Інженерна геологія. Курс лекцій для студентів напрямку будівництво
Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України
НАціоналбний авіаційний університет
Інститут аеропортів
ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ
( курс лекцій для студентів напрямку 6.060101 “Будівництво”)
Київ 2014
Зміст лекцій та зміст лабораторних робіт з курсу НАУ
ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ
Викладач: к.т.н. доцент Жданович Михайло Павлович
Література
1. Ципріанович І.В. Інженерна геологія. – Киів - КМУЦА, 1997 - 250ст.
2. Зоценко М.Л., Коваленко В.І., Хлобок В.Г. Інженерна геологія, механіка ґрунтів, основи фундаментів - Киів: Вища школа, 1992.-322 ст.
3. Далматов Б.І. Механіка ґрунтів, основи і фундаменти. - М.: Стройиздат, 1981 - 320 ст.
4. Ананьєв В.П., Потапов А.Д., Інженерна геологія. - М.: Вища школа, 2000, 511ст.55
5. Рудько Г.І. Основи загальної інженерної та екологічної геології. Чернівці, 2003 р.
6. Павлинов В.Н. та ін. Основи геології. Москва 1991
7. Цитович Н.А. Механіка ґрунтів. Москва 1983
8. А.Ф. Фролов та ін. Інженерна геологія. Москва 1990 р. (для технікумів)
9.Таланов Г.П., Ципріанович І.В. Інженерна геологія. Лабораторні
роботи. КІІЦА 1982
10. Чернишов С.М., Чумаченко А.М. Завдання і вправи з інженерної
геології. ВШ. М. 2001р.
11. Цихановський В.К., Таланов Г.П. Механіка ґрунтів. Лабораторні роботи.
НАУ 2003 р.
12. Котов М.Ф. Механіка ґрунтів у прикладах. Москва 1991 р.
Вступ. Предмет і завдання інженерної геології. Мета і задачі. Основні розділи. Зв'язок з іншими дисциплінами та будівельними спеціальностями.
Геологія - комплекс наук про будову, склад, історію розвитку Землі,
а також про будову та рух земної кору і розміщення в надрах Землі корисних копалин.
Методи геології - збір і вивчення закономірностей, які керують розподілом корисних копалин і подальший їх пошук. На їх основі складали геологічні карти. При цьому використовують геофізичні та геохімічні методи.
Основне завдання - забезпечення життєдіяльності людей на кожному етапі їх
життя (починаючи від забезпечення продуктами харчування і закінчуючи останніми досягненнями в науці і техніці в усіх напрямках).
У кінці 19 століття з неї стали відокремлюватися такі науки:
- Наука про склад Землі. Включає геохімію, мінералогію, кристалографію, петрографію (про г.п.), геофізику, сейсмологію, інж. геологію, гідрогеолог гію, геологію корисних копалин.
- Наука про історію Землі. Включає в себе динамічну геологію (процеси
усередині Землі), історична геологія (палеонтологія, стратиграфія).
- Наука про будову Землі. Включає структурну геологію (форми залягання), геотектоніку (будова, розвиток, рух зовнішньої оболонки).
- Наука про рельєф Землі. Геоморфологія (форми рельєфу та закономірності розвитку, геодинаміка)
- Наука про органічний світ. Включає палеонтологію (копалини залишки: палеозоологи і палеоботаніки).
Сучасна геологія включає наступний перелік наук геологічного циклу:
Стратиграфію - графічне відображення напластування гірських порід за віком; Тектоніку - рух, деформації, структуру, розвиток земної кори; геодинаміку - природні та антропогенно-геологічні процеси і явища; морську геологію; регіональну геологію (див. нижче), мінералогію - науку про мінерали, петрографію - науку про гірські породи, петрологію - науку про мінеральний та хімічний склад гірських порід, їх структуру, умови залягання; літологію - про осадові породи, геохімію. Окрему групу складають галузі прикладного значення: гідрогеологія, інженерна геологія, геокріологія (мерзлотознавство).
Нові напрямки геологіі- петрохімія, петрофізика, тектонофізика, екологічна геологія та др..
Інженерна геологія вивчає геологічну обстановку місцевості до початку будівництва, а також прогнозування її під час будівництва і в процесі експлуатації.
Вона поділяеться на наступні основни напрямки-
грунтознаство,
інженерну геодинаміку,
морську інженерну геологію,
регіональну інженерну геологію.
Основна мета – пошук і дослідження придатних для будівництва територій при цьому дотримується охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів (охорона від вітрової та водної ерозіі, селів, затоплень, заболочення, забруднення тощо). При цьому потрібно виділити наступні закономірності:
- характер ґрунтів і гірських порід з їх властивостями та умовами залягання, режимом підземних вод а також можливий вплив геологічних явищ і процесів;
- характер та інтенсивність виявлених процесів і явищ які визначаються особливостями будови Землі (складних гірських порід).
- склад і стан, структурні та текстурні особливості ґрунтів і гірських порід;
- останні дві особливості визначаються характером вихідних порід (матеріал, умови та обстановка для їх утворення) а також характер подальших видозмін під дією різних геологічних явищ і процесів.
Ці закономірності визначають три основних задачі:
- Вибір оптимального в геологічному відношенні місця будівництва;
- Виявлення інженерно-геологічних умов з метою визначення найбільш раціональної конструкції фундаментів і об'єктів в цілому, а також технології виробництва будівельних робіт;
- Вироблення рекомендацій щодо необхідних заходів і споруд інженерного захисту територій та охорони геологічного та екологічної середовища при будівництві та експлуатації. При цьому під таким середовищем розуміють гірські породи і ґрунти, що складають верхню частину літосфери і вивчаються як багатокомпонентні полімінеральні динамічні системи, що знаходяться під впливом інженерно-господарської діяльності людини. Це призводить до зміни природних геологічних процесів і до виникнення нових техногенних процесів (технічні об'єкти і способи, що використовуються у господарській діяльності людиною і впливають на навколишнє середовище) та які змінюють інженерно-геологічні умови певної території.
Основні розділи курсу «ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ»
- основні відомості про Землю;
- геологічні процеси;
- ґрунтознавство;
-геодинаміка і гідрогеологія;
- інженерно-геологічні вишукування.
Зв’язок з іншими дисциплінами:
фізикою, хімією, геодезією, а також пов'язана з такими дисциплінами як механіка ґрунтів, основи і фундаменти, будівельна механіка, будівельні матеріали, технологія будівельного виробництва і т.д.
Відомо, що при плануванні, проектуванні, будівництві та експлуатації буд- об'єктів враховується безліч зв'язків, що об'єднують їх в єдиний процес. Існує метод системного аналізу, що вирішує складні завдання таких взаємозв’язків. Центральним предметом цього аналізу в інженерній геології є геологічне середовище як суперсистема (комплекс систем: рекогносцировка, зйомка, розвідка, випробування і. т. п.). Система являє собою безліч об'єктів з набором зв'язків між ними та їх властивостями. Об’єкти - компоненти системи. Зв’язки – те, що об'єднує їх властивості в системному процесі в єдине ціле. З в о ї с т в о-це якість параметрів об'ектов. Необходний системний підхід до вивчення геологічного середовища і таких важливих її об'єктів як гірські породи і ґрунти які представляють собою гнучкі, що змінюються в часі системи, властивості яких піддаються штучної зміни.
Регіональна інженерна геологія вивчає верхню частину літосфери - її геологічне середовище-гірські породи і ґрунти досліджувані як багатоком-понентні полімінеральні системи. Р.І. геологія вивчає динаміку верхніх горизонтів земної кору у зв'язку з інженерною діяльністю людини. Це призводить до зміни природних геологічних процесів і до виникнення нових техногенних процесів, що змінюють інженерно-геологічні умови певної території.
Розпоряджаючись всією необхідною інформацією про результати і. геологічних досліджень представляють можливим приймати обґрунтовані технічно, економічно та екологічно грамотні рішення при будівництві та реконструкції різних будівельних об'єктів, наприклад-автомобільних доріг та штучних споруд на них, підземних переходів і. т. п.
Після вивчення даного курсу майбутній інженер-будівельник повинен знати найважливіші закони і базові поняття з загальної геології, гідрології, ґрунтознавства, геодинаміці, регіональної та. геології, володіти основними положеннями нормативних документів: СНіП 11.02-96 (І. вишукування для будівельників ... ..), СНиП 2.01.15-90 (Інженерний захист територій від небезпечних процесів), ГОСТ 25100-95 (Грунти).
ТЕМА 1.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ.
Содержание (план) темы.
- Происхождение Земли.
- Форма, размеры и строение.
- Температурный режим.
- Магнитное и гравитационное поля.
- Химический состав.
1.1 Происхождение.
Современные космогенные представления о происхождении Земли и её возраст. ( 1.4. 5.)
Полагают, что вселенная оразовалась в результате какого то взрыва при этом образовались пыль и газ- это гипотеза материалистов, но имеет право на сществования и библейское толкование происхождения вселенной, что творцом всего является Бог.Реальных доказательств в припятом нами понимании не существует.ни для одной из гипотез.
Земля является одной из девяти больших планет Солнечной системы-Юпитера, Сатурна,Урана, Нептуна, Плутона, Меркурия, Венеры Марса и Земли
Кроме того в состав Солнечной системы входят кометы и межпланетная среда..
В свою очередь Солнечная система является частью Галактики,в которой является одной из 1011 звезд. В состав Галактики входят также межзвёздная среда ( пыль и газ), космические лучи,магнитное поле и различные излучения ( фатоны). Во вселенной много друих галактик которые составляют звёздную ассоциацию – мегагалактику( их от 2.108 до 1011.Наша галактика имеет форму спирали в которой на расстоянии 3,26 .10000 световых лет от центра расположена Солнечная система.Расстояние от Земли до Луны-384 500км, до Солнца-150 000 000км
Вопрос о положении Земли в солнечной системе рассматривался с давних времён. Преобладал егоцентризм, т.е. мы есть центр всего существующего. Тпак в в 150 лет до н.э. Клавдий Птолемей а позже Аристотель утверждали, что Земля находится в центре Вселенной и всё вращается вокруг неё, создали геоцентричную модель. Однако ещё за 300 лет до н.э. Аристарх Самоский доказывал, что Земля вращается вокруг Солнца ( Коперник древности) И только в 1543 г. Николай Коперник доказал это в своей роботе – Про обращение небесных тел.,т.е создал гелиоцентричную модель..Которая была пдтверждена отрытыми позже законами Кеплера (движения планет) и Ньютона( всемирного тегатения).