Курсовая работа - Геологический разрез и его построение по карте горных пород

Подождите немного. Документ загружается.

Число единиц шифра – 4, Процесс – Почвообразование

Число десятков шифра – 2, Процесс – Плывуны

Почвообразование - превращение коры выветривания любых горных

пород или верхнего слоя осадочной горной породы в почву под влиянием

факторов почвообразования: материнская порода, климат, растительный и

животный мир, рельеф, геологический возраст территории, хозяйственная

деятельность человека. Изменчивость факторов почвообразования во

времени и пространстве обусловила формирование разнообразных типов

почв.

Процесс формирования почв. Все горные породы, покрывающие

поверхность земного шара, с первых же моментов их образования под

влиянием различных процессов начинали немедленно разрушаться. Сумма

процессов преобразования горных пород на поверхности Земли называется

выветриванием или гипергенезом. Совокупность продуктов выветривания

называется корой выветривания. Процесс преобразования исходных пород в

кору выветривания чрезвычайно сложен и включает в себя многочисленные

процессы и явления. В зависимости от характера и причин разрушения

горных пород различают физическое, химическое и биологическое

выветривание, которое сводится обычно к физическому и химическому

воздействию организмов на горные породы.

В процессе выветривания (гипергенеза) изменялся первоначальный

облик горных пород, как и их элементный и минеральный состав.

Первоначально массивные (т.е. плотные и твердые) горные породы

постепенно переходили в раздробленное состояние. Примерами

раздробленных в результате выветривания горных пород могут служить

дресва, песок, глина. Становясь раздробленными, горные породы

приобретали ряд новых свойств и особенностей: они становились более

проницаемыми для воды и воздуха, в них увеличивалась общая

поверхность их частиц, усиливавшая химическое выветривание,

образовывались новые, в том числе и легко растворимые в воде соединения

и, наконец, горные породы приобретали способность удерживать в себе

влагу, имеющую большое значение для обеспечения растений водой.

Рыхлые и способные впитывать воду горные породы становились

благоприятной средой для жизнедеятельности бактерий и различных

растительных организмов. Постепенно происходило обогащение верхнего

слоя коры выветривания продуктами жизнедеятельности организмов и их

отмирающими остатками. Разложение органических веществ и присутствие

кислорода приводило к сложным химическим процессам, в результате

которых происходило накопление в горной породе элементов зольной и

азотной пищи. Таким образом, горные породы поверхностного слоя коры

выветривания (их еще называют почвообразующими, коренными или

материнскими породами) стали почвой. В состав почвы, таким образом,

входит минеральная компонента, соответствующая составу коренных

пород, и органическая компонента.

Поэтому началом процесса почвообразования можно считать тот

момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились

растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная

порода стала почвой, т.е. качественно новым телом, обладающим рядом

качеств и свойств, самым существенным из которых является плодородие.

В этом отношении все существующие почвы на земном шаре представляют

собой естественно-историческое тело, образование и развитие которого

связано с развитием всей органической жизни на земной поверхности. Один

раз зародившись, почвообразовательный процесс никогда не прекращался.

Климат играет огромную роль в процессах почвообразования, его

влияние очень многообразно. Основными метеорологическими элементами,

определяющими характер и особенности климатических условий, являются

температура и осадки. Годовое количество поступающего тепла и влаги,

особенности их суточного и сезонного распределения обуславливают

совершенно определенные процессы почвообразования. Климат влияет на

характер выветривания горных пород, воздействует на тепловой и водный

режимы почвы. Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен

почвы и захватывает мелкие частички почвы в виде пыли. Но климат

оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно,

поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или

иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности

обусловлена именно климатическими условиями.

Плывун — насыщенный водой грунт, способный растекаться и

оплывать под воздействием давления вышележащих пород или других

механических воздействий.

Плывунами могут быть грунты, содержащие очень мелкие частицы,

которые начинают играть роль смазывающего вещества между крупными

частицами грунта. Плывун, содержащий в большом количестве такие

частицы, называют истинным, в отличие от ложного, свойства которого

проявляются только под воздействием значительного давления воды.

При промерзании истинный плывун подвергается сильному пучению,

слабо фильтрует воду. При высыхании приобретает связность. В образовании

истинных плывунов большую роль играют микроорганизмы.

По своему проявлению плывун - это загерметизированный самой

природой объем, внутри которого находится под давлением

водонасыщенный мельчайший песок, почти что ил. Наличие плывунов в

значительной степени определяет характер взаимодействия инженерных

сооружений с грунтом. Дом может стоять на плывуне и при этом не

испытывать никаких неудобств. Неприятности начинаются, когда

нарушается герметичность плывуна. Эффект при этом будет такой же, как

если сидеть на надутой камере, которую вдруг кто-то проткнет.

Плывун - наиболее часто произносимое слово при ведении

строительных работ в С-Петербурге и Ленинградской области и некоторых

других районах.

Рис.1. ССП -разрез по профилю, проходящему по набережной Обводного Канала

город Санкт - Петербург

XXXXXНа рис.1. приведен участок ССП - разреза, полученного при

профилировании вдоль Обводного канала, вблизи дома N 48 города Санкт -

Петербурга. Здесь помечены три ореола, соответствующих выявленной

системе плывунов. Один из этих соединенных между собой плывунов

находится под домом №48. В результате проведения работ, направленных на

расширение набережной Обводного канала, содержимое этих плывунов

стало выходить непосредственно в Обводный канал. Потерявший при этом

опору дом N 48 довольно быстро стал оседать и разрушаться.

XXXXX Как было отмечено выше, состояние повышенной нарушенности горных

пород в ходе строительных работ и под воздействием уже

функционирующего сооружения поднимается наверх. Как оказалось, верхняя

граница плывуна также поднимается. В результате, зачастую получается так,

что верхняя граница плывуна за время эксплуатации дома оказывается

настолько близко к поверхности, что малейшее проникновение в грунт,

например, при ремонте коммуникаций (которые при прокладке находились

еще вне плывуна), может вызвать выход плывуна.

XXXXX В условиях, когда вероятность наличия плывуна достаточно велика,

очень важно вести строительные работы так, чтобы не выпустить плывун,

уходящий под дом. Это оказалось возможным соблюсти с помощью метода

ССП. Поскольку плывуны контролируются зонами тектонических

нарушений, то именно их и следует картировать. Эффективность такого

прогноза влияния строительных работ на уже построенные дома проверялась

многократно. Так, если под домом проходит ЗТН, то можно быть уверенным,

что ведение строительных работ на продолжении этой зоны вызовет выпуск

плывуна, находящегося под домом, и следовательно, развитие трещин в его

несущих конструкциях.

XXXXX Последовательность событий следующая. Сначала начинается выход

воды в только что сделанном котловане. Бывает, что ее приходится

откачивать чуть ли не годами. При этом происходит выпуск плывуна из-под

соседнего со строительной площадкой дома. Сначала это проявляется тем,

что начинают садиться (уходить в грунт) те части дома, которые находятся

непосредственно над плывуном. При этом начинает развиваться

микронарушенность грунта в этих местах, и сквозь него тоже начинает

выходить плывун. Начинается обводнение подвалов. Кажется, что

поднимается почва в подвалах, но это опускается сам дом. Ну, а дальше идет

развитие трещин в несущих конструкциях дома в зависимости от его

конструкции.

7. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. УСЛОВИЯ

ЗАЛЕГАНИЯ И ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных

породах в газообразном, жидком и твёрдом состояниях, называются

подземными водами. Подземные воды составляют часть гидросферы –

водной оболочки земного шара. Они встречаются а буровых скважинах на

глубине до нескольких километров. По данным В.И. Вернандского,

подземные воды могут существовать до глубины 60 км в связи с тем, что

молекулы воды даже при температуре 2000

С диссоциированы всего на 2%.

Приблизительные подсчёты запасов пресной воды в недрах Земли до

глубины 16 километров дают величину 400 миллионов кубических

километров, т.е. около 1/3 вод Мирового океана.

Гидрогеология (от гидро – вода и геология) наука о подземных водах,

изучающая их состав и свойства, происхождение, закономерности

распространения и движения, а также взаимодействие с горными породами.

Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией (в том числе и

с инженерной геологией), метеорологией, геохимией, геофизикой и другими

науками о Земле; опирается на данные математики, физики, химии и широко

использует их методы исследования.

7.1.Классификация подземных вод

Существует две главных классификации подземных вод:

1) Классификация по условиям залегания в земной коре

→ Верховодка

Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи

поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и

дебита. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабо-

проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами.

Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и

происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время года

верховодка исчезает. Верховодка приурочена к первому от поверхности

земли водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт

залегает вблизи поверхности или выходит на поверхность, в дождливые

сезоны развивается заболачивание.

К верховодке нередко относят почвенные воды, или воды почвенного

слоя. Почвенные воды представлены почти связанной водой.

Капельножидкая вода в почвах присутствует только в период избыточного

увлажнения.

→ Грунтовые

Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном

горизонте ниже верховодки. Обычно они приурочены к выдержанному

водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным

дебитом. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых

породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод

представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило,

неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в

пониженных местах – выше. Грунтовые воды перемещаются в сторону

понижения рельефа.

Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Как

отмечалось выше, на него влияют различные факторы: количество и качество

выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова,

хозяйственная деятельность человека и многое другое.

Грунтовые воды, накапливающиеся в аллювиальных отложениях –

один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода,

для полива. Выходы подземных вод на поверхность называются родниками,

или ключами.

→ Межпластовые (артезианские)

Межпластовыми называют такие воды, которые находятся в

водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают

гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте

питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод

обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на

поверхность Земли. Если в центре такой чаши, или мульды, заложить

артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по

закону сообщающихся сосудов.

Размеры артезианских бассейнов бывают весьма значительными – до

сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов зачастую

значительно удалены от мест извлечения воды. Так, воду, выпавшую в виде

осадков на территории Германии и Польши, получают в артезианских

скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары получают

воду, выпавшую в виде осадков над Европой.

Артезианские воды характеризуются постоянством дебита и хорошим

качеством, что немаловажно для её практического использования.

Рис.2 Классификация подземных вод по условиям залегания в земной коре

2) Классификация по характеру использования

→ Хозяйственно-питьевые воды

Подземные воды широко используют для хозяйственно-питьевых

целей. Пресные подземные воды – лучший источник питьевого

водоснабжения, поэтому их использование для других целей не допускается.

Источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются

подземные воды интенсивного водообмена. Глубина залегания пресных

подземных вод от поверхности Земли обычно не превышает нескольких

десятков метров. Однако в некоторых районах они могут залегать на глубине

от 300 до 500 м.

В последние годы для хозяйственно-питьевого водоснабжения также

стали использовать солоноватые и соленые подземные воды после их

искусственного опреснения.

→ Технические воды

Эти воды используют в различных отраслях промышленности и

сельского хозяйства. Требования к подземным техническим водам отражают

специфику того или иного вида производства.

→ Промышленные воды

Содержат в растворе большое количество полезных элементов (йод,

бром и др.) в количестве, имеющем промышленное значение. Обычно они

залегают в зоне замедленного водообмена, минерализация их высокая (от 20

до 600 г/л), состав хлоридно-натриевый, а температура достигает 60-80С.

Эксплуатация подземных вод с целью добычи йода и брома

рентабельна лишь при глубине залегания вод не более 3 км, уровне воды в

скважине не ниже 200 м, количестве извлекаемой воды в сутки не менее 200

куб.м.

→ Минеральные воды

Подземные воды, имеющие повышенное содержание биологически

активных микрокомпонентов, газов, радиоактивных компонентов. Они

выходят на поверхность земли источниками или вскрываются буровыми

скважинами.

→ Термальные воды

Имеют температуру более 37С и залегают повсеместно на глубинах от

нескольких десятков и сотен метров (в горно - складчатых районах) до

нескольких километров (на платформах).

По трещинам в земной коре термальные воды часто выходят на

поверхность земли, образуя горячие источники с температурой до 100С

(Камчатка, Кавказ). Запасы этих вод в земной коре очень большие и их

активно используют для теплофикации городов и энергетических целей,

например, Паужетская геотермальная станция на Камчатке.