Контрольная работа по "Геологии"

Поскольку вблизи сбросов ( взбросов) и некоторых других типов геологических нарушений нередко находятся зоны перемятого полезного ископаемого, в пределах которых наиболее вероятно раздавливание целиков, то покрывающая толща работает аналогично плите, защемленной на трех сторонах опорного контура. Если принять по длине средний коэффициент жесткости упругого основания, то при достаточно большом числе целиков упрощенная расчетная схема сводится к расчету полубесконечной балки, лежащей на упругом основании, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой и изгибающим моментом на ее конце.

Зависимость силы землетрясения  от состава пород.

Скорость распространения сейсмических волн определяется составом и физическим состоянием пород. В общем случае эту зависимость можно сформулировать следующим образом:

1. В плотных горных породах  сейсмические волны распространяются  быстрее и захватывают большие  пространства; при этом разрушения  зданий на этих горных породах  менее значительны, чем на рыхлых.

2. В рыхлых горных породах  волны распространяются слабее, но в то же время они являются  наиболее разрушительными, вследствие  неравномерного уплотнения пород  и неравномерной осадки сооружений. Они разрушительны и в тех  случаях, когда рыхлые породы  незначительной мощности лежат  на кристаллических породах и  заболоченных землях. Разрушительная  сила землетрясений зависит от  их интенсивности (т.е. от количества  освобождаемой энергии) и от  глубины распространения очага -- гипоцентра.

В соответствии с этим все землетрясения  по глубине очагов подразделяются на:

поверхностные от 1 до 10 км

коровыедо 50 км

глубокие до 700 км.

Чаще землетрясения возникают  на глубине 20-50 км. Вертикальная проекция гипоцентра на поверхность Земли  называется эпицентром.

Сначала сейсмические волны достигают  эпицентра, где удар направлен по вертикали. Затем сейсмические волны  выносят колебания частиц в другие места земной поверхности, где удары  направлены как бы сбоку. Чем меньше угол выхода удара а, тем слабее будут  осуществляться удары.

Различают два типа волн: Р -- продольные и S -- поперечные.

Продольные волны вызывают колебания частиц горных пород вдоль направления сейсмических волн и они проявляются в виде переменного сжатия и расширения вещества в направлении их распространения. Продольные волны обладают наибольшим запасом энергии и распространяются с максимальной скоростью в твердых, жидких и газообразных средах. Скорость распространения продольных волн в гранитах и аналогичных породах составляет 5000-7000 м/с, в известняках 2000-5000 м/с, винах -- 1500-2000 м/с, песках -- 500-1000 м/с.

Поперечные волны вызывают колебания частиц среды в направлении, перпендикулярном к направлению луча продольной волны, Поперечные волны распространяются только в твердой среде и несут меньший запас энергии. Скорость распространения меньше в 1,7 раза, чем продольных волн.

На поверхности земли от эпицентра  во все стороны расходятся волны  особого рода -- поверхностные (L-волны), являющиеся по своей природе волнами тяжести. Скорость их распространения ниже, чем у поперечных, но они оказывают на сооружения неблагоприятные воздействия. L-волны подразделяются на волны Лява и волны Рэлея.

 

6. Объясните сущность процессов  внешней динамики Земли (экзогенных  процессов). Опишите процеесы: плоскосттнной смыв и абразия, и возможные защитные мероприятия

Процессы внешней динамики Земли.

Солнечная энергия порождает на поверхности Земли различные  экзогенные процессы. Среди них важное значение имеет выветривание.Термин «выветривание» широко вошел в литературу, но он не отражает сложности и существа природных процессов, определяемых этим понятием. Во всяком случае, выветривание не следует смешивать с деятельностью собственно ветра.

Выветривание -- это процесс физического и химического разрушения горных пород под воздействием температурных колебаний, замерзания и оттаивания воды в трещинах пород, под химическим воздействием воды, а также в результате деятельности различных организмов, газов: кислорода и углекислого газа (находящихся в атмосфере и растворенных в воде) и ветра.

Главной особенностью выветривания является постепенное дробление горной породы, при котором происходит исчезновение прочных кристаллизационных связей и возникновение новых, сравнительно слабых в механическом отношении  коллоидных связей.

              Плоскостной смыв является результатом размывающей деятельности дождевых и талых вод, проявляющейся более или менее равномерно по всей поверхности склонов и водоразделов. Вода при этом стекает частично плоскостным потоком, а также по местным мелким ложбинам стока. Живая сила текучих вод обычно невелика и способна сносить главным образом только частицы песка и глины. Сносимый материал накапливается у подножья склонов или в тех местах, где начинает теряться энергия распластанного по поверхности земли потока.

              Плоскостной смыв часто уничтожает  почвенный плодородный покров. В  таком случае говорят о водной  почвенной эрозии, возникновение  которой нередко связано с  устройством неправильно ориентированных  прорезей, каналов, распашкой склонов,  уничтожением растительности.

              В условиях мерзлоты слой почв  часто сносится в виде грязевого  потока при весеннем оттаивании. Разрушение почв происходит также  под действием ливневых вод,  особенно на распаханных землях, в условиях, способствующих быстрому  поверхностному стоку. Основные  гидротехнические мероприятия по  борьбе – устройство ливнестоков,  нагорных каналов и другие  работы, обеспечивающие отвод поверхностных  вод на локализованных участках.

Защитные мероприятия. К  водозадерживающим мероприятиям относят следующие: создание противоэрозионного нанорельефа (лунок, валков, борозд), обработка и посев поперек склона, контурное обвалование и др.

Водопоглощающие мероприятия направлены на увеличение инфильтрационной способности почв. Сюда входят все виды щелевания, полосное рыхление, кротование и др. 

Водосборные мероприятия проводятся для обеспечения отвода поверхностных  вод. Для этой цели служат водоотводящие  борозды, залуженные водосборы и  распылители стока.

Повышение противоэрозионной устойчивости проводится путем увеличения почвенных  агрегатов и сцепления между  ними.

Для защиты почв от воздействия дождя  и поверхностного стока применяется  полосное и сплошное мульчирование.

Комплексные мероприятия включают все приемы, способствующие повышению  почвозащитных свойств растительности.

Из лесомелиоративных мероприятий  для борьбы с плоскостным смывом чаще всего применяются посадки  кустарниковых и лесокустарниковых  полос, закладываемых поперек склонов  на пашне, а также лесные и кустарниковые  насаждения на сильносмытых и размытых склоновых землях.

Гидротехнические мероприятия  служат для перехвата и отвода дождевых и талых вод, а также  для понижения уровня грунтовых  вод и 

отвода их с заболоченных участков. Сооружения в основном представлены бороздами, валами и сетью каналов.

На орошаемых землях все мероприятия  по борьбе со смывом можно 

подразделить на три группы: организационно-хозяйственные, гидротехнические и инженерно- технические.

Организационно-хозяйственные и  гидротехнические мероприятия выполняют  те же функции, что и на неорошаемых (богарных) землях.

К числу задач инженерно-технических  мероприятий следует отнести: регулярную планировку поливных участков и поверхностей откосов дренажных и сбросных каналов, контроль за состоянием всевозможных сооружений, постоянное усовершенствование поливной техники и др.

В практике дорожного строительства среди  мер направленных на борьбу с поверхностным  смывом со склонов и откосов наибольшее развитие получили биологические, инженерные, химические и гидротехнические.

Биологическая защита как от плоскостной, так и от линейной эрозии осуществляется следующими способами: с помощью естественного дерна, травосеянием, искусственными дерновыми коврами.

Инженерные  противоэрозионные мероприятия  основаны на применении для укрепления откосов решетчатых конструкций, пленочных (армодор ΙΙ) и нетканных материалов (армодор Ι, дорнит).

Химические  мероприятия основаны на применении материалов, обладающих вяжущими свойствами (битумные и латексные 

эмульсии,битумно-латексные смеси), а также искусственных полимеро-структуропреобразователей, которые образуют в грунтах водопрочные агрегаты, увеличивая при этом водопоглощение и уменьшая сток воды. Оструктуренные грунты менее подвержены воздействию дождевых капель, а смыв с откосов уменьшается в 10-20 раз.

Гидротехнические  мероприятия направлены на отвод  воды с водосборных площадей. Для  этого сооружаются водоотводящие и

водонаправляющие валы,  нагорные канавы и др.

Разработка  и внедрение комплекса противоэрозионной  защиты требует всестороннего изучения плоскостного смыва как на сельскохозяйственных

угодьях, так и на различных инженерных сооружениях. На развитие смыва оказывают влияние множество факторов как природных, так и антропогенных, но главнейшим из них является рельеф. Недаром С.И. Сильвестров(1972), разрабатывая региональные системы противоэрозионных мероприятий, главными признаками их выделения называл преобладающий тип профиля склона, глубину местных базисов эрозии и степень распространения современных размывов. В настоящее время системы противоэрозионной защиты должны разрабатываться на областных, краевых и районных уровнях, где рельеф имеет индивидуальные  особенности.

Абра́зия — процесс механического разрушения волнами и течениями коренных пород. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием прибоя (наката). Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие воздействия. Менее интенсивно протекает подводная абразия, хотя ее воздействие на дно в морях и озерах распространяется до глубины несколько десятков метров, а в океанах до 100 м. и более.

Абразию следует отличать от размыва, разрушающего рыхлые, чаще всего голоценовые отложения. Такое толкование абразии и размыва применяется в океанологии. В общей геологии и геоморфологии обычно под абразией понимают процесс разрушения коренных и рыхлых пород. Своеобразно абразионные процессы протекают на берегах полярных областей, нередко образованных мерзлыми грунтами, содержащими лед.

 

7. Приведите классификацию подземных  вод. Опишите разные фазовые  состояния воды в породах, а  также условия залегания и  движения подземных вод

В горных породах наблюдается несколько  видов воды, отличающихся по физическим свойствам. В инженерной геологии принята классификация видов воды, предложенная Лебедевым (1930), которая позднее была уточнена в соответствии с новыми представлениями о природе воды и строении ее молекул. Согласно этой классификации выделяют следующие виды воды:

1. парообразная;

2. физически связанная:

-гигроскопическая (прочносвязанная);

-пленочная (рыхлосвязанная);

3. капиллярная;

4. гравитационная (свободная);

5. вода в твердом состоянии;

6. химически связанная вода в  минералах:

-кристаллизационная;

-конституционная.

Пленочная вода.

Пленочная (рыхлосвязанная) вода. Пленочная вода также удерживается на частицах горных пород молекулярными силами.

Пленочная вода вместе с прочносвязанной  называется молекулярной водой.

Максимальное количество молекулярной воды, удерживаваемой породой, А.Ф. Лебедев назвал максимальной молекулярная влагоемкостью.Эта влагоемкость примерно соответствует влажности нижнего предела пластичности. Средняя толщина слои пленочной воды составляет 0,1-0,5 мкм. По мере увеличения толщины пленки действие молекулярных сил уменьшается. Поэтому внешние слои пленочной воды уже доступны для литании растений.

Наличие пленочной воды в горных породах заметно на глаз так как порода при этом приобретает более темную окраску. При соприкосновении частиц породы между собой пленочная вода перемещается от частиц с более толстыми пленками к частицам с более тонкими, пока толщина пленок у обеих частая не сравняется.

Температура замерзания пленочной  воды составляет -3-*- -4^:С

Максимальное содержание пленочной  воды, %, достигает:

в песках 1-7,

супесях 9-13

суглинках 15-23

глинах 25-40.

Пленочная вода оказывает влияние  на процесс уплотнения и набухания  глинистых грунтов. Известно, что  для возведения земляных дамб и плотин широко применяются суглинки. Чтобы  обеспечить необходимую прочность  и минимальную водопроницаемость  этих пород, их уплотняют катками, трамбующими  мо ханизмами до получения заданной величины плотности скелета грунта -- р_д. На уплотнение затрачивается значительная работа.