Методические указания по построению геологических разрезов и решению гидрогеологических задач - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Методические указания по решению задач с применением графических... 1 147.55kb.
Методические указания по решению типовых задач, а также задания на... 6 1049.79kb.
Методические указания по решению задач по астрономии и оформлению... 1 171.15kb.
Методические указания, Чебоксары 2002 8 630kb.
Контрольная работа Строительство любых инженерных сооружений требует... 1 57.15kb.
Сведения о топографических, инженерно геологических, гидрогеологических... 1 360.66kb.
Методические указания Самара 2012 (07) л 69 Печатается по решению... 1 386.73kb.
Методические указания по ее выполнению, образцы решения основных... 3 447.97kb.
Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий района... 1 90.18kb.
Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины, задания... 4 997.91kb.
Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины, задания... 6 1112.68kb.
Ископаемые палеозойские гайоты Джидинской зоны палеозоид 1 93.87kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Методические указания по построению геологических разрезов и решению гидрогеологических - страница №1/4

Министерство образования и науки Российской Федерации


Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова"

Горбунова Т.А., Камаев С.Г., Вяткина Е.И.


сборник


лабораторных работ и контрольных заданий

по инженерной геологии

для студентов строительных специальностей заочной формы обучения

Барнаул 2005


УДК 624.131.1
Горбунова Т.А., Камаев С.Г., Вяткина Е.И. Сборник методических разработок по инженерной геологии для студентов строительных специальностей заочной формы обучения. /Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005 - .
В сборник включены разработанные на кафедре

"Основания, фундаменты, инженерная геология и геодезия" АлтГТУ методические разработки по курсу

"Инженерная геология".

введение
Сборник включает

- Методические указания к выполнению лабораторных работ и их содержание.

- Методические указания по построению геологических разрезов и решению гидрогеологических задач.

- Каждое задание имеет контрольные вопросы, ответы на которые оформляются в виде письменной работы по вариантам с указанием использованной литературы.

- Выполненная работа предъявляется перед зачетом теоретического материала курса "Курса инженерная геология". Форма контроля - "зачет".

- Методические указания выполнены в соответствии с требованиями стандарта по дисциплине "Инженерная геология" по направлению "строительство".

Содержание







Введение




1.

Лабораторные работы

- Породообразующие минералы.

- Горные породы.

Задания № 1,2


5

21



2.

Построение геологических разрезов.

Задание № 3.



41


3.

Решение гидрогеологических задач.

Задание № 4.



51

4.

Рабочая программа курса "Инженерная геология" (стандарт дисциплины)

55

5.

Литература.




Лабораторные работы
Породообразующие минералы
Содержание и порядок выполнения

лабораторной работы

Природные минералы являются соединениями определенного химического состава и образовались в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. Наиболее распространенные минералы, слагающие основную массу горных пород. Называются породообразующими.

Все твердые вещества (в том числе и минералы) можно подразделить на кристаллические и аморфные. Слагающие кристаллическое вещество атомы, ионы или молекулы, расположены в строго закономерном порядке, образуя пространственную решетку. В аморфных веществах строгой закономерности в расположении атомов, ионов и молекул нет, они расположены хаотично, хотя распределены в пространстве более или менее равномерно.

Подавляющее большинство твердых веществ имеют кристаллическое строение. Аморфных же вещества мало, в качестве примеров можно отметить стекло, воск, вар, некоторые сплавы металлов и некоторые минералы. Аморфное состояние вещества в условиях поверхности Земли неустойчиво и со временем наблюдается их раскристаллизация (помутнение стекол).

При выполнении лабораторной работы вначале, пользуясь настоящими методическими указаниями и коллекцией минералов, студенты знакомятся с основными физическими свойствами минералов и учатся определять эти свойства (блеск, твердость, спайность, цвет в куске и порошке и др. свойства), используя простейшие приемы. В методических указаниях предусмотрена возможность использования при определении минералов химических реактивов и исследование с помощью пламени паяльной трубки. Более трудоемкие методы определения минералов (петрографические, рентгеновские, термические в методических указаниях не рассматриваются).

Контроль усвоения материала проводят в форме вопросов и ответов (устно).

Затем студентам предлагают материал – образцы из коллекции породообразующих минералов. Образцы не имеют этикеток.

Задача студентов: определить свойства минералов и пользуясь методическими указаниями или полевым определителем, самостоятельно назвать каждый минерал, после этого записать минерал в рабочую тетрадь с описанием его физических свойств.

Контроль проводится преподавателем в конце занятия.

Для выполнения лабораторной работы в кабинете геологии имеется:


  1. Коллекция классификации минералов.

  2. Коллекция физических свойств минералов.

  3. Минералы шкалы Мооса.

  4. Образцы породообразующих минералов (раздаточный материал).

Физические свойства минералов


Многие минералы являются сложными природными соединениями. При их исследовании применяют много методов: химический, рентгенометрический, кристаллооптический, кристаллографический, термический, спектральный и др. Они являются трудоемкими, дорогостоящими и требуют использования специальной аппаратуры.

В то же время многие минералы достаточно надежно могут быть определены на основании изучения только их физических свойств: цвета, блеска, твердости, спайности и др., не прибегая к дорогостоящим специальным методам.

Следует учитывать, что отдельные свойства могут быть одинаковыми у разных минералов (например, цвет или твердость), поэтому необходимо определить возможно большее количество свойств. Обычно только комплексная оценка физических свойств позволяет достаточно надежно диагностировать тот или иной минерал. По одному какому-то свойству (магнитность, оптические свойства и т.д.) определить название минерала удается редко.

Из физических свойств минералов большое значение имеют в их диагностике оптические (цвет минерала и его черты, блеск) и механические (твердость, спайность) признаки.



Прозрачность

Под прозрачностью понимается способность вещества пропускать сквозь себя свет. По степени прозрачности минералы, наблюдаемые в виде крупных кристаллов, подразделяются на группы:

прозрачные, сквозь которые ясно видно изображение (горный хрусталь, прозрачный кальцит – исландский шпат);

просвечивающие, прозрачные лишь в тонких краях (опал);

непрозрачные, не пропускающие свет даже в тонких обломках (пирит);

полупрозрачные, сквозь которые предметы распознаются с трудом (гипс).

Тонкозернистые агрегаты минералов, в отличие от монокристаллов, всегда кажутся непрозрачными, прозрачность их проявляется только в тонких шлифах.

Двойное лучепреломление

Это свойство присуще ряду минералов, но особенно хорошо выражено в кристаллах исландского шпата. Если положить такой кристалл на бумагу с какой-либо надписью, то сквозь него будут отчетливо видны две надписи, одна более четкая, другая более слабая. Чем толще кристалл, тем дальше будет одна надпись от другой.



Окраска

Цвет (окраска) является важным диагностическим признаком минералов. Некоторые минералы свое название получили от их окраски. Примеры: хлорит (от греч. "хлорос" – зеленый), альбит (от греч. "альбус" – белый).

Окраска минералов зависит от химического состава, структуры и механических примесей. Характер окраски минерала обусловлен главным образом примесью красителей – хромофор: титан (синяя, красная и черно-зеленая); ванадий (красная, красно-бурая, желтая); марганец (розовая, темно-красная, черная); хром (красная, ярко-зеленая, фиолетовая, желтая, оранжево-красная); железо (красная, желто-бурая, бутылочно-зеленая, черная); кобальт (розовая, оливково-зеленая, синяя, коричневая, черная, желтовато-зеленая, желтая). Кроме того, красящими ионами являются молибден, вольфрам, иод, обладающие большими атомными массами.

Хромофоры могут непосредственно входить в состав химических соединений, слагающих минерал. Такие окраски называются идиохроматическими (от греч. "идиос" – свой, "хрома" – цвет). Например: красная киноварь, латунно-желтый пирит, зеленый изумруд.

Идиохроматические окраски появляются иногда при радиоактивном облучении катодными лучами кристаллических решеток минералов.

Иногда хромофоры отмечаются в составе минералов в виде механических примесей и вызывают окраску, не зависящую от химической природы минерала. Эта окраска называется аллохроматической (от греч. "аллос" – посторонний). Так, бесцветный кварц бывает окрашен в фиолетовый цвет (аметист), золотистый (цитрин), черный (морион) и др.

Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. На полированной поверхности магматической породы лабрадорита, сложенной минералом лабрадором, при некоторых углах поворота появляются зеленовато-синие переливы, вызванные присутствием тончайших пленок ильменита в трещинах спайности плагиоклаза. Такая окраска называется псевдохроматической ( от греч. "псевдос" – ложный).

Цвет черты

Это цвет тонкого слоя порошка минерала, остающегося на поверхности неглазурованной фарфоровой пластинки, если по ней провести минералом. Цвет черты является надежным признаком по сравнению с окраской минералов. Цвет черты может соответствовать цвету минерала (черная черта у черного магнетита, красная – у красной киновари). Часто цвет черты отличается от окраски минерала (черная черта у латунно-желтого пирита и т. д.).



Блеск

Отраженный от поверхности минерала свет создает его блеск, который зависит от показателя преломления минерала и практически не зависит от его окраски.

А.Г. Бетехтин чисто практическим путем по показателям преломления с учетом характера отражающей поверхности минералов выделил следующие градации интенсивности блеска минералов.

Стеклянный блеск является самым распространенным и напоминает блеск поверхности стекла. Свойственен минералам с показателем преломления 1,3 – 1,9 (силикаты).

Алмазный блеск искрящийся, выражается в переливающейся игре цветов. Характерен для минералов с показателем преломления 1,9 – 2,6 (алмаз, сфалерит).

Полуметаллический (металловидный) блеск напоминает как бы потускневший металлический. Имеется у полупрозрачных и прозрачных минералов с показателем преломления от 2,6 до 3,0 (киноварь, гематит).

Металлический блеск характерен для непрозрачных минералов с показателями преломления выше 3 (пирит, галенит).

Жирный (смолистый) блеск наблюдается на куске каменной соли после ее пребывания во влажном воздухе, когда блестящая в свежем изломе поверхность тускнеет и как бы покрывается пленкой жира. Этим же блеском обладает нефелин на слегка выветренных поверхностях.

Восковой блеск свойственен поверхностям с более грубой неровностью (некоторые кремни).

Матовый блеск наблюдается у тонкопористых минералов (сухой каолин).

Перламутровый блеск узнается по радужному переливанию цветов вследствие отражения лучей света от плоскостей спайности. Характерен для минералов с весьма совершенной спайностью (мусковит, пластинчатый гипс).

Шелковистый блеск сходен с блеском шелкового волокна. Наблюдается у минералов с параллельным волокнистым строением (асбест, волокнистый гипс).

Следует помнить, что многие минералы одного и того же состава вследствие особенностей их внутреннего строения могут иметь различный блеск.

Твердость

Под твердостью минералов понимается их способность сопротивляться внешним механическим воздействиям, в частности царапанью.

Для оценки твердости минералов применяется шкала Мооса, в которую входят десять минералов, твердость которых взята в условных единицах (таблица 1).
Таблица 1


Минерал

Твердость

Минерал

Твердость

Тальк

Гипс


Кальцит

Флюорит


Апатит

1

2

3



4

5


Полевой шпат

Кварц


Топаз

Корунд


Алмаз

6

7

8



9

10


Твердость исследуемого минерала определяется путем установления, какой из эталонных минералов он царапает последним. Например, если исследуемый минерал царапается кальцитом, то его твердость заключается между 2 и 3.

Твердость порошкообразных минералов определяется путем натирания поверхности эталона порошком испытуемого минерала.

Твердость минералов можно приблизительно определить и не имея шкалы Мооса. Так, минералы с твердостью 1-2 чертятся ногтем, с твердостью 3 царапаются монетой, с твердостью 4-5 не царапают стекло, а 6 и выше – царапают.

Спайность

Спайностью называют способность кристаллов минералов раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием гладких ровных блестящих поверхностей. Раскол происходит параллельно плоским сеткам пространственной решетки, между которыми действуют наиболее слабые силы связи. Для спайности определяются степень совершенства и простая форма, по которой кристалл раскалывается.

По степени совершенства выделяют следующие виды спайности:

- весьма совершенная – кристаллы минералов легко расщепляются руками на пластинки или листочки (слюды, хлорит);

- совершенная – кристаллы раскалываются на обломки, ограниченные плоскостями спайности, причем отбитые куски внешне напоминают кристаллы (галит, кальцит);

- средняя (ясная) – кристаллы раскалываются на обломки, ограниченные как плоскостями спайности, так и неровными поверхностями излома по случайным направлениям (пироксены);

- несовершенная – спайности почти не наблюдается, при раскалывании образуется главным образом неправильные поверхности излома (апатит, гематит);

- весьма несовершенная – спайность отсутствует, при ударе кристалл раскалывается по случайным направлениям и дает неправильные поверхности излома (кварц, пирит).

В зависимости от той простой формы, по которой проходят плоскости спайности, кристаллы могут раскалываться по нескольким направлениям:

- одному направлению, соответствующему пинакоиду;

- двум – призме ромбической или тетрагональной, двум пинакоидам;

- трем – призме тригональной или гексагональной, кубу или ромбоэдру, трем пинакоидам;

- четырем – октаэдру;

- шести – ромбододекаэдру.



Излом и отдельность

Поверхность раскола минерала, прошедшая не по спайности, называется изломом. Различают несколько видов излома:

- ровный – поверхность излома ровная, более или менее плоская, но не зеркально гладкая как в случае совершенной спайности (халькопирит);

- неровный – поверхность раскола неровная. Характерен для минералов с несовершенной спайностью (апатит, кварц, нефелин);

- раковистый – волнистая поверхность раскола, напоминающая внутреннюю поверхность раковины. Особенно четко выражен у минералов без спайности или со скрыто кристаллическим строением (опал, кварц);

- занозистый – характерен для поперечных расколов агрегатов игольчатых и волокнистых минералов (асбест, волокнистый гипс, амфиболы).

- крючковатый – поверхность излома покрыта неровностями, похожими на крючки (самородные металлы – золото, серебро);

- землистый – наблюдается у минералов, имеющих шероховатую, матовую поверхность (каолинит, порошковый лимонит);

- ступенчатый – имеет место в том случае, когда частично раскол происходит по спайности, а частично под некоторым к ней углом (полевые шпаты);

- зернистый – на поверхности отчетливо видны отдельные зерна, слагающие агрегат (хромит, магнетит).

В некоторых минералах встречается отдельность, представляющая собой ровный излом, напоминающий раскол по спайности. В отличие от спайности отдельность вызывается не особенностями внутреннего строения, а случайными внешними причинами – давлением, колебанием температуры, осаждением на гранях растущего кристалла посторонних веществ, что ослабляет в этих местах его прочность. Примеры: корунд, апатит, изредка кварц.

Плотность

Плотность минералов колеблется от 0,9 до 23 г/см3. для подавляющего большинства породообразующих минералов плотность не превышает 3,5 г/см3. Способом приблизительного "взвешивания" образца минерала в руке минералы можно разделить на три группы:

легкие с плотностью до 2,5 (гипс, опал, галит), средние с плотностью от 2,5 до 4 (кальцит, кварц) и тяжелые с плотностью выше 4 г/см3 (пирит, барит, корунд и т.д.).

Упругость

Для некоторых минералов присуща упругость – свойство вещества изменять свою форму под влиянием деформирующих сил и вновь ее восстанавливать по удалению их.

Этим свойством обладают слюды: биотит и мусковит. Похожие на слюды хлориты при сильном изгибе листочков хотя и не ломаются, но не восстанавливают своего прежнего положения.

Вкус

Отдельные минералы легко растворяются в воде и при опробывании вызывают различные вкусовые ощущения. Так, галит (NaCl) вызывает соленый вкус, сильвин (KCl) – горько-соленый, караналит (MgCl2 KCl 6H2O) – горький.



Штриховка

У отдельных кристаллов минералов его грани покрыты бороздками и штрихами, образовавшимися в связи с особенностями роста. У различных минералов штрихи имеют различную ориентировку: у горного хрусталя они располагаются поперек вытянутых граней, у пирита штрихи одной грани перпендикулярны штрихам соседних граней.



Вскипание

При действии даже слабого раствора соляной кислоты на минералы из группы карбонатов (особенно на кальцит) происходит бурное вскипание – выделение пузырьков CO2.

В геологической практике при определении некоторых минералов исследуются также такие свойства, как магнитность, радиоактивность, хрупкость, ковкость, окрашивание пламени, люминесценция, горючесть и др.

Описанию этих свойств нами не уделяется внимания потому, что они не имеют существенного значения для диагностики минералов, рекомендуемых к изучению в данной работе.


Основные характеристики важнейших

породообразующих минералов
Специалистам строительного профиля в практической деятельности приходится постоянно иметь дело с распространенными породообразующими минералами. Студентам строительных специальностей можно рекомендовать к изучению следующие минералы: пирит, галит, корунд, кварц, опал, лимонит, кальцит, доломит, ангидрит, гипс, апатит, оливин, авгит, роговая обманка, тальк, биотит, мусковит, хлорит, серпентин, каолинит, монтмориллонит, альбит, лабрадор, ортоклаз и нефелин.

Описание этих минералов дано на основании опубликованной минералогической литературы.

Последовательность изложения материала и наименование минералогических классов соответствуют известной и широко применяемой классификации А.Г. Бетехтина.

Каждый минерал описан по нижеприведенной схеме:



  1. Название, химическая формула.

  2. Цвет.

  3. Черта.

  4. Блеск.

  5. Твердость по шкале Мооса.

  6. Плотность в г/см3.

  7. Прочие свойства (тепло – и электропроводность, взаимодействие с химическими реагентами, поведение под паяльной трубкой и т.д.).

В данной главе использованы общепринятые сокращения:

Тв. – твердость;

Сп. – спайность;

Пл. – плотность;

Проч. св-ва – прочие свойства;

П. п. тр. – под паяльной трубкой.



Сульфиды
Пирит FeS2

Цвет светлый, латунно-желтый, часто с побежалостями желтовато-бурого и пестрых цветов. Черта буровато- или зеленовато – черная. Блеск сильный металлический Тв. 6-6,5, Сп. Весьма несовершенная. Пл. 5,01, проч. св-ва: на гранях кристаллов видна штриховка; электричество проводит слабо; термоэлектричен; некоторые разности обладают детекторными свойствами; п. п. тр. растрескивается, плавится в магнитный шарик, сера горит голубым пламенем; в HNO3 разлагается с трудом (в порошке легко), в HCl не растворяется.


Галоидные соединения
Галит NaCl

Цвет зависит от чистоты вещества – чистые массы прозрачны и бесцветны, за счет примесей окраска может быть желтой, красной, бурой, черной и др.

Блеск стеклянный, на поверхности слегка выветрелых разностей жирный, Тв.2, Сп. весьма совершенная, Пл. 2,1-2,2.

Проч. св-ва: слабая энергопроводность; высокая теплопроводность; легко растворим в воде; вкус соленый; хрупок.


Оксиды
Корунд Al2O3

Цвет обычно синевато – или желтовато – серый, встречаются прозрачные кристаллы различной окраски: красные, синие.

Блеск стеклянный, Тв. 9, Сп. отсутствует, Пл. 3,95-4,10.

Проч. св-ва: характерны бочонковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы; грани кристаллов часто покрыты косой штриховкой; в кислотах не растворяется; п. п. тр. не плавится.

Кварц SiO2

Бесцветный, белый, фиолетовый, розовый, дымчатый, черный, золотисто-желтый.

Блеск стеклянный, Тв. 7, Сп. весьма несовершенная, Пл. 2.19.

Проч. св-ва: на кристаллах часто видна горизонтальная штриховка (поперек вытянутости кристалла); растворим в щелочах; с кислотами не реагирует, кроме HF.


Гидроксиды
Опал SiO2* H2O

Бесцветный, белый, за счет железа и других хромофоров бывает окрашен в различные оттенки желтого, красного, бурого и зеленого цвета.

Блеск стеклянный, у пористых масс восковой или матовый. Тв. 5-6, Сп. отсутствует, т.к. минерал аморфный, Пл. 1,9-2,5.

Проч. св-ва: п. п. тр. не плавится, но сильно растрескивается; в HF и горячей КОН растворяется без остатков.


Лимонит (бурый железняк) Fe2O3H2O

Цвет охристо –желтый, бурый, до черного. Черта от желто –бурой до бурой.

Блеск матовый, полуметаллический. Тв. 1-5. Пл. 3,3-4,0.

Сп. отсутствует, т.к. минерал аморфный.

Проч. св-ва: характерны натечные формы агрегатов; п. п. тр. плавится, при длительном нагревании становится сильно магнитным; в HCl медленно растворяется.
Карбонаты
Кальцит CaCO3

Цвет обычно бесцветный или молочно-белый, но иногда окрашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки серого, желтого, розового, кранного, бурого и черного цветов.

Блеск стеклянный. Тв.3.

Сп. совершенная. Пл. 2,71.

Проч. св-ва: в разбавленной HCl легко растворяется даже на холоде с шипением (выделение СО2); в прозрачных кристаллах наблюдается сильное двулучепреломление; при сжатии электризуется; п. п. тр. образующаяся СаО ярко светится и окрашивает пламя в оранжевый цвет.

Доломит CaMg[CO3]2

Цвет серовато-белый, иногда с оттенками желтоватым, буроватым, зеленоватым.

Блеск стеклянный. Тв. 3,5-4.

Сп. совершенная. Пл. 2,8-2,9.

Проч.св-ва: HCl на холоде разлагает доломит очень медленно, без шипения; в катодных лучах светится ярким оранжево-красным цветом; п. п. тр. СаО окрашивает пламя в оранжевый цвет.


следующая страница >>



Ничто не поражает так, как чудо, — разве только наивность, с которой его принимают на веру. Марк Твен
ещё >>