Гидрогеология. Построение разреза по скважинам

Гидрогеология. Построение разреза по скважинам

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Череповецкий Государственный Университет

Инженерно – Экономический Институт

Кафедра строительных материалов и технологий

Курсовая работа по дисциплине

Инженерная Геология

Выполнил

студент группы 5ЭН-21

Рогозин Илья Андреевич

проверил

Чорная Татьяна Николаевна

Череповец

2005

Содержание

I.      Введение                                                                                            3

II.      Геолого-морфологическое строение и гидрогеологические условия                                                                                            

2.1    Рельеф участка                                                                            7

2.2    Геологическое строение участка                                             10

2.3    Гидрогеологические условия                                                   16

III.      Расчётная часть                                                                           

3.1           Расчёт скважин                                                                          18

3.2    Расчёт скорости грунтового потока                                         20

3.3    Расчёт промерзания грунта                                                       21

IV.      Физико-геологические процессы и условия                                 22

V.      Построение карты гидроизогипс                                                    35

VI.      Индивидуальное задание                                                                36

VII.      Вывод по работе                                                                              43

VIII.      Список литературы                                                                         44

             I.      Введение

Геологические карты - очень важный документ, необходимый как для поисков и разведки полезных ископаемых, так и для строительных работ, почвенных и инженерно- геологических исследований.

Геологическая карта - графическое изображение на горизонтальной плоскости выходящих на поверхность Земли геологических образований в определённом масштабе определёнными условными обозначениями. Геологическая карта отражает строение только верхних частей коры и поэтому является двухмерным плоскостным изображением трёхмерных объёмных тел - пластов горных пород. Для чтения геологической карты необходимы определённые навыки.

Чертёж, изображающий геологическое строение в виде сечения местности вертикальной плоскостью, проведенной по возможности под прямым углом к простиранию горных пород, называются геологическим профилем, или разрезом.

Все карты подразделяют на карты коренных пород и четвертич­ных отложений.

Четвертичные отложения покрывают поверхность земли почти сплошным чехлом, скрывая от глаз человека коренные породы, или, иначе говоря, породы дочетвертичного возраста. На картах четвер­тичных отложений принято показывать расположение в плане пород различного происхождения (речные, ледниковые и т. д.) и литологического состава.

Среди геологических карт коренных пород выделяют несколько видов: стратиграфические, литологические и литолого-стратиграфические. Кроме того, для различных целей составляют карты спе­циального назначения, среди которых основное место занимают ин­женерно-геологические, гид­рогеологические и карты строительных материалов.

Стратиграфиче­ская карта показывает границы распространения пород различного возраста. Породы одного и того же возраста на карте обознача­ют условными буквенными индексами и окрашивают од­ним цветом. Так, например породы юрского возраста — синим, третичного — желтым и т. д. Стратиграфическая карта обычно сопровождает­ся стратиграфической колон­кой, которая отражает порядок напластования пород по их возрасту.

Литологическая карта отражает состав пород. Каждую породу обозначают условным значком. В практике геоло­гических исследований для строительства чаще составляют литолого-стратиграфические карты, на которых показаны возраст и состав пород.

Инженерно-геологические карты — это сведения о важнейших инженерно-геологических факторах в пределах изучаемой террито­рии.

Каждая инженерно-геологическая карта — понятие собира­тельное и состоит из собственно карты, условных обозначений, гео­логических разрезов и пояснительной записки.

Для составления инженерно-геологических карт используют карты топографические, геологические всех видов, гидрогеологиче­ские, результаты работ по изучению геоморфологии, инженерно-гео­логических исследований, свойств пород и т. д.

Инженерно-геологические карты бывают трех видов: 1) инже­нерно-геологических условий, 2) инженерно-геологического райони­рования и 3) инженерно-геологические карты специального назна­чения.

Карта инженерно-геологических условий содержит информацию с расчетом на удовлетворение всех видов наземного строительства. Ее используют для общей оценки природных условий местности, где будет осуществлено строительство.

Карта инженерно-геологического районирования отражает раз­деление территории на части (регионы, области, районы и т. д.) в зависимости от общности их инженерно-геологических условий.

Карты специального назначения составляют применительно к конкретным видам строительства или сооружения. Они содержат оценку инженерно-геологических условий территории строительства и прогноз инженерно-геологических явлений!

Масштабы инженерно-геологических карт находятся в зависи­мости от их назначения и детальности содержания:

1)        общие обзорные (или схематические) карты мелкого масшта­ба (от 1 : 500 000 и мельче) отражают общие закономерности фор­мирования и распространения инженерно-геологических условий на больших территориях;

2)        карты среднего масштаба (от 1 : 200 000 до 1 : 100000) пред­назначены для обоснования проектирования строительства населен­ных пунктов, промышленных предприятий,  отдельных  гидротехни­ческих сооружений и т. д.;

3)        детальные крупномасштабные карты (от 1 : 10 000 и крупнее) используют для обоснования проектирования при размещении кон­кретных  объектов  промышленного   строительства,  при  застройке городских территорий и т. д.

Геологические разрезы представляют собой проекцию геологи­ческих структур на вертикальную плоскость и являются важным дополнением геологических карт. Они позволяют выявить геологи­ческое строение местности на глубине.

На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощ­ность, условия залегания пород, гидрогеологические условия. В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом.

Разрезы строятся по геологической карте или по данным разве­дочных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный мас­штаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее гори­зонтального.

В качестве примера рассмотрим порядок построения разреза по разведочным выработкам. Вначале закладывают линию разреза. Ее располагают так, чтобы можно было получить наи­более полное представление о геологическом строении территории с учетом размещения будущего сооружения или его отдельных час­тей, а в городских районах — в зависимости от наличия свободной от застройки площади. Линия разреза может быть прямой и ломаной.

По выбранной линии разреза строится топографический про­филь поверхности земли. На профиль переносятся точки, отражаю­щие места заложения разведочных выработок. Дальнейшее построение разреза осуществляют перенесением на профиль всех геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических данных. Каждый разрез соответствующим образом оформ­ляется — указывается масштаб, наносятся стратиграфические индексы, даются условные обозначения пород, подземных вод, физи­ко-геологических явлений и т. д.

Разрезы имеют важное значение при общей инженерно-геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, вы­боре пластов в качестве несущих оснований, изучения режима грун­товых вод и т. д.

          II.      Геолого-морфологическое строение и гидрогеологические условия

2.1    Рельеф участка

Рельеф - это совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба, называемых формами рельефа. Рельеф формируется в результате воздействия на литосферу внутренних (эндогенных) и внешних(экзогенных) процессов.

Равнина — это тип рельефа, который  характеризуется малыми коле­баниями высот, не выходящих за пределы 200 м. Равнины подразделяют по их отношению к уровню моря, общей форме поверхности, глубине, степени и типу расчленения, проис­хождению.

По отношению к уровню моря выделяют равнины отрица­тельные (депрессии, впадины), лежащие ниже уровня моря; низ­менные, в пределах от 0 до 200 м над уровнем моря; возвышен­ные — с отметками от 200 до 500 м; и нагорные, имеющие отмет­ки поверхности свыше 500 м. По общей форме поверхности равнины подразделяют на горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые.

Все равнины разделены на три класса:

1.     плоские, нерасчле­ненные или слаборасчлененные равнины (уклон 0,005);

2.     мел­корасчлененные равнины (уклон от 5 до 25 ж на 2 км протяжения);

3.     глубокорасчлененные равнины и возвышенности (уклон от 20 до 200 м на 2 км протяженности).

Равнины — наиболее удобные территории для расселения, на ко­торые человек активно воздействует инженерно-строительной дея­тельностью.

Горный рельеф

Горы – участки земной поверхности, приподнятые над уровнем моря на высоту более 500 м. Горы считаются низкими, если их высота от 500 до 1000 м; средними – от 1000 до 2000 м и высокими – свыше 2000 м. Горы различаются не только по высоте, но и по форме. Группа гор, вытянутых цепочкой, носит название горный хребет. По происхождению горы принято делить на тектонические, вулканические и эрозионные:

Тектонические — это такие горы, которые образуются в результате сложных тектонических нарушений земной коры (образование складок, надвигов и различного рода разломов).

Вулканические возникают в результате проявления вулканических процессов. Они распространены менее широко, чем тектонические и приурочены к определенным частям земного шара. Большое количество вулканических гор поднимается над дном океанов.

Эрозионные горы образовались в результате глубокого эрозионного расчленения древних аккумулятивных равнин из-за поднятия их над базисом эрозии. Обычно такое поднятие сопровождается разрывными дислокациями земной коры, происходит опускание или подъем отдельных   участков   благодаря   разломам, что  сближает эрозионные горы с тектоническими глыбовыми горами.

Эти глобальные формы рельефа подразделяются на генетические группы: 1) архитектурные, 2) структурные, 3) скульптурные. Первые формируются под влиянием процессов общепланетарного, космического характера, вторые- под ведущим влиянием эндогенных сил; третьи- под преобладающим воздействием экзогенных процессов. Особо рассматривают формы рельефа, сформировавшиеся в результате деятельности человека.

         Скульптурные формы рельефа подразделяются на рельеф, связанный с процессами эрозии, гляциальными и перигляциальными явлениями, аридной денудацией.

         По происхождению выделяют аккумулятивные и денудационные формы рельефа.

         Среди аккумулятивных форм выделяют: а) аллювиальные и озерно-аллювиальные, б) аллювиальные и озерно-аллювиальные с эоловой обработкой, в) ледниковые, г) морские и морские с эоловой обработкой.

         Среди денудационных форм различают равнины: а) на кристаллическом основании, б) на кристаллическом основании с развитием на поверхности ледниковых форм, в) на складчатом основании, г) на горизонтально лежащих или пологопадающих пластах, д) то же, но с развитием на поверхности ледниковых форм, е) с развитием лёссового покрова.

          При изучении рельефа особо фиксируется внимание на различных  современных геологических процессах, оказывающих большое влияние на микрорельеф особенности почвообразования. Описываются все водно-эрозионные и карстово-суффозионные явления: различные овраги, балки, западины, сухие конусы выноса; всевозможные просадки, оползни, блюдца, оплывины, выходы родников, отмечаются все виды деятельности человека - разработка карьеров, буровые работы, строительство дорог, сброс промышленных стоков, применение минеральных удобрений и ядохимикатов, оросительные и осушительные мелиорации и т.д. Обращается внимание на высотное положение местности (вертикальная зональность), так как мезо- и макрорельеф влияют на комплексность и пятнистость почвенного покрова и его агрономические свойства.

2.2    Геологическое строение участка

Насыпной грунт. 

По технологии своего образования насыпные грунты подразделяют на планомерно и не планомерно отсыпанные. В свою очередь их можно разделить на строительные и промышленные. К насыпным строительным грунтам следует отнести, в первую очередь, грунты насыпей, автомобильных и железных дорог, плотин и дамб, насыпи под основания зданий и сооружений, грунты обратной засыпки при строительстве подземных линейных сооружений. К промышленным – выработанные породы горно-рудной промышленности, вскрышные породы, горные выработки.

           Насыпные грунты формируются из грунтов соседних выемок или за счет материала, доставленного из специально закладываемых котлованов, карьеров и разрезов к месту строительства. Структура грунтов в насыпях будет иной по сравнению со структурой их в естественном залегании; водный и воздушный режим тоже будет отличаться от природного воздушного и водного режима почв и грунтов данного  района. 

           К характерным инженерно-геологическим особенностям  грунтов насыпей и отвалов относятся: 

•        нарушенность структуры грунта в теле насыпи, обуславливающая снижение прочности (по сравнению с естественным залеганием); 

•        фракционирование грунтов и самовыполаживание отвальных откосов;  

•        существенное изменение прочности насыпных грунтов во времени (сопротивление сдвигу увеличивается в связи с уплотнением или снижается при увлажнении грунтов насыпи);

•        возникновение в водонасыщенных глинистых грунтах насыпи парового давления, являющегося существенным фактором развития оползней различных типов.

              В зависимости от литологического состава различают однородные и неоднородные насыпи. Неоднородность насыпи может быть вызвана естественным фракционированием грунтов в процессе их отсыпки. При этом мелкие и крупные фракции грунтов концентрируются соответственно в верхней и нижних частях насыпи. Такое сложение насыпи происходит и в случае отсыпки разнородных по составу грунтов, например песков и глин. Песчаная масса при этом  концентрируется в верхней части насыпи, а куски и комки глины скатываются вниз. То же происходит при наличии в песках включений крупнообломочного материала.

              Прочностные характеристики насыпных грунтов необходимо определять с учетом условий формирования насыпных откосов, срок службы которых обычно невелик. Поэтому при расчетах устойчивости насыпи, основание или тело которых сложено глинистыми водонасыщенными грунтами, следует учитывать незавершенность уплотнения грунтовых масс, оцениваемую по результатам сдвиговых испытаний глинистых грунтов, выполненных для различных стадий уплотнения.

Песчаные  грунты сложены угловатыми и окатанными обломками минералов, размером от 2 до 0,005 мм (мелкозернистые пески имеют размеры 0,1-0,25 мм). Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. В качестве примесей всегда присутствуют другие минералы – силикаты, глинистые и т. д. Пески на поверхности земли имеют широкое распространение, как на суше, так и в морях.

            Пористость песков в рыхлом состоянии около 47%, а в плотном – до 37%. Рыхлое сложение легко переходит в плотное при водонасыщении, вибрации, и динамических воздействиях. Плотность песков оценивается по значению коэффициента пористости е: плотное сложение (для мелкозернистых песков е<0,60), средней плотности (0,60<=е<=0.75) и рыхлое (е>0,75).   

За счёт открытой пористости пески всегда водопроницаемы. В плотном сложении пески хорошо воспринимают нагрузки и рассеивают напряжение в основаниях под фундаментами. Модуль деформации мелкозернистых песков колеблется от 30 до 50 Мпа.  

             Пески в строительстве имеют широкое применение. Они являются надёжным основанием, служат хорошим материалом для изготовления различных строительных изделий, цементных растворов и т. д. Применимость песков, как сырья для производства строительных материалов, находится в зависимости от крупности частиц и основного в количественном отношении минерала, а также от примесей, таких как слюды, соли, гипс, глинистые минералы, гумус. Эти примеси в ряде случаев ограничивают использование песков.

Страницы: 1, 2, 3, 4