Изучение и оценка инженерно-геологических условий с целью обоснования гидроузла

Изучение и оценка инженерно-геологических условий с целью обоснования гидроузла

Изучение и оценка инженерно-геологических условий с целью обоснования гидроузла

Курсовая работа по геологии

Выполнил: Ручан С.А.

Белорусская Государственная Политехническая Академия

Кафедра геотехники и экологии в строительстве

Минск 2001

Введение

Инженерная геология изучает геологическую среду как среду для инженерных сооружений с целью ее рационального использования при строительстве. Она обосновывает наилучшее сочетание сооружения с данной геологической средой. В ее задачи входит описание всего, что определятся технической возможностью возведения сооружения в конкретной природной обстановке и условия обеспечивающие надежность и долговечность сооружения.

К числу дисциплин, рассматривающих происхождение, условия залегания, физико-механические и водные свойства горных пород, относятся естественные и математические дисциплины: геология, гидрогеология, геофизика, сейсмология, механика грунтов.

Рассматривая инженерную геологию как науку, объектом изучения которой является геологическая среда, важно определить понятие «геологическая среда». Наиболее точно определение может быть сформулировано следующим образом: геологическая среда – это пространство регионального уровня, представляющее те части литосферы, на которые распространяется деятельность человека и влияние внешних геосфер: космосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы, криосферы.

Локальная среда – непосредственное окружение сооружений и промышленных комплексов, – находящихся под воздействием как названных природных фактов, так и под значительным влиянием сооружений и технологических процессов, протекающих в них. Промежуточное положение занимает региональная среда, которая является частью глобальной среды.  Её особенности пока определяются преимущественно природными факторами, среди которых на первое место выступают зональные факторы, формирующие геологическую среду тундры, тайги, лесостепи, степи, пустыни.

На региональном уровне воздействие человека на природу появляется, например, в виде изменения природных биокомпонетов совместно с  физико-геологическими факторами, что выражается в определенных конкретных связей между геологической средой и сооружением.

История развития земли

Изучение геологической истории ранних декембрийских и доорхейских этапов развития земной коры затруднено в связи с глубоким залеганием толщ пород, относящихся к этому времени. Все данные, которыми располагают ученые, подтверждают существование древних архейских и эпиархейских ядер в центральных областях до палеозойских платформ. Платформами называют устойчивые малоподвижные участки земной коры. Архейские и нижнепротерозойские платформы составляют ядра материковых массивов. Они состоят из сильно метаморфизованных гранитных интрузий. Эпиархейские ядра не только обрамляются протерозойскими образованиями, но и несогласно перекрывается ими. Так, складчатые архейские структуры центральной части Канадского щита перекрываются протерозойскими складчатыми структурами, имеющими резко несовпадающие с архейскими протираниями.  В восточной Сибири архейские складные структуры Аланского щита простираются в направлении, близком к мередиальному, а перекрывающие их протерозойские складчатые структуры Станового хребта – близком к широтному.

Площади, занимаемые архейскими ядрами, меньше площадей эпиархейских платформ, а эти последние меньше площадей дополеозойских. За последние 2 млрд. лет в геологической истории земной коры происходило закономерное разрастание платформенных ядер. Можно поэтому рассматривать древнеархейские ядра как ядра консолидации, вокруг которых складывались площади будущих все разрастающихся платформ. В геологической истории материков можно выделить следующие этапы:

Катархейский – за 3500…2700 млн. лет до наших дней, когда еще не было признаков платформы, за исключением океанических; породы катархея представлены метаморфизированнными основными лавами.

Архейский – за 2700…1700 млн. лет до нашего времени, когда впервые появились ядра консолидации платформ, разделенные – геосинклиналями.

Протерозойский – за 1700…1350 млн. лет до нашего времени, когда сформировавшиеся платформы распались, а были сформированы другие платформы, существующие до настоящего времени и также разделенные – геосинклиналями.

Позднепротерозойский – за 1350…600 млн. лет до наших дней, когда сложились основные формы Земли.

Последокембрийский – за 600 млн. лет до наших дней, когда сокращалась ширина подвижных зон, образовались передовые прогибы, активизировалось образование платформ, обусловлевшее создание орогенных эпиплатформенных поясов, приуроченных к площади платформ, ограниченных древними глубинными разломами.

По построенному геологическому разрезу, стратиграфической колонке и кривой вертикальных колебаний суши можно составить историю геологического развития района.

Общие положения

Данная работа выполняется с целью выявления и обоснования инженерно-геологических условий с возможным строительством гидроузла в данной местности.

На основании геологических данных по буровым скважинам и карте №9 по разрезу II-II пробуренных на глубины до 183.5 метров на расстоянии от 90 до 570 метров. Эти данные позволяют подробно изучить данный разрез. Необходимо изучить геологические способности речной долины, дать прогноз по поводу неблагоприятного взаимодействия  геологических процессов на проектируемый объект, возникающих в районе сооружения объекта.

Все проведенные мероприятия дают возможность выбрать наиболее благоприятное место для сооружения гидроузла.

Сведения из геоморфологии.

Наука, которая занимается изучением рельефа земной поверхности, его происхождением и его развитием, называется геоморфологией.

Рельеф – это совокупность всех форм земной поверхности – возвышений, равнин и углублений. Эти неровности на поверхности весьма динамичны, находятся в состоянии непрерывного изменения и превращения. В процессе этих изменений уничтожаются старые и возникают новые формы рельефа. Всё это происходит в результате воздействия на земную поверхность эндогенных (внутренних) и экзогенных  (внешних) сил.

Рельеф играет огромную роль на Земле в перераспределении тепла и влаги, поверхностных и внутренних вод, отложений рыхлых наносов, и передвижении воздушных масс. Он оказывает большое влияние на размещение, характер и устойчивость промышленных и гражданских зданий и сооружений, не говоря уже о трассировании дорог, прокладки оросительных  осушительных каналов, строительстве плотин, гидростанций. Чтобы правильно оценить влияние рельефа на строительные объекты, инженер строитель должен знать основные положения науки о рельефе – геоморфологии.

Элементы и формы рельефа.

Элементы рельефа.

В геоморфологии различают элементы и формы рельефа.

К элементам рельефа относят поверхности, линии и точки, составляющие формы рельефа.

Поверхности образуют форму рельефа. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми и вогнутыми. Линии являются результатом пересечения поверхностей. Различают линии водораздельную, водосливную, подошвенную, бровку. Водораздельная линия разделяет поверхностный сток двух противоположных склонов. Водосливная является результатом перемещения двух поверхностей – склонов и проходит по дну долин, балок, оврагов. Подошвенная ограничивает основания склонов различных форм рельефа; бровка - это лини, по которой проходит резкий перегиб склона, т.е. резкая смена его крутизны. К характерным точкам рельефа относятся вершины, перевальные, устьевые и донные.

Формы рельефа.

Формы рельефа образованы из различных сочетаний элементов рельефа. Различают две группы: положительные – выпуклые по отношению к плоскости горизонта, и отрицательные – вогнутые.

По своему происхождению все формы подразделяют на тектонические, эрозионные и аккумулятивные.

Тектонические возникают в процессе движения земной коры. Это крупные формы, образующие основной облик рельефа земли (горные хребты, равнины, морские понижения).

Эрозионные формы связаны с разрушительной работой текучих вод (атмосферных, речных, подземных) и активно меняют свои очертания во времени.

Аккумулятивные формы (речные террасы, дюны, барханы) являются следствием накопления продуктов процесса выветривания.

Нагорье – обширная возвышенность, состоящая из системы горных хребтов и вершин.

Горный кряж - невысокий горный хребет с пологими склонами с плоской вершиной.

Горный хребет – вытянутая возвышенность с относительной высотой более 200м, с крутыми, нередко скалистыми склонами.

Гора – изолированная возвышенность с крутыми склонами. Относительная высота более 200м.

Плоскогорье – нагорная равнина, обширная по площади, с плоскими вершинами поверхностями и хорошо выраженными склонами.

Плато – приподнятая равнина, ограниченная хорошо выраженными, нередко обрывистыми склонами.

Гряда – узкая, вытянутая возвышенность с крутизной склонов более 20 процентов и плоскими вершинами.

Увал – вытянутая возвышенность значительной длины с пологими склонами и плоскими вершинными поверхностями.

Холм – обособленная куполообразная или коническая возвышенность с пологими склонами. Относительная высота менее 200м.

Курган – искусственный холм.

Бугор – изолированная куполообразная возвышенность с резко выраженной подошвенной линией. Крутизна склонов не превышает 25 градусов, вершины обычно плоские.

Конус выноса – невысокая возвышенность, располагающаяся в устье русла водотоков и имеющая вид усеченного конуса со слабо выпуклыми пологими склонами.

Котловина – понижение значительной глубины с крутыми склонами. Неглубокие понижения с пологими склонами называют впадиной.

Долина – вытянутое углубление, имеющее уклон в одном направлении, со склонами различной крутизны и формы (террасы, оползни, промоины).

Балка – вытянутое углубление значительной длины. С трех сторон имеет пологие задернованные или покрытые растительностью склоны.

Овраг – вытянутое углубление с крутыми и местами отвесными обнаженными склонами. Глубина и длина оврагов различна.

Промоина – небольшое вытянутое мелкое углубление, имеющее с трех сторон крутые, незадернованные склоны.

Лощина ли ложбина стока – вытянутое углубление с пологими склонами, покрытыми растительностью. Глубина не превышает несколько метров.

Типы рельефа.

«Тип рельефа – определенные сочетания форм рельефа, закономерно повторяющихся на обширных пространствах поверхности литосферы и имеющих сходное происхождение, и геологическое строение и историю развития» - дает такое определение проф. В. В. Пиотровский («Основы геоморфологии», 1961).

Типы рельефа можно объединить в группы типов рельефа (группа типов горного или равнинного рельефа), группы можно объединить в еще более крупные подразделения – комплексы материкового рельефа, дна океанов.

Равнина – это тип рельефа, который отличается малыми колебаниями высот, не выходящих за пределы 200м.

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, лежащие ниже уровня моря; низменные, в пределах от 0 до 200м над уровнем моря; возвышенные – с отметками от 200 до 500м; и нагорные, имеющие отметки поверхности свыше500м. По общей форме поверхности равнины подразделяют на горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые.

Все равнины разделяют на три класса: I – плоские, нерасчлененные или слаборасчлененные (уклон 0,005); II – мелко расчлененные равнины (уклон от5 до 25 м на 2 км протяжения); III – глубокорасчлененные равнины и возвышенности (уклон от20 до 200 м на 2 км протяженности).

По происхождению равнины подразделяют на три основные группы – структурные, аккумулятивные, и скульптурные, которые можно подразделить на ряд типов.

Структурные равнины – это поверхности, обусловленные геологическим строением. Лава, изливаясь из вулканов, заполняет неровности рельефа, захватывает большие площади и, застывая, образует ровные поверхности, которые называют столовыми равнинами.

Аккумулятивными равнинами называют пространства, образовавшиеся в результате накопления материала в море или на суше. Среди них выделяют аллювиальные, образовавшиеся в результате накопления отложений в речных потоках. Они имеют сложный  микрорельеф, представленный старицами и прирусловыми валами в пойме, плесами и перекатами в русле реки, озерами и болотами. Учет их форм рельефа позволит полнее оценить инженерно-геологическую обстановку на данной конкретной территории и выбрать более эффективные меры борьбы, например, против речной эрозии.

Предгорные наклонные равнины образуется в результате аккумуляции отложений конусов выноса, аллювия, пролювия, делювия. По генезису распространенных отложений предгорные равнины могут быть весьма сложным. Такое же строение и состав отложений имеют и межгорные равнины (котловины), но в их  большую роль играют озерные накопления.

Кроме этих равнин выделяют те морские аккумулятивные равнины, представляющие в пределах суши участки морского дна, поднявшегося над уровнем моря ледниковые мореные равнины, образовавшиеся в результате деятельности ледников, отличающихся весьма сложным, холмистым рельефом, сложены моренными и флювиаглянциальными отложениями, которые напоминают обширные конуса выносов и постепенно переходят в аллювиальные равнины.

Скульптурные равнины возникают в результате разрушения горных пород, рельефообразующими агентами в настоящее время выделяют абразионную и денудационную равнины.

Абразионная равнина образуется в результате разрушения побережья морскими волнами, представляет собой поверхность в коренных породах, прикрытую тонким слоем новейших морских осадков. Денудационная равнина – это участок суши с близко залегающими к поверхности или имеющими выход на дневную поверхность коренными породами.

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

История геологического развития района

Архейская эра

Палеозойская эра

Ордовикский период

Девонский период

Камено-угольный период

Пермский период

Кайнозойская эра

Четвертичный период

Стратиграфическая колонка