Федеральное агентство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский Государственный Университет
Архитектурно-стр 
оительный факультет
Отчет
По учебной полевой практике
По инженерной геологии.
Бригада №3
в составе:
| 1. Асташов А. 2. Кожевникова Н. 3. Юсупов М. 4.Кравченко А. | 5. Миллер В. 6. Комиссаров К. 7. Черепанов А. 8. Пахарев Н |
Руководитель:
Таранина Т.И.
Челябинск.
Г.
Оглавление
Введение………………………………………………………………………3
1. Физико-географическое описание района………………….………….4
2. Характеристика геологического строения района практики………4
Экскурсия №1………………………………………………………………..8
Экскурсия №2………………………………………………………………11
Экскурсия №3………………………………………………………………15
3.Экзогенные процессы………………….………………………………...18
4. Полезные ископаемые………………………………………………......18
Выводы………………………………………………………………………19
Список используемой литературы……………………………………….20
Приложение 1. Таблица минералов
Введение.
Целью проведения полевой практики по инженерной геологии является закрепление теоретического материала и ознакомление с природными условиями залегания различных типов горных пород, а также с формами проявления геологических и инженерно-геологических процессов.
Практика проводится в окрестностях города Челябинска. Ее учебными задачами являются:
1. Приобретение навыка визуального определения геологических особенностей горных пород.
2. Оценка их как грунтов, как оснований для сооружений.
3. Инженерно-геологическая характеристика данного участка в целях строительства.
В течении практики в полевых условиях изучаются:
1. Вещественный состав и строение пород.
2. Условия (формы) залегания пород.
3. Стратиграфические разрезы.
4. Развитие геологических и инженерно-геологических процессов.
5. Гидрогеологические условия.
1. Физико-географическое описание района.
Территория города расположена на слегка всхолмленной равнине, прорезанной долиной реки Миасс и серией мелких ручьев и логов. Общий склон местности с запада на восток.
Основной водной артерией является река Миасс. Разрезая город на две части, река в пределах города имеет разный характер русла. В окрестностях города несколько озер разного происхождения. На юго-восточной окраине города озеро Смолино. Естественное обнажение породы наблюдается по берегам реки Миасс и озера Смолино.
На востоке рельеф более равнинный, низкий. На западе пенеплен прорезает долина реки Миасс, на которой сооружено Шершневское водохранилище.
Климат района в целом континентальный, с холодной зимой (средние температуры наиболее холодного месяца – января- 16,4 ºС) и теплым летом (средние температуры наиболее теплого месяца – июля- 18.1 ºС), со средним годовым количеством осадков 436 мм (летом – 332мм, в холодный период – 104мм)
2. Характеристика геологического строения района практики.
1.Тектоника – наука, которая изучает механическое перемещение масс и отдельных блоков горных пород под воздействием внутренних сил земли, которые ведут к формированию горных пород или изменению формы их залегания.
В региональном отношении Южный Урал располагается на геологической структуре, называемой Уральская герцинская (палеозойская) горно–складчатая область, являющаяся частью Урало-Монгольского складчатого пояса. В строении Уральской герцинской (палеозойской) горно–складчатой области преобладают протерозойские породы разного генезиза, пронизанные интрузиями разного состава и смятой в складки.
Территория г. Челябинска – на двух структурах складчатой области: западная часть города на Восточно- Уральском антиклинории; восточная – на Восточно – Уральской синклинории. В ядре Восточно – Уральской антиклинории. В ядре Восточно – Уральской антиклинории выходят на земную поверхность гранитоиды; в ядре Восточно – Уральского синклинория – палеозойские девонско – каменноугольные вулканогенно-осадочные породы. Восточная структура перекрыта. платформа платформенным чехлом мезо-каинозойских осадочных отложений, залегающих почти горизонтально.
2. Стратиграфия – изучает и устанавливает последовательность образования осадочных, вулканических и метаморфических горных пород. В данном параграфе описывается последовательность образования стратифицированных толщ, начиная от более древних и заканчивая молодыми. Для составления данного параграфа используют сводную стратиграфическую колонку территорию города Челябинска и пояснительную записку к геологической карте.
В геологическом строении территории принимает участие сложный комплекс осадочных и эффузивно-осадочных пород кайнозойского и мезо-кайнозойского возраста.
Для города Челябинска составлена следующая стратиграфическая схема. Палеозойская группа отложений начинается с Ордовика (Ордовикская схема). Годовая толща сложена интенсивно дислоцированными метаморфическими породами, главным образом мусковито-биотитовыми плагиогнейсами, незначительное развитие получили прослои кварцево-слюдистых сланцев и метаморфизированных песчаников. В центральной части города толща прорывается серией секущих тел аплитового и пегматитового состава, мощностью толщи около 500 м.
Силурийская (S) система на территории города отсутствует. В природной зоне представлена Большебаландинской свитой, мощностью примерно 960 м.
Девонская (D) система на территории города представлена эффузивами основного среднего состава- порфиритами и диабазами с прослоями конгломератов и песчаников мощностью примерно 500м. Породы в пределах города обнажены плохо, естественное обнажение отсутствует. Прослеживается в восточной части города в виде узкой, до 2 км., полосы, субмеридианального простирания.
Каменноугольная система представлена Миасской свитой мощностью до 500 м. Это терригенно – карбонатные породы (известняки, песчаники, алевролиты, гравелиты). Они залегают в виде полосы субмеридианального простирания. Породы собраны в серию складок и разорваны тектоническими нарушениями отдельные блоки. В Миасской свите выделяют 3 подсвиты:
Нижняя – терригенная красноцветная подсвита. Она представлена красноцветными песчаниками и гравелитами;
Средняя – теригенно-карбонатная серо-цветная подсвита. Известняки с прослоями темно-серо-глинистых сланцев и песчаников поверхность известняков интенсивно закарстована. Известняки перекрыты мощным покровом мезо-кайнозойских отложений. В зоне прилегающих к Челябинскому разлому известняки катаклазированы, изобилуют трещинами, местами брекчированы и залечены кальцитом;
Верхняя – карбонатная свита. Известняки разнообразные по облику и происхождению:
1) светло- и темно-серые
2) мелко- и среднезернистые
3) доломитизированные
4) с включениями кремней
5) органогенные с большим количеством брахиопод.
Мезозой (Mz) на территории города имеет большое площадное распространение.
Триасово-юрские (T-J) отложения на территории города не наблюдаются, сохранились лишь в центральной части (части грабена). Это алевролиты, аргиллиты, пласты углей, песчаники, конгломераты.
Меловая (К) система отмечена на южной окраине города и юго-западном берегу озера Смолино. Это закарстованные известняки, белые и пестроцветные глины, кварцевые пески и морские песчаники.
Кайнозойская (Kz) группа.
Палеогеновые отложения распространены главным образом в восточной части города на остальной территории в виде разобщеных участков.
Нижнепалеогеновые отложения – это морские глинисто-песчаные отложения с отдельными гальками.
Среднепалеогеновые конгломераты, кварцевые пески и песчаники с линзами опок. Выше по разделу залегают диатомитовые глины и диатомиты.
Верхнепалеогеновые отложения распространены главным образом в юго-восточной части города. Это переслаивающиеся глины, пески и суглинки.
Неогеновые отложения на территории города встречаются в виде разобщенных участков. Представлены исключительно глиной пестрой и буро-красной окраски с редкими прослоями и единичными кварцевыми гальками.
Четвертичные отложения представлены озерными, речными, аллювиальными, делювиальными- песчано-гравийные, суглинки, супеси, глины буро-красные; характеризуются на территории города широким площадным распространением и почти полностью перекрывают все более древние образования.
3. Магматизм – это параграф, в котором дается описание интрузивных пород. Самым крупным геологическим телом на территории города является многофазный челябинский гранитоидный массив. Первые фазы его становления относятся к кембрийскому времени (около 0,5 млрд. лет), поздние (граниты Кременкуля) – к рубежу познекаменоугольного и пермского времени (около 250 млн. лет)
В Челябинском гранотоидном массиве выделяют интрузии разного состава и возраста:
- Каштакский интрузив грано-диоритов D3-C1;
- Митрофановский, Шершневский гранитные интрузивные С3-Р1;
- Первоинтрузивный кварцевых диоритов D3-C1;
Экскурсия № 1
«На Митрофановский карьер»
Экскурсия проходила 29.10.2010. Целью экскурсии является составление инженерно-геологической характеристики юго - западной части города Челябинска, а так же изучение магматических горных пород и современных экзогенных процессов. Маршрут проходил на Митрофановский карьер на юго-западе города Челябинска, на остановке Мебельный посёлок.
Точка наблюдения №1.
Располагается на расстоянии 200 метров от остановки. Здесь мы наблюдаем развалы глыб горных пород, которые извлечены из карьера. Карьер открытой горной выработки для добычи полезных ископаемых и проведения горно-геологических изысканий.
При изучении геологического строения были отобраны образцы следующих горных пород:
1. гранит (образец №1) – светлый (от серого до розоватого (близь поверхности)); мелко и крупнокристаллические. Текстура массивная, относительно однородная. Содержит вкрапления полевого шпата (серый, табличная форма, совершенная спайность – зеркальная поверхность скола, 60%); кварц (дымчатый, прозрачный, без спайности, 20 – 30%), слюда чёрная – биотит, чешуйчатая форма.
Гранит имеет возраст верхний палеозой 280 млн лет, порода магматическая интрузивная.
2. Гранодиорит – состоит из роговой обманки (тёмный минерал, столбчатый, совершенно спайный, 15 -20%), полевые шпаты (70-80%), кварц дымчатый (5-10%). По текстуре и структуре гранодиорит аналогичен граниту, отличается минеральным составом. Гранодиорит кисло – среднего состава. В гранодиорите имеются отдельные тела в виде линз более тёмной окраски, мелкокристаллический. Образовался в девоне 2-3 – 360 млн лет.
Таким образом, мы видим здесь магматические глубинные породы, которые кристаллизовались более 280 млн лет назад. Эти породы формировались, сопровождая образования Уральской горно – скадчатой области, за счёт поднятия земной коры и выветривания данные породы оказались на поверхности. Территория, где глубинные породы лежат на поверхности, называются поднятыми участками или антиклинориями.
Рис.1 Схема геологического строения и развития территории карьера.
Точка наблюдения № 2
Располагается на расстоянии 100 м от предыдущей точки, на юго-восточном борту карьера.
В бортах карьера породы подвергаются выветриванию- разрушению, на месте залегания. Граниты разрушаются с образованием глыб в виде матрацев. На матрацевидных отдельностях лежат более мелкие продукты выветривания- щебень, песок, дресва, глина.
Обломки продукты физического выветривания, глина – химического разложения полевых шпатов.
Граниты и гранодиориты обладают темной окраской, быстрее подвергаются физическому выветриванию. Происходит отшелушивание с образованием дресвы.
Рис.2 Схема геологического строения восточного борта карьера
На участках широкого распространения продуктов выветривания, в частности на диоритах наблюдаются следующие геологические процессы: поверхностная площадная эрозия, денудация, русловая эрозия.
Таким образом, в бортах карьера мы наблюдаем выходы гранитов, которые пересекают диориты и гранодиориты, на них лежат продукты выветривания. Кора выветривания меняется от нескольких сантиметров до нескольких метров.
Точка наблюдения №3.
«Северный борт карьера»
На восточном борту видны интенсивно выветренные диориты, которые рассекаются гранитами матрацевидной отдельности. Таким образом кроме эрозии наблюдаются оползни крупных глыб, оползание происходит за счет попадания глин в трещины.
Вывод по грунтоведению.
На данной территории преобладают грунты: гранит и диорит (скальные и собственно скальные, магматические, кислые, средние), мелкозернистые и крупнозернистые (крупнозернистые больше подвержены выветриванию), трещиноватые, скальные, водопроницаемые грунты перекрыт щебнем, дресвой, песком – дисперсные грунты, несвязные, глины - связные.
Отличаются гранулометрическим составом, они водопроницаемы, за исключением глины, которая влагоемкая и водонепроницаемая.
Вывод по гидрогеологии.
Уровень воды в карьере соответствует уровню грунтовых вод. Водоносным горизонтом являются выветренные трещиноватые граниты. Считается, что зона выветривания 50-70м. Водоупором являются массивные, невыветренные скальные грунты. Карьер в целом понижает уровень грунтовых вод, вокруг него образуется дисперсная воронка.
Рис.3 Схема образования дисперсионной воронки
Вывод по инженерно-геологическим условиям.
Район практики слагают интрузивные магматические породы, массивной формы залегания – гранит, диорит, гранодиорит. Они являются скальными, нерастворимыми. Породы, складывающие основания, являются скальными, но как грунты они эродируют при наличии агрессивных факторов.
Экскурсия №2
«На Западный берег озера Смолино»
Проходит в Юго-Восточной части города Челябинска.
Точка наблюдения №4.
Расположена на остановке «Сад Колющенец», от калитки в восточном направлении на расстоянии 300-400м.
более пологий рельеф, берег озера тоже пологий. Берег тянется на 20 м, на берегу песок, видим пребрежную зону 6-7 метров. Маршрут пойдет с юга на север.
Точка наблюдения №5.
Находится в 100м в северном направлении от точки 4.
Берег относительно крутой, высотой 1-1.2м. Над крутым берегом видна терраса протяженностью более 10м.
В уступе берега наблюдаем сверху вниз следующие породы:
- почвенно-растительный покров(60см)
- супесь (20см)
- суглинки(15см), наблюдаем отдельные пластинки глин
- супеси
Здесь развиты дисперсные грунты, связные(супесь, суглинки, глина).
Возрасты QL(четвертичные озерные)
Уровень воды в озере связан с уровнем грунтовых вод, наблюдается капиллярное поднятие воды до ПРС. Происходит обваливание и подмытие грунтов.
Рис.4 Схема геологического строения в т.5.
Точка наблюдения №6
Находится в 300 м от точки наблюдения №5.
Берег относительно крутой, высотой около 2м. Над крутым берегом видна терраса протяженностью около 5м.
В уступе берега наблюдаем сверху вниз следующие породы:
- почвенно-растительный покров(60см)
- песок (60см)
- супесь(30см)
- суглинки, наблюдаем отдельные пластинки глин,
- ниже супеси.
Здесь развиты дисперсные грунты, связные(супесь, суглинки, глина)
Возрасты QL(четвертичные озерные)
Уровень воды в озере связан с уровнем грунтовых вод, наблюдается капиллярное поднятие воды до ПРС. Происходит обваливание и подмытие грунтов.
Рис.5 Схема геологического строения
в т.6
Точка наблюдения №7
Расположена на расстоянии 500 м от предыдущей. Пройдя путь от предыдущей точки до точки №7 берег становится все круче.
В данной точке берег сложен обломками неокатанной породы. На склоне крутизной 20% наблюдаются выходы известняков.
Известняк серый, по микротрещинам розовый. Состоит из кальцита, реагирует с HCl.
Структура мелкозернистая. Текстура массивная с прожилками кальцита, органогенная. В породе встречаются ребра раковины. Отпечатки брахеоподы, линзы кремнистые.
Таким образом, известняки – это осадочные породы. Лежат пластами, возраст С1 (нижний карбон). Пласты тянутся на северо-восток и на юго-запад.
Известняки накапливаются в палеозойском океане на глубине не более 200-300 м. За счет диагенеза произошло образование кремнистых желваков. В конце палеозоя произошло смятие в складке известняков, они перекрыты маломощным чехлом. В участке земной коры в складчатых областях сложены не менее глубинные известняки.
Условия залегания известняков:
- Аз простирания: 30° СВ 200° ЮЗ
- Аз падения: 120° ЮВ
- Угол падения: 70°
Точка наблюдения №8.
Находится в 500м от точки №7, на заброшенном карьере на берегу оз. Смолино.
Здесь наблюдаем известняки с окаменелыми раковинами брахиопад.
Известняковые плиты смяты в складки, лежат наклонно. Известняки находятся на поверхности, очень трещиноваты, растворимы.
Рис.6 Схема геологического строения
Западного берега озера Смолино
Рис.7 Схема геологического строения
Южной части города Челябинска
Вывод по грунтоведению.
На данной территории наблюдали грунты: дисперсные (супесь, суглинки, супеси, прожилки глин) и скальные (известняки).
Дисперсные грунты отличаются гранулометрическим составом, они водопроницаемы (по ним проходит капиллярное поднятие воды до почвенно-растительного слоя), за исключением глины, которая влагоемкая и водонепроницаемая.
Известняки – скальные грунты, осадочные, карбонатные, растворимые, имеют низкую способность к влагопоглощению, обладают высокой прочностью, устойчивостью к длительному воздействию атмосферных факторов.
Вывод по гидрогеологии.
Уровень воды в озере соответствует уровню грунтовых вод. Водоносным горизонтом являются выветренные трещиноватые известняки, дисперсные породы. Водоупором являются массивные, невыветренные скальные грунты (известняки), а также вулканические породы.
Вывод по инженерно-геологическим условиям.
Район практики слагают осадочные породы (скальные и дисперсные). В южной части оз. Смолино наблюдаем мелкодисперсные породы, которые легко вымываются, хорошо пропускают воду, способны сжиматься, вспучиваться при замерзании, в зависимости от различного насыщения водой, поэтому основание здания часто необходимо закладывать ниже глубины промерзания.
Известняки полеозойской эры, они имеют различное происхождение, в том числе и биохимическое (сложены из раковин брахеопод).
В ходе экскурсии можно сделать выводы, что в юго-восточной части города преобладают рыхлые, песчано-глинистые, палеогеновые отложения, под которыми на разной глубине залегают известняки, а также вулканические породы.
Экскурсия №3
«В долину реки Миасс»
На участоке ниже Шершневского водохранилища в северном направлении около 1 км.
Точка наблюдения 9.
Правый берег реки Миасс. В данной точке наблюдаются следующие элементы:
русло протяженностью 100 метров, посреди русла остров, 2 рукава русла, над руслом возвышается пойма, сложенная из супеси, песка, гравия, наряду с песком прослойки глины.
Пойма шириной более 100 метров. В низинах имеются заболоченные места.
На левом берегу пойма невысокая и неширокая. Над поймой возвышается терраса (около 2 метров). В обрыве уступ террасы сложен супесями с прослоями глин.
На данном участке весной наблюдается подтапливание и заболачивание.
Точка наблюдения 10.
Расположена через 60 метров от прошлой точки. На пойме имеется старица – отшнурованная часть русла.
Точка наблюдения 11.
Расположена в 400 м от предыдущей вниз по течению. Правый берег в этой точке наблюдения подмывается. Пойма узкая. Терраса высотой 2 метра, на которой находятся рыхлые отложения – супесь, галька, гравий. Ширина террасы 150 метров. Наблюдаем заболоченность террасы.
На левом берегу реки пойма около 100 метров.
Точка наблюдения 12.
Ширина русла 120 метров. Пойма высотой 1,10 метров. Первая терраса низкая.
Левый берег поймы высотой 3 метра. Уступ сложен рыхлыми породами, подмывается и обрушается, протяженностью более 500 метров.
Точка наблюдения 13.
В 300 метрах от предыдущей, на коренном склоне находится гранит. Над низкой террасой возвышается высокая. Уступ почти вертикальный. Крутой подъём на 9 метров. Общая высота 13 метров. Терраса с коренными породами расположена на низкой территории заболоченности, старицы, матрацевидная отдельность 30 – 40 см. Часть территории заливается рекой. Матрацы «оползают» из-за попадания в трещины глины.
Вывод по грунтоведению.
На данной территории преобладают дисперсные грунты (супеси, суглинки).
Дисперсные грунты водопроницаемы (по ним проходит капиллярное поднятие воды), способны разжижаться под действием поверхностных и подземных вод.
Вывод по инженерно-геологическим условиям.
Геологическое строение речных долин имеет важное значение при инженерно-геологической оценки в строительных целях. Наиболее благоприятными для строительства являются эрозионные террасы. Значительно сложнее решаются вопросы строительства в поймах реки.
Для зданий и сооружений, расположенных в речных долинах, подмыв берегов представляет значительную опасность. Это приводит к обрушению берегов, сокращению строительных площадей, появлению обвалов, оползней, происходит подмывание берегов и их затопление.
Неблагоприятно сказываются паводки на пойму реки. Сооружения и берега долины необходимо защищать земляными дамбами, отсыпкой камня и другими способами, позволяющими нейтрализовать эрозионную силу речных вод.
Рис.8 Поперечный профиль реки Миасс в точке наблюдения №13 (западный берег)
Экзогенные процессы.
К экзогенным процессам относятся:
- Процессы климатического характера (выветривание, криогенные процессы)- 1,2 экскурсии.
- Процессы водного характера (растворение, размывание и т.д.) - 2,3 экскурсии.
- Процессы, обусловленные характером рельефа (склоновые явления, денудация) – 1 экскурсия.
Среди экзогенных процессов на территории практики были отмечены процессы климатического характера, а именно выветривание, которое отрицательно влияет на инженерно-строительные свойства территории.
Юго-западная часть города, где находится Митрофановский карьер, характеризуется корой выветривания, образованной при выветривании и химическом разрушении различных пород.
Юго-восточная часть города, где находиться озеро Смолино, характеризуется выветриванием хемогенного характера - карстовым процессом.
Полезные ископаемые.
На участке размещены следующие полезные ископаемые:
- гранит, гранодиорит, диорит, используемые в качестве бутового облицовочного камня, а также заполнителя для бетонов; дорожный материал;
- элювиальные отложения, используемые в качестве заполнителя для бетонов;
- известняки для дорожного строительства, производства вяжущих (извести), бутового камня и щебня.
Магматические породы Митрофановского карьера использовались для получения строительного щебеночного камня. Элювиальные отложения не используются вследствие неоднородности минерального и гранулометрического состава.
Известняки, залегающие на берегу озера Смолино, используются как исходные материалы для дорожного строительства, производства бутового камня и щебня, изготовления вяжущих (строительной извести).
Неоднородность строения толщи, тектонические нарушения и кремнистые включения оказывают отрицательное влияние на качестве добываемых известняков.
Выводы.
В ходе изучения геологического строения территории двух участков окрестностей г.Челябинска и инженерно-геологической оценки в целях строительства сделаны следующие выводы.
Район практики слагают интрузивные магматические породы массивной формы залегания с секущими телами (юго-западная часть Челябинска): гранит, диорит, гранодиорит; осадочные хемогенные породы пластовой формы залегания (юго-восточные окрестности города): известняк серый, темный; а также рыхлый элювиальный (аллювиальный) слой покрывает древние породы: глина, дресва, песок, супеси, галька.
Магматические породы, слагающие карьеры, являются скальными, нерастворимыми. Рыхлые отложения - нескальные, песчаные. Известняки озера Смолино скальные, слаборастворимые, подвержены карстованию. Рыхлые отложения – нескальные, глинистые в долине реки Миасс.
Экзогенные процессы- выветривание, карстовый процесс.
Из полезных ископаемых присутствуют: гранит, известняк.
Таким образом, породы, складывающие основание, являются скальными и довольно прочными, однако как грунты они легко эродируют при наличии агрессивных факторов (вода, ветер), поэтому не учитывать наличие секущих тел, трещин, карстовых процессов нельзя. И в ходе проектирования инженерных сооружений нужно проводить своеобразные защитные мероприятия, а в северо-восточной части – избавляться от глинистого структурного верхнего яруса.
В карьерах мы исследовали залегание, строение массивов магматического происхождения и увидели натуральное обнажение, содержащее типичный набор осадочных пород.
Список литературы.
1. «Инженерная геология: Методические указания к учебно-полевой практике для студентов 2 курса специальности 2903 и 2908». Составители: А.В. Речкалова, В.А, Зорина. ЧГТУ, 1993г;
2. Ананьев В.П. «Инженерная геология и гидрогеология» - М.,Высшая школа, 1980г;
3. Павлинов В.Н., Михайлов А.Е. «Пособие к лабораторным работам по общей геологии», Москва: Недра, 1983;
4. Чернышев С.Н., Чумаченко А.Н. «Задачи и упражнения по инженерной геологии» - М., Высшая школа, 2001г;
5. «Атлас Челябинской области». М.: ГУГК, 1976г.