проанализировать все известные науке свойства горных пород, выбрав лишь наиболее важные для строителей. Остальные, при необходимости, можно найти в специальных справочниках. В данном пособии не рассматриваются классы мѐрзлых природных и техногенных грунтов, поскольку они изучаются при освоении дисциплин «Грунтоведение» и «Мерзлотоведение».

Целью пособия является ознакомление в предельно краткой и максимально доступной форме с макроскопическими свойствами горных пород и их характеристика по образцам учебной коллекции.

Настоящее учебное пособие ставит своей задачей

восполнение пробела в информации по теме «Горные породы» в литературе для студентов строительных специальностей;

оказание практической помощи студентам при самостоятельном выполнении работ и их оформлении.

Учебное пособие соответствует программе ГОС ВПО и может быть использовано студентами дневной, заочной и заочной в сокращѐнные сроки форм обучения всех строительных специальностей (ПГС, ПСК, ЭУН, ГСХ, АД, ВиВ, ТГВ, ООС) как во время аудиторных занятий, так и для самостоятельной работы.

Важнейшим дополнением к данному пособию являются презентации «ГОРНЫЕ ПОРОДЫ», «МГП», «ОГП», «МетГП», «ГОРНЫЕ ПОРОДЫ учебная коллекция», которые подробно иллюстрируют текст настоящего пособия.

6

1 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Описание свойств горных пород

1.1 Теоретическая часть

Основы петрографии

Камень сейчас в руках человека - не забава и роскошь, а прекрасный материал, которому мы сумели вернуть его место, материал, среди которого лучше и веселее жить. А. Е. Ферсман

ПЕТРОГРÁФИЯ (от греч. «петрос» - камень и «графо» - пишу, описываю)

– наука, изучающая состав, строение, свойства, условия образования и изменения горных пород. Как самостоятельная ветвь геологической науки она сформировалась во второй половине XIX века. Тогда был изобретен поляризационный микроскоп, позволяющий детально изучать строение и состав горных пород. Появилась возможность не только наблюдать и описывать свойства горных пород, но и анализировать полученную информацию, и делать прогнозы. Поэтому было предложено название, более соответствующее современному характеру этой науки – ПЕТРОЛОГИЯ.

ГОРНАЯ ПОРОДА (г.п.) – это скопление зѐрен минералов, более или менее постоянных в количественном и качественном отношении. Они образуются в р е- зультате естественных физико-химических процессов в земной коре и прилегающих к ней оболочках. В настоящее время известно около 1000 разновидностей горных пород.

1.1.1. Генéзис (происхождение)

Генéзис горных пород является оснóвой для их классификации:

магматические (МГП), образовавшиеся при застывании магмы в глубине земной коры или лавы на еѐ поверхности;

осадочные (ОГП), образовавшиеся на земной поверхности вследствие осаждения в воздушной или водной среде продуктов выветривания г.п.;

метаморфические (МетГП) – появившиеся в результате преобразования (метаморфизма) уже существующих горных пород.

В зависимости от условий и места образования каждом классе горных пород выделяют несколько групп.

Все три класса неразрывно связаны между собой (рисунок 1):

7

Рисунок 1 Схема связи классов горных пород

Каждая горная порода обладает целым рядом свойств, позволяющих отличить еѐ от других, и оценить возможность использования в том или ином виде.

1.1.2 Состав и строение Состав и строение горных пород являются их важнейшими характеристи-

ками:

а) химический состав горных пород оценивается валовым химическим анализом, горные породы не имеют химических формул;

б) минеральный состав горных пород разнообразен, но для каждой конкретной породы постоянен. Минералы, входящие в состав горных пород делят по количественному содержанию на:

главные (породообразýющие), каждый из которых составляет не менее 10% от объѐма породы и определяет еѐ свойства;

8

второстепенные (акцессόрные) составляют не более 10% от объѐма породы, не являются еѐ неотъемлемой частью, но могут сильно влиять на свойства горной породы.

В зависимости от количества породообразующих минералов горные породы делят на мономинеральные и полиминеральные. Один и тот же минерал может быть в одной породе главным, а в другой – второстепенным;

Структура (от лат. structura - строение, порядок) – вторая важнейшая ха-

рактеристика горных пород, отражающая их внутреннее строение. Она определяется размером и формой минеральных частиц, количественным соотношением слагающих породу элементов и характером их взаимодействия друг с другом. Структура отражает условия образования горной породы.

Текстура (от лат. textura - ткань, строение, сплетение, сложение) - третья важнейшая характеристика горной породы, отражающая еѐ внешний облик. Определяется взаимным расположением составных частей породы, характером и способом заполнения пространства.

1.1.3 Водные и химические свойства Водопроницаемость – способность горных пород пропускать через себя

(фильтровать) воду может проявляться у всех горных пород в зависимости от их трещиноватости (МГП и МетГП) или пористости (ОГП):

более 100 м3/сутки – очень сильно водопроницаемые; 30 -100 м3/сутки – сильно водопроницаемые; 10-30 м3/сутки – средне водопроницаемы; 0,1-10 м3/сутки – слабо водопроницаемые;

0,01-0,1 м3/сутки – очень слабо водопроницаемые; менее 0,01 м3/сутки – практические водоупорные.

Влагоѐмкость – способность горных пород вмещать некоторое количество влаги, набухать, увеличиваться в объѐме.

Химическая активность для горных пород, применяемых в строительстве, определяется их растворимостью в воде и взаимодействием с 10%-ной соляной кислотой HCl.

1.1.4 Физические свойства Окраска горной породы определяется, в основном, цветом минералов, вхо-

дящих в еѐ состав, и может играть важную роль в оценке пород, применяемых в строительстве.

9

Плотность – характеристика горной породы, зависящая от еѐ минерального состава и упаковки частиц, равная отношению массы к единице объѐма (т/м3; г/см3). При изучении горных пород необходимо учитывать разницу между плотностью минеральных частиц и плотностью породы в целом с учѐтом пор и трещин.

1.1.5 ПрочностнЫе и деформациóонные свойства Прочность – способность горных пород сопротивляться разрушению от

действия внутреннего напряжения. Для горных пород, применяемых в строительстве, основным прочностным показателем является предел их сопротивления одноосному сжатию - Rсж, выражается в МПа или кг·с/см²:

Rсж > 120 МПа – очень прочные; 50 - 120 МПа – прочные; 15 - 50 МПа – средней прочности; 5 - 15 МПа – малопрочные;

менее 5 МПа – полускальные.

Трещиноватость – степень развития трещин в массиве горных пород. Трещины могут возникать в любых монолитных горных породах, когда те не выдерживают приложенной к ним нагрузки. Показатель трещиноватости увеличивается на всѐм протяжении существования массива пород. Но для инженера-строителя важно знать не только густоту трещин, но и причину их возникновения:

первичная трещиноватость возникает уже в процессе формирования горных

пород и связана с изменением объѐма массива. Фигуры, выделяемые из массива пород системой первичных трещин, называются отдельностью;

вторичная трещиноватость:

тектоническая возникает в результате тектонических движений в земной коре. Они проявляются в виде землетрясений и приводят к образованию прямолинейных трещин шириной до нескольких десятков метров и длиной до нескольких километров. Такие трещины часто залечиваются обломками, и становятся незаметными на поверхности земли, но отчѐтливо видны на аэрофотоснимках. Они существенно усложняют, а иногда делают невозможным проведение строительных работ, поэтому обязательно фиксируются при изучении местности и

обозначаются на картах красными жирными линиями;

экзогенная трещиноватость связана с выветриванием. Такие трещины извилисты, имеют ширину до нескольких сантиметров и глубину до 10-15 см. Не оказывают существенного влияния на строительные работы.

Устойчивость определяется количеством времени, в течение которого порода сохраняется в естественных и в городских условиях, т.е. при воздействии влаги и дымовых газов.

10