Характеристики свойств горных пород

Задание 1. Составить характеристики свойств минералов, взятых из табл. 1 и представить их в таблице, составленной по форме 1.

Минерал

Класс

Химический состав

Происхождение

Цвет

Цвет черты

Блеск

Твердость

Спайность

Излом

Реакция с HCI

Формы нахождния в природе

Устойчивость к выветриванию

Применение в строительстве

Ортоклаз

из класса Алюмосиликатов

В состав ортоклаза входят оксид калия (К2O) — 16,9 %, оксид алюминия (Al2O3) — 18,4 %, диоксид кремния (SiO2) — 64,7 %, также  часто присутствует   несколько процентов оксида натрия (Na2O). Может содержать Изоморфные примеси: Na, Ba, Rb, Fe2+, Ca и др

Ортоклаз, как и другие кали-натриевые  полевые шпаты, встречается главным  образом в кислых, иногда в средних  по кислотности изверженных породах. Породообразующий минерал гранитов, сиенитов, некоторых древних эффузивов и гнейсов.

Бесцветный, жёлтый, светло-серый с голубым отливом.

Белая

стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

6-6,5

в одном направлении совершенная, в другом средняя, угол между плоскостями  спайности составляет 90°.

неровный, или ступенчатый, по спайности.

нет

встречается в сиенитовых пегматитах, Изредка находится в виде совершенных кристаллов, представляющих собой чистый, прозрачный, слегка желтоватый камень

Очень устойчив к выветриванию

Применяется как сырьё для производства фарфора и электрокерамики

 

 

 

 

Минерал

Класс

Химический состав

Происхождение

Цвет

Цвет черты

Блеск

Твердость

Спайность

Излом

Реакция с HCI

Формы нахождния в природе

Устойчивость к выветриванию

Применение в строительстве

Доломит

из класса карбонатов

Химический состав — CaMg(CO3)2 Состав минерала близок к теоретическому. Обычно массивные, от грубо- до тонкозернистых и фарфоровидных, агрегаты.

Осадочно-хемогенный в ассоциации с галогенидами, гипсом, ангидритом. Гидротермальный, часто с кальцитом. При метаморфических процессах перекристаллизовывается, образуя доломитовые мраморы.

Бесцветный, белый, серый, бледно-красный, коричневатый.

Белая

Стеклянный до матового и перламутрового

3,5 - 4,5

Совершенная по {1011}

Ступенчатый до раковистого

В порошке растворяется в HCl

В природе камень доломит встречается  как в виде плотных минералов  с большим содержанием доломитовых  фракций, так и в составе известняков

Доломит устойчив в коре выветривания, а в гумидном (влажном) – неустойчивы

Огнеупорный материал. Флюс в металлургии. Сырьё в химической промышленности, стекольном производстве Плиты и изделия из доломита для отделки помещений, облицовки как снаружи, так и внутри.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2  Составить характеристики свойств горных пород.

Порода	Тип и группа по происхождению	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость к выветриванию	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышлености и  строительстве
Базальт	Магматический излившиеся.	часто содержат плагиоклаз, оливин и  пироксены. Основная масса часто  не раскристализованна. Часты афировые (без порфировых вкраплеников) разности.	обладающие стекловатой, скрытокристаллической афировой или порфировой структурой	Текстура базальтов может быть: плотной массивной, пористой, миндалекаменной. Миндалины обычно заполняются кварцем, халцедоном, кальцитом, хлоритом и прочими вторичными минералами — такие базальты называются мандельштейнами	это тёмно-серые, чёрные или зеленовато-чёрные породы	Очень устойчив	Не реагирует	залегает в виде межпластовых тел, а чаще всего в виде потоков  лавы, образовавшихся при извержениях  вулканов	Базальт используют как сырье для щебня,так и для производства базальтового волокна (для производства теплозвукоизоляционных материалов) и кислотоупорного порошка, а также в качестве наполнителя для бетона. Базальт весьма устойчив к атмосферному воздействию и потому часто используется для наружной отделки зданий и  для изготовления скульптур, устанавливаемых  на открытом воздухе.

 

 

 

 

 

 

 

Порода	Тип и группа по происхождению	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость к выветриванию	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышлености и  строительстве
Песок	осадочная горная порода	состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид кремния)	каркасный силикат	массивная, слоистая, сетчатая	Цвет разнообразный: бесцветный кварц – горный хрусталь, фиолетовый кварц – аметист, дымчатый кварц – раухтопаз, черный кварц  – морион, золотистый кварц –  цитрин.	Средне устойчив в зависимости от окружающих факторов	Соответсвует материнским породам	находится повсеместно, рыхлая осадочная  порода	В качестве материала для устройства насыпей и выемок, В качестве веществ, употребляемых как составные части при изготовлении искусственных материалов – кирпича, бетона, растворов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порода	Тип и группа по происхождению	Минералогический состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость к выветриванию	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в промышлености и  строительстве
Опока	кремнистая микропористая осадочная  порода, полускальные.	на половину хемогенным опалом, содержание его доходит до 90%. Встречаются  примеси кремневых остатков организмов (радиолярий, спикул губок, панцирей диатомей), также мелких обломков кварца и полевых шпатов, зерен глауконита и глинистого вещества.	Скрытокристалическая (царапает стекло), Легкая, твердая, микропористая	однородная	Светло-желтый, беловатый, зеленоватый, до темно серого, почти черного		Не вскипает	встречаются главным образом среди  меловых и нижнепалеогеновых  отложений, залежь имеет пластообразную форму субгоризонтального залегания.	Применяется как адсорбент, в газовой, хим. и др. отраслях промышленности, при производстве цемента. Аналоговое название в старой русской литературе - "кремнистая глина" и "кремнистый мергель"

 

Задание 3.

Делювиальные заложения- скопление рыхлых продуктов выветривания горных пород у подножия и у нижних частей возвышенностей. Выделяется также из коллювиальных отложений как коллювий смывания. Делювий распространён очень широко и образуется в результате переноса этих продуктов дождевыми потоками, талыми водами (плоскостного смыва). Немаловажную роль в этом играет сила тяжести, перемещающая частицы грунта. Таким образом, вследствие делювиальных процессов грунты в верхней части склона разрушаются, в нижней же, напротив, происходит аккумуляция материала. Структура делювия не слоиста и слабо отсортирована.В делювии часто можно обнаружить россыпи месторождений вольфрама, золота, олова и других металлов. В делювиальных косослойных отложениях, расположенных у подошвы крутых склонов и состоящих из глинистых грунтов, могут развиваться оползневые явления.

 

Инженерно-геологическая  характеристика глинистых грунтов.

Элювиальные глинистые грунты образуются в результате разложения различных  пород и накопления на месте разрушения - в коре выветривания - глинистых  продуктов указанного разложения (разрушения). По гранулометрическому составу  среди этих отложений встречаются  разновидности от высокодисперсных глин до неравномернозернистых супесей, содержащих различное количество грубообломочных включений. Для толщ элювиальных глинистых грунтов в вертикальном разрезе характерен постепенный переход к материнским породам. Формы залегания весьма разнообразны и своеобразны: гнездовые, карманообразные, плащеобразные и др. Протяженность указанных форм очень изменчива, иногда носит на территории Мордовии прерывистый характер. Мощность колеблется от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Элювиальные глины характеризуются различными инженерно-геологическими свойствами. Еще большим разнообразием отличаются такие петрографические разности элювиальных глинистых отложений как суглинки и супеси в силу чрезвычайной изменчивости, а также количества и вида глинистых минералов в их составе. Особенно ярко это проявляется в таком их свойстве как пластичность. Пластичность других петрографических разностей элювиальных глинистых пород обусловлена также наличием и количеством песчаной, пылеватой и грубообломочной фракций. Прочность элювиальных глинистых пород во много раз меньше, чем в исходных материнских породах. Это продукт выветривания вышележащих коренных пород, перемещенный дождевыми и талыми снеговыми водами вниз по склонам и откосам вершин, возвышенностей, берегам обрывов и балок к их подножьям. Делювиальные образования или вовсе не обнаруживают слоистости и сортировки материала, или только неправильную местную слоистость и неполную сортировку, что резко отличает их от других генетических разностей осадочных образований. Кроме того, для описываемых пород характерна быстрая, а часто и резкая изменчивость состава. Среди них чаще всего можно встретить суглинки и глины, хотя описаны и супеси, но в меньших объемах. Однако в общем инженерно-геологические его качества невысоки. Так, пористость нередко выше 50 %, во влажном состоянии она очень сильно снижается - относи- тельная осадка при давлении 0,2 МПа может достигать 20 %. Делювиальные грунты быстро размокают в воде, особенно если их естественная влажность невысока. Сопротивление глинистого делювия колеблется в широком диапазоне и зависит от состояния породы. Некоторые глинистые разности показывают при давлении 0,2 МПа малые значения угла сдвига (2-3°). В других случаях он может достигать почти 45 °. Сцепление лежит в пределах 0,005-0,025 МПа. Оценивая делювиальные глинистые грунты с инженерно- геологической точки зрения, следует иметь в виду их общую склонность к движению вниз по склонам, связанную с глинистым составом и отчасти неясно проявляющейся слоистой текстурой, а может быть и приобретенную тенденцию к движению еще на этапе формирования. Искусственная подрезка делювиальной толщи при проходке котлована под здание, дорожной выемки и т. п., особенно в нижней части склона, как правило, вызывает во всей ее массе подвижки оползневого характера, при этом поверхность скольжения может образоваться как внутри делювиальной толщи, так и на контакте ее с подстилающей коренной породой.

 

 

Задание 4.

Флексура.

Флексура (от лат. flexura — изгиб, искривление) — тектоническая структура, представляющая собой коленообразный изгиб слоистой толщи, в которой последняя претерпевает два резких изгиба. При общем горизонтальном залегании слоистой толщи флексура выражена участком наклонного залегания слоев, при моноклинальном залегании - участком с более крутым падением слоистости. Флексура состоит из 5 элементов: двух изгибов и трёх крыльев (двух крайних — за пределами изгибов, верхнего и нижнего, и смыкающего — между изгибами). Каждый элемент характеризуется собственными параметрами залегания, соотношение которых определяет многочисленные разновидности Флексур. По залеганию крыльев выделяют флексуры простые, попутные, встречные; по наклону шарниров изгибов — флексуры вертикальные, наклонные, горизонтальные. Флексуры, распространенные в наклонно залегающих толщах, могут быть согласными и несогласными. В согласных флексурах верхнее, смыкающее и нижнее крылья наклонены в одну и ту же сторону, в несогласных - верхнее и нижнее крылья наклонены в одну сторону, а смыкающее - в противоположную. Горизонтальной называется флексура в том случае, если коленообразный изгиб слоев наблюдается в горизонтальной плоскости.

Как и другие тектонические структуры, флексуры могут быть конседиментационными (образование которых происходит одновременно с осадконакоплением) и постседиментационными (образующиеся после завершения процесса накопления деформируемой слоистой толщи). Флексуры, образовавшиеся позже осадконакопления, не имеют различий в мощностях и фациях на крыльях. Конседиментационные флексуры имеют более сложное строение. Для них характерно резкое различие мощностей и фаций на крыльях. На нижних, опущенных, крыльях формируются наиболее полные стратиграфические разрезы с наибольшими мощностями и тонкообломочными, глинистыми или карбонатными фациями. На смыкающих крыльях мощности пород наименьшие, часто здесь проявляются перерывы с выпадением отдельных членов стратиграфического разреза. Смыкающим крыльям свойственны грубообломочные фации. На верхних, приподнятых, крыльях мощность осадочной толщи значительно меньше, чем на опущенном, а фации - более грубообломочные. Размер флексуры — от долей метров до многих километров, наклон крыльев — от едва заметного до вертикального. Флексуры распространены на платформах и в складчатых областях. Особенно крупные Флексуры встречаются у краев платформ и на бортах синеклиз. Иногда флексуры могут формировать лоувшки для залежей нефти и природного газа и контролировать размещение нефтяных месторождений.

У них в вертикальном разрезе  выделяют следующие элементы (рис. 1): Верхнее или поднятое крыло (1–2), нижнее или опушенное крыло (3–4) и смыкающее крыло (2–3).

Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические  условия строительства – нарушается однородность грунтов основания  фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность  пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных  вод. Это вызывает неравномерную  сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной  осадки различных его частей

Задание 5.

Номер варианта	Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний сейсмической волны А, мм	Сейсмическое ускорение а, мм/с	Сила землетря-сения балл	Коэффициент сейсмичности Кs	Инерционная сила S
6	0,70	30	2414	10	0.246	1353

Сейсмическое ускорение а=(4*3,14²/Т²)*А

Коэффициент сейсмичности Кs= а/ g

Инерционная сила S=Ks*P

Расчетная балльность строительной площадки, сложенной рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых вод до 5 м от поверхности земли – 10 баллов.

Расчетная балльность строительной площадки, сложенной скальными породами(гранитами, гнейсами), прикрытыми  маломощным слоем сухого элювия – 9 баллов.

 

Задание 6

Мощность  водоносного горизонта Н, м	Дебит скважины Q, м3/сут	Понижение уровня воды в скважине S, м	Радиус  влияния скважины R, м	Радиус скважины r, м
30	6774	8	573	0,1

 

Кф = Q ln(R/r)/π (2H – S) S

Кф = 6774 8.653/3,14 (2 30 – 8) 8

Кф = 179.5 м/сут

 

задание 7

Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся  процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород  подземными и поверхностными водами. В результате деятельности карстовых  процессов возникают как отрицательные  формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине.[1] Термин «карст» происходит от искаженного  австрийского названия плато Карст в Словении, на котором эти явления ярко выражены и хорошо изучены европейскими исследователям. Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития. Различают открытый, или голый карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.