Файл: 1. Содержание науки Инженерная геология, её задачи, значение.pdf

Вскрытие зон АВПД при бурении скважин и может повлечь за собой возникновение аварий и осложнений, ликвидация которых потребует дополнительных затрат. Соответственно, наличие зон аномально-высокого пластового давления приводит к увеличению стоимости бурения скважины. Поэтому, в качестве превентивных мер, перед вскрытием отложений с АВПД вышезалегающие поглощающие отложения перекрывают обсадной колонной.
Зоны АВПД могут прогнозироваться по данным сейсморазведки, данным ГИС и данным, получаемым в процессе бурения.
- методы и сущность мероприятий (те же что и морские)
16. Инженерная геология и охрана окружающей среды:
- инженерная геология – наука экологического цикла;
Академик Сергеев трактовал инженерную геологию, как науку о рациональном использовании и охране окружающей среде от вредных для человека и природы процессов и явлений

ее функционирования, «это подсистема мониторинга среды обитания человека, включающей техносферу
- охрана окружающей среды;

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
Первый раздел. Общие сведения
Содержание науки инженерная геология
Первоначально, когда появился человек, он жил в пещерах. Уже тогда первые люди обустраивали свое жилище, чтобы было удобно - это можно считать началом геолого-инженерных работ.
Первый человек вышел из пещер, начал строить дома.
Вавилонская башня была, ее нашли археологи. 600 до нашей эры была построена. Грунт, на котором она троилась, был составлен песком, болотными веществами.
7 чудес света - от них остались только пирамиды Египта. В прошлом веке выделили семь новых чудес света, которые сейчас есть. Великая китайская стена, статуя Иисуса в Рио-де-Жанейро, Петра - в Иордании, вырубленный город в горе, Мачу-Пикчу и еще один город, Колизей, Тадж-
Махал.
Все эти 14 чудес света – результат строительства. Чтобы их построить, нужно было знать инженерную геологию. Особенно великую китайскую стену - самое масштабное сооружение.
В Москве Федерация самое высокое здание. Башня восток (373м) - самое высокое в Европе.
У японцев планируется построить небоскреб 4 км. 800 этажей. В
Саудовской Аравии - башня высотой 1 км.
Инженерная геология — отрасль геологических знаний, изучающая верхнюю часть земной коры в связи со строительством различных зданий и сооружений. Основной задачей является разработка мероприятий, обеспечивающих нормальные условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений, возводимых в различных геологических обстановках.
Инженерный геолог должен изучить и охарактеризовать:
1. Геологическую обстановку района строительства.
2. Горные породы, которые будут служить основанием, материалом
(платина) или вместилищем (метро) для сооружения.
3. Геологические процессы, которые могут повлиять на строительство или возникнуть в процессе строительства.
Понятие о грунте.
Минерал -> породы -> грунт
Грунт это любые горные породы, залегающие на поверхности или близ поверхности земли, и являющиеся объектом инженерно-геологической деятельности человека.

Составляющие грунта.
В естественном состоянии грунт может включать три фазы:
1. Жидкая составляющая: обычно вода, которая может быть в грунте или в парообразном состоянии или заполнять поры и трещины вид грунтовых вод которые могут течь согласно законам гравитации или в виде пленочной воды, которая покрывает частицы грунта тонкой пленкой и удерживается на них за счет сил молекулярного воздействия. Эти силы возникают за счет того, что частицы грунта заряжены отрицательно, а молекулы воды являются диполями, они притягиваются.
2. Газовая составляющая: обычно воздух находящийся в пустотах грунта, его присутствие влияет на прочность грунта, скорость его уплотнения под нагрузкой и так далее.
3. Твердая составляющая, скелет грунта. Состоит из минеральных частиц, связанных между собой, слабосвязанных и совсем несвязанных.
Грунт может быть однофазным (только твердая составляющая - скала), двухфазным или трехфазным.
Классификация грунта.
Грунт делится на пять групп:
1. Скальные грунты. К ним относятся магматические и метаморфические не выветренные и не трещиноватые породы, а также некоторые осадочные - песчаник с кремнистым цементом, хемогенный известняк и др. Эти грунты выдерживают нагрузку - до 2000 кг на см квадратный. Они однофазные, водонепроницаемые, невлагоемкие, несжимаемые, для их разработки нужна взрывчатка.
2. Грунты полускальные. Породы те же, но выветренные или трещинноватые, а также некоторые хемогенные породы (галит, гипс).
Нагрузка от 40 до 800 кг на см квадратный. Водопроницаемый, невлагоемкий, несжимаемый. Разработка с помощью взрывчатки, лома, кайла
(как у гномов в Белоснежке).
3. Рыхлые связанные грунты. Аргиллиты, суглинки (обломочные породы с содержанием глинистых частиц с содержанием глинистых частиц
10-30%), супеси (обломочные породы с содержанием глинистых частиц с содержанием глинистых частиц 10-3%), лёссы (состоят из мелких частиц кварца, кальцита, глинистых минералов). Допустимая нагрузка 0,5-6 на кв см.
Влагоемкие, сжимаемы, разработка вручную, или механизированным способом.
4. Рыхлые несвязанные грунты. Обломочные и вулканогенные обломочные породы без цемента. Хорошо проницаемы, невлагоемкие,

слабосжимаемы. Допустимая нагрузка 5-6 кг на см кв. Разработка вручную или механизированным способом.
5. Мягкие или слабые грунты. К ним относятся почвы, торф, а также грунты 3-й и 4-й групп находящиеся в зоне вечной мерзлоты. Нагрузка до 2 кг на см в кв. Разработка вручную или механизированным способом.
Лекция 2
Физико-механические свойства грунта
Классификационные свойства грунта: цвет, текстура, структура.
Прямые свойства используются в инженерной геологии: удельный вес, объемный вес
Прямые свойства грунта учитываются при строительстве. Они определяются характером грунта, природными условиями, типом сооружений на грунте, из грунта и в грунте и изменяемостью грунта под влиянием различных процессов.
1. Удельный вес. Отношение веса частиц грунта (те его скелета) к объему. Лямбда=g(скел)/V г/см3 или т/м3
Для определения пробу грунта размалывают, высушивают, определяют ее объем и вес. Зачем нужен: вес грунта в среднем считается 2,6-2,8 г/см3.
Чем больше в нем тяжелых минералов, тем тяжелее. Осмирит 21 г/см3.
Магнитит, рудные минералы могут попасться в грунте и отяжелить грунт.
При расчетах принимают удельный вес песка, гранита (2,65), глины (2,74), мрамора (2,72) и так далее.
2. Объемный вес - вес единицы объема грунта с его структурой и естественной влажностью. Для определения берем кусок грунта, замеряем его вес и объем. Часто в практике "объемный вес" заменяется словом плотность. Не дробят, учитывают все трещины, полости, поры, пустоты. Он меньше в большинстве случаев, хотя в сухой скале объемный и удельный вес совпадают. В лаборатории измеряется с помощью прибора данситометр. От фр. дансите - плотность.
3. Гранулометрический анализ - определяет процентное содержание в грунте обломков разной величины, применяется только для обломочных пород - песков, алевритов. Обломки могут иметь разный размер, разную степень окатанности. Зависит прочность грунта, сопротивляемость, объемный вес. По результатам анализа можно присвоить грунту одно из инженерно-геологических названий:
- валуны с обломками более 20 см
- булыжники (10-20 см)
- галька (окатанная) и щебень (неокатанный) 5-10 см.

- гравий (окатанный) и хрящ (неокатанный) от 2 до 50 мм
- песок от 0,05 до 2 мм
- пыль от 0,001 до 0,05
- глина менее 0,001 мм
4. Пустотность. Каверны (когда вымывает вода растворимые минералы), трещины, поры. Есть понятия трещинноватость, кавернозность... Грунт может содержать один вид пустот 0, две или все три. В гранитах 2-3%.
Внутренняя емкость породы или грунта, определяющая способность этой породы аккумулировать флюиды, называется пустотностью. Она определяется тремя видами пустот: поры, трещины, каверны. Поры образуются преимущественно в осадочных породах в процессе осадконакопления из величины 2-3 мм. А суммарный объем может достигать
40% породы или грунта. Трещины, имеющие чаще тектоническое происхождение. Каверны образуются при растворении тех или иных составляющих породу или грунта - циркулирующие через низ подземными водами. Определяется в % отношении суммы объема пустот к общему объему. Выделяют коэф пустотности, который явл отношением объема пустот к объему скелета и выражается в долях единицы.
5. Проницаемость. - это свойство грунта пропускать через себя те или иные флюиды при перепаде давления. Грунты с нулевой пустотностью обладают и нулевой проницаемостью. В общем случае чем больше пустотность, тем больше проницаемость. Однако некоторые глины с пустотностью 20-30% могут иметь нулевую проницаемость, тк пустоты в таких грунтах чрезвычайно малы и не пропускают более крупные молекулы флюидов. Определяется проницаемость в единицах, которые называются дарси. Проницаемостью в 1 дарси обладает грунт, 1 см3 которого пропускает за 1 секунду 1 см3 дистиллированной воды. Это крупная единица. 1-2-3 дарси отличный коллектор. Чаще 200-300 миллидарси - неплохая проницаемость для нефтепроницаемых пород. Миллидарси чаще используется на практике. В н/г деле непроницаемыми считаются породы с проницаемостью меньше одного миллидарси.
6. Прочность. Определяется величиной критических напряжений, при которых происходит его разрушение. Различают несколько видов прочности:
- прочность при сжатии
- при сдвиге
- при растяжении и так далее

Определяют с помощью одометра. Там образец грунта сжимают до его разрушения. Момент разрушения показанный монометром и дает допустимую нагрузку грунта в кг на см2.
Из минералов самыми прочными являются: кварц (выдерживает 5000 кг на см2). Твердость 7; топаз, корунд, алмаз. Прочность и твердость разные вещи. Из пород наиболее прочными явл: кварцит (5000), гранит, габбро, диабаз (около 3500).
7. Влажность - это количество воды в пустотах грунта. Измеряется как отношение веса воды к весу скелета в данном объеме грунта. В процентах.
Меняется от 0 в скале не имеющей пустот до нескольких сотен % в иле, где воды больше чем твердых частиц.
8. Растворимость. Растворяются карбонаты в гранитах. Некоторые грунты (гипс, галит, доломит...) на контакте с подземными водами могут растворяться. При этом образуются каверны разной величины, размеры которых измеряются от мм до сотен м.
9. Пластичность. Это способность глинистых грунтов измерять свою форму, те деформироваться под влиянием внешних сил (рук геологов) без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации форму после прекращения действия этих внешних сил.
10. Набухание и усадка. Монтмориллонит. Некоторые грунты при увлажнении увеличиваются в объеме (набухают), а при уменьшении влажности уменьшаются в объеме, те происходит их усадка. Причиной набухания является проникновение молекул воды в кристаллическую решетку некоторых глинистых минералов или увеличение толщины оболочек воды вокруг частиц скелета. Прочность набухающих грунтов значительно уменьшается.
Лекция 3 22 марта - день воды
Православные празднуют день воды на третий день после пасхи.
Инженерно-геологические процессы, связанные с поверхностными водами
Поверхностные воды производят большую разрушительную работу, обуславливая смыв и разрушение грунтов на склонах, смыв продуктов

выветривания с поверхности суши, переработку и транспортировку поверхностного грунта и так далее.
Все эти процессы учитываются в инж геологии при строительстве зданий, сооружений, дорог, трубопроводов и так далее.
Выделяют несколько процессов, связанных с деятельностью поверхностных вод и первые из них...Морская и озерная абразия.
Интенсивность зависит от конфигурации и крутизны берегов, от состава и строения пластов берегового грунта, скорости движения воды, температуры и так далее.
93 см в год - разрушение берега в районе Одессы.
4-5 м в год - в Англии. Может быть и больше
Защита берегов:
- искусственные сооружения: пляжи
- дамбы
- волноломы
- набережные и так далее.
Основными факторами, действующими по берегам морей и озер, явл динамическое воздействие волн, растворение морской и озерной водой береговых грунтов, плавающие льдины, увлажнение грунта (что меняет его свойства) и так далее. Силы воздействия волн на берега достигает 3 кг на см в кв.
Геологическая деятельность рек заключается в разрушении берегов и дна водным потоком переносе и отложении образовавшихся рыхлых осадков.
Наиболее интенсивно размываются высокие берега, сложенные рыхлыми грунтами. Для защиты берегов такие же сооружения используются.
Сели. Бурные грязекаменные или грязевые потоки: горы нужны невысокие (горный рельеф), рыхлый грунт на склонах и обилие воды вода от дождя или тающих ледников. Классическое место для развития селей: Лос-
Анджелес. Селевые потоки глубиной до 6 м стремительно стекают с гор на равнину, вынося порядка 100 кг твердых частиц разных размеров на м в 3 воды.
Противосельные мероприятия: сажать растения на склонах, дамбы, селеспуски (бетонные лотки уводящих селевые потоки в безопасное место).
Инженерно-геологические процессы, связанные с подземными водами.
Подземные воды явл фактором, усложняющим строительство и эксплуатацию разного рода сооружений. Они меняют физико-механические

свойства грунта, могут быть агрессивной средой для металлических или бетонных сооружений.
Распределение воды в верхних слоях земной коры
Зона аэрации связана с атмосферой. Мощность от 0 до десятков метров.
Пустоты заполнены воздухом или почвенными водами. Обычно идет переслаивание водоносных и водоупорных горизонтов. Водоносные горизонты так называемую систему межпластовых вод. Уровень подземных вод любого типа, их состав, дебет родников во времени, которая в сумме называется режимом подземных вод. Эти воды действуют на разного рода сооружениях и это воздействие можно разделить на физическое, механическое и химическое. Физическое воздействие - разрушает подземные сооружения и коммуникации. Механическое: появление направленного вверх давления на углубленные участки сооружения. Химическое: коррозия строительных материалов. Для нейтрализации подземных вод выполняют отвод вод от районов строительства, цементирование пустот, трещин, каверн в грунте, нагнетание жидкого стекла в пустоты грунта, уплотнение грунта методом вибрации. Среди силикатов есть один, который растворяется в воде.
Силикат натрия, растворенный в воде. Мы смешиваем его с CaCl2. Они дают реакцию, в результате чего, стекло застывает.
Оползняки, обвалы
Обычно они происходят на склонах долин, на берегах морей и озер, на склонах - это естественное перемещение в результате деятельности подземных вод и при наличии в разрезе горизонтов пластичных глин. Из водоносного горизонта в основании склона уносятся частицы грунта выходящие на поверхность подземными водами в связи с чем склон медленно или быстро оседает, а в какой то момент породы залегающие выше водоносного горизонта могут оторваться и сползти. Пассивная борьба с эти явлением заключается в мероприятиях профилактического характера: запрещается строить на склонах, уничтожать на них растительность, сбрасывать на склоны поверхностные воды. Если приходится строить на склонах, производят отвод подземных вод, устанавливают подпорные стенки, цементируют грунт и так далее.
Лекция 4
Строительство в условиях сезонного промерзания и вечной мерзлоты.
Общие сведения.
Ледники 11% поверхности.
Но у нас проблема вечной мерзлоте: 60% территории страны.