Понятие и основные направления деятельности инженерной геологии

  Содержание                                                                                               Стр. 

1. Введение                                                                                                              2

2. История исследования                                                                                        3

3. Минералогический состав лессовых пород.                                                     4

4. Химический состав  лессовых пород.                                                                 5

5. Структурно-текстурные  особенности лессовых  пород.                                   6 

6. Вопросы формирования  лессовых пород.                                                         8

7. Физические и водные  свойства.                                                                         10

8. Анализ факторов  влияющих на просадочность.                                              11

9. Методика изучения  изменчивости состава  и свойств при подтоплении.     13 Изменение состава и структур лессовых пород при подтоплении.  

10. Опыт эксплуатации  зданий и сооружений  на просадочных лессовых       14  породах.

11. Выводы.                                                                                                             15

12. Список используемой  литературы                                                                 17     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

  Сложный узел проблем, возникающих при взаимодействии современных строительных объектов с окружающей, в том числе и с геологической средой, определяет необходимость для инженера-строителя обладать знаниями в инженерной геологии. Также иметь четкое представление о геологической среде родной местности. На территории Нижегородского Поволжья распространены породы лессового покрова.

  Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической  среде, и в первую очередь в  породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В современных условиях ни одно  здание или сооружение не может быть спроектировано, построено и надежно эксплуатироваться (а в последствии может быть ликвидировано или реконструировано) без достоверных и полных инженерно-геологических материалов. 

  Основные  задачи, которые я ставлю в своей  работе, следующие:

  - распространения  лессовых пород, генезис, состав, структура, физико-механические свойства;

  - комплексная оценка просадочности  лессовых пород с выявлением  роли ряда факторов и установлением преобладающего типа грунтовых условий по просадочности.

  - обоснование рациональных направлений  строительства на лессовых породах  на базе установленных инженерно-геологических  закономерностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История исследования 

     Крупнейшим исследователем лессовых пород по праву считается В.А.Обручев, который обосновал теоретические положения формирования лессовых и лессовидных пород. В 1940 г. Вышла в свет работа А.И.Москвитина «Лесс и лессовидные отложения Сибири», в которой обобщалось геологическое изучение данного типа четвертичных отложений.

Монография  А.К.Ларионова, В.А.Приклонского, В.П.Ананьева «Лессовые породы ССР и их строительные свойства» в ней суммированы  данные о распространении лессового  покрова и его связи с геоморфологическим строением территорий, обобщены сведения по литолого-петрографическим особенностям и физико-механическим свойствам, при этом подчеркнуты региональные признаки. Главное внимание в работе уделено оценке просадочности лессов и лессовидных образований.

     Природа недоутопленности, свойственная всем лессам, рассмотрена в работах  Н.Я.Денисова.

     Значительную  роль в познании процессов литогенеза сыграли работы В.Д. Ломтадзе и Н.И. Кригера, отмечая влияние генезиса, с физико-механических позиций раскрывает значение этапа литификации, который является ведущим в формировании внешнего облика и специфических свойств лессовых пород.

   На  карте распространения лессовых пород России территории всех анализируемых  регионов отнесены к трем районам:

1. эолово-делювиальных нерасчлененных субаэральных лессовидных пород и лессов водораздельных равнин и склонов, обладающих просадочными деформациями преимущественно при дополнительных нагрузках;
2. лессовых пород(преимущественно лессовидных) различных генетических типов и комплексов, способных давать незначительные просадочные деформации при дополнительных нагрузках;
3. четвертичных отложений с участками лессовидных пород, неоднородных по просадочности.

   В распространении лессовых пород  проявляется один общий признак: они имеют преимущественно прерывистое, островное развитие, залегая невыдержанными по мощности слоями на различных геоморфологических элементах (водораздельных пространствах, выположенных склонах и поверхностях высоких речных террас). 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минералогический  состав лессовых пород. 

  Минералогический  состав лессовых пород отличается рядом  региональных особенностей.

Среди элювиально-делювиального комплекса  Т.Г. Рященко выделяет петрографические провинции, увязанные с подстилающими породами. В области распространения кембрийских пород – рудная. Она характеризуется содержанием магнетита, ильменита, в меньшей степени лимонита до 80-90%, в качестве примесей присутствуют зерна апатита, циркона, гранатов, редко – роговой обманки и эпидота. На ордовикских песчаниках и алевролитах – эпидот-гранато-рудная минеральная ассоциация. Количество рудных составляет 40-60%, гранатов – 15-30%, эпидота – 15-20%, среди второстепенных типичны циркон, турмалин, роговая обманка, сфен, апатит, дистен. В поле юрских пород преобладают цирконо-гранато-рудное, реже рудно-амфиболовое сообщества.

  Основные  минеральные ассоциации делювиальных лессовидных образований среди  среднеплейстоценовых – цирконо-гранато-рудная либо эпидот-рудная, а верхнеплейстоценовых – амфиболо-эпидотовая с увеличением рудных минералов в районах высоких речных террас. К второстепенным минералам относятся гранат, циркон, рутил, апатит, пироксены, турмалин и др. Преобладание зеленоцветных минералов – основная отличительная черта лессовидных делювиальных суглинков. В вертикальном разрезе лессовой толщи наблюдается выдержанность минерального состава.

  Облессованный аллювий отличается заметным обогащением минералов тяжелой фракции. Преобладают эпидот, амфиболы, рудные, цоизит, кроме того, присутствуют циркон, гранат, сфен, таз, пироксены и др.

  При сопоставлении минералогических данных лессовидных суглинков и пород коренной основы Т.Г.Рященко выявлено присутствие коррелирующих минералов (пироксены и гранат) и «минералов-пришельцев» (амфиболы и эпидот). В результате сделан вывод о существовании двух источников терригенного материала и некотором участии эолового фактора в накоплении его. Низкий коэффициент выветрелости, повышенное содержание полевых шпатов, свежесть зерен кварца, их слабая окатанность и наличие апатита свидетельствуют об относительной близости областей сноса. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Химический  состав лессовых пород. 

  Химический  состав лессовых пород помогает распознать те процессы, которые протекают в  осадках при их литификации.

Важнейшей чертой лессовых пород является карбонатность. Содержание карбонатов от 0 до 20 %, редко более. Среди них выделяются сингенетичные, обычно тонкие зерна, и вторичные, чаще в виде разнообразных скоплений.

  В молодых аллювиальных образованиях чаще всего встречаются вторичные  карбонаты, накапливающиеся под  влиянием почвенных процессов в условиях интенсивной дегидратации. Вседствие этого наблюдается повышение карбонатности с высотой террас. Элювиально-делювиальные лессовые разности отличаются широким диапазоном изменения карбонатности. Карбонаты встречаются в различных формах, как первичные терригенные, так и вторичные, аутигенные. Вид и количество их в первую очередь зависит от состава коренных пород.

  В процессе выветривания и делювообразования  происходит некоторый вынос солей. Количество воднорастворимых солей  в составе лессовидных отложений различных типов не превышает 1%, в в распределении же их проявляется влияние климатических условий, состава материнских пород и процессов диагенеза.

  В лессовидных суглинках и супесях  верхнего делювиального горизонта  легкорастворимых солей встречается от 0,06 до 1,7%.

В степных  и лесостепных частях фиксируется  прогрессивное накопление легкорастворимых соединений. Совершенно другая картина  наблюдается на участках значительного увлажнения. Под действием атмосферных осадков делювиальные породы опресняются за счет выноса хлоридных и сульфатных солей.

Делювиальные  среднеплейстоценовые и аллювиальные породы относятся к незасоленным. В делювиальных суглинках встречается 0,1-0,2% солей, а в аллювии обычно 0,06-025%.

  Основным  источником материала служили местные коренные и четвертичные породы. Разнообразие исходного материала, региональные природные и местные геоморфологические особенности определили отличия в составах. Они выражаются в характере распределения карбонатов и их количестве, емкости поглощения, валовом химическом составе. Но в тоже время близость многих черт: слабая засоленность и единство типа засоления, преобладание вторичных карбонатов в аллювиальных образованиях и породах среднеплейстоценового возраста, щелочная реакция среды, одинаковый комплекс поглощенных катионов, что свидетельствует об однозначности и единонаправленности протекающих процессов литификации. 
 
 

Структурно-текстурные особенности лессовых пород. 

На основании  полевых исследований выделены следующие  разновидности текстур:

1. пористая, характеризуется однообразием состава, равномерным распределением зерен и включений. Встречается большей частью у эолово-делювиальных и делювиальных верхнеплейстоценовых разностей;
2. скрытослоистая (после удара молотком кусок раскалывается по параллельным плоскостям); обычна для делювиальных нижнеплейстоценовых, реже наблюдается эолово-делювиальных и делювиальных верхнеплейстоценовых отложений;
3. слоистая, чаще всего параллельная, реже косая; слоистость особенно типична для флювиогляциальных, аллювиальных и озерно-аллювиальных образований и прослеживается по всему разрезу, у пород делювиального рода встречается только по отдельным частям слоя;
4. полосчатая и пятнистая- наблюдаются в зоне элювиально-делювиальных лессовидных отложений; обусловлена изменениями пород под влиянием окислительных процессов при гипергенезе.

   Текстурные  особенности лессовых пород определенным образом указывают на условия  осадконакопления и литификации.  Лессовидные суглинки нижнего горизонта  отличаются обычно хорошо выраженной слоистостью, наличием включений крупных зерен и вторичных образований, что указывает на относительно интенсивные условия сидементации и глубокие изменения при диагенезе и катагенезе. Слоистость, встречающаяся в эолово-делювиальных и делювиальных разностях, связана с активизацией процессов плоскостного смыва в отдельные отрезки времени. Элювиально-делювиальные отложения отличаются текстурами, образующимися в процессе выветривания.