МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Утверждено на заседании
кафедры ИГОФ 12.04.08г.
УЧЕБНАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПРАКТИКА,
ПРОВОДИМАЯ КАФЕДРОЙ ИГОФ
Методические указания для всех строительных специальностей
Ротов-на-Дону
2008
УДК 624.131.1
Учебная геологическая практика: Методические указания для всех строительных специальностей. Ростов-на-Дону. гос. строит. ун-т, 2008.– 6 с.
В методических указаниях определены цели и задачи учебной геологической практики, порядок ее прохождения, состав и объем работ для студентов различных строительных специальностей, приводится форма отчета по практике.
Составители: д-р геол. – минерал. наук,
проф. В.П.- Ананьев,
канд. геол. – минерал. наук,
проф. Л.В. Передельский,
канд. геол.- минерал. наук,
доц. А.В.Гридневский
Редактор Н.Е: Гладких
Темплан 2008, поз. 198
ЛР № 020818
1. Цели задачи, объем и состав учебной геологической
Практики
Учебная геологическая практика проводится после прохождения студентами теоретического курса по той или иной геологической дисциплине и имеет своей целью закрепление теоретических знаний. Студенты должны в полевых условиях и в специальных лабораториях ознакомится с геоморфологией, геологией, гидрогеологией г. Ростова и его окрестностей, ознакомиться с проявлениями опасных геологических явлений и инженерными защитными сооружениями, получить представления о методах инженерно-геологических изысканий, получить сведения о природных строительных материалах в действующих карьерах. Особое внимание на практике уделяется вопросам охраны окружающей среды.
Перед началом полевых работ студенты должны получить от руководителя практикой инструктаж по технике безопасности. В журнале по технике безопасности студенты делают соответствующую запись и после этого допускаются к полевым работам.
Состав и объем практики определяется кафедрой согласно учебным планам каждой специальности. Продолжительность практики для ПГС, САД, ВВ, городской кадастр – 1 неделя, для ПСМ и ССП – 2 недели.
Примерный порядок похождения практики:
1)вводная лекция; 2) полевые геологические маршруты, посещение строительных площадок и карьеров; 3) работа в геологическом музее в специальных лабораториях (только для ПСМ и ССП); 4) знакомство с геологоразведочными работами; 5) написание отчета и его защита. Практика заканчивается собеседованием со студентом и получением оценки.
Преподаватели выбирают полевые маршруты, строительные объекты в зависимости от специальности студентов. Во время маршрутов и осмотра строительных площадок студенты должны зарисовать рельеф местности, описать обнажения горных пород (грунтов), выходы подземных вод, проявление опасных геологических процессов в виде оползней, просадок в лессовых грунтах и деформаций зданий, размыв берегов рек. Необходимо также зарисовать защитные инженерные сооружения. Студенты ПСМ И ССП в геологическом музее и в специальных лабораториях знакомятся с минералами и горными породами, с методами минералого-петрографических исследований, в аудитории учатся работать на минералогических микроскопах.
В период прохождения практики студенты должны вести полевой дневник, который прилагается к отчету по практике, могут проводить видео и фото съемку.
2. Инженерно-геологические условия территории г. Ростова-на-Дону
2.1 Рельеф
Город Ростов-на-Дону расположен на правом берегу долины р. Дон и понтическом плато Дон-Тузловского водораздела с абсолютными отметками 90-100 м (прил. 2). Плато рассечено долиной реки Дон, в строении которой выделяются пойменная терраса (с абс. отметками 1 – 4 м и шириной 10 – 300 м ) и три надпойменных. I и II надпойменная террасы прослеживаются в виде останцев шириной 10-50 м. Основная III надпойменная терраса (на которой располагаются центр города, а также Западный жилой массив и район Александровка) плиоценовая терраса расчленены долиной р. Темерник и овражно-балочной сетью. Балки Кизитеринка, Кульбакина, Рябинина имеют хорошо сформированные долины с асимметричными склонами, протяженностью 3-5 км и глубиной 40-50 м. Долина р. Темерник также имеет свои левобережные (Генеральная, Черепахина и др.) и правобережные (Змеевская) балки.
Сильно расчлененный рельеф территории осложняет строительство, создает особые условия поверхностного и подземного стока, способствует развитию опасных геологических процессов.
Левобережье Дона – низкое, плоское, шириной до 10 км, сложено песчано-глинистыми аллювиальными отложениями. В период паводков левобережная часть частично затопляется водой, имеет заболоченные участки.
С рельефом местности студенты (кроме специальностей ПСМ и ССП) должны знакомиться в период прохождения полевых маршрутов. По ходу движения необходимо определить тип рельефа (Равнинный, горный либо холмистый), формы рельефа (эрозионные и аккумулятивные). Эти формы следует нанести на карту-схему города (прил. 2), зарисовать и дать оценку их динамики во времени (устойчивые, малоустойчивые, неустойчивые). Отметить на карте-схеме антропогенные формы рельефа.
2.2 Геологическое строение
Территория сложена толщей (500-550 м.) осадочных пород, залегающих на скальном основании докембрийского возраста. В состав осадочной толщи входят породы мелового, неогенового и четвертичного возрастов. На дневной поверхности залегают четвертичные отложения (приложение 3), в отдельных местах – неогеновые породы.
Неогеновые породы имеют морское происхождение. В районе г. Ростова выделяют следующие отложения (снизу вверх):
Сарматский горизонт
(Nl
s) – глины черные и темно-серые с прослоями и линзами песка. В верхней части отложений прослеживаются чередования известняков, мергелей, глин и песков.
Мэотический горизонт
(N2
m ) – чередование рыхлого, сильно ожелезненого известняка, песка и зеленоватой глины.
Поитический горизонт
(N2
p) – представлены тремя слоями известняков-ракушечников. Состав известняков неоднороден: от очень плотного до рыхлого, едва сцементированного щебня – (так называемая «тырса»).
Хапровская свита
(N2
hp) – аллювиальные песчаные русловые отложении, в основании которых залегает гравийный горизонт. Эти отложения прослеживаются на плиоценовой террасе, западнее устья р. Темерник.
Скифский горизонт
(N2
s) – красно-бурые, реже зеленовато-серые глины, залегающие на сарматских известняках, в пределах плиоценовой террасы – иногда перекрывают хапровские пески.
Четвертичная система
(Q) – отложения покрывают всю территорию. Это лессовидные суглинки, реже супеси и глины с включениями маломощных прослоев погребенных почв. В эрозионных врезах они замещены погребенными прослоями пылеватых и мелких песков. Лессовые отложения принадлежат трем возрастным отделам:
· нижний, древнечетвертичный (QI
);
· средний, среднечетвертичный (QII
);
· верхний, верхнечетвертичный (QIII
).
Кроме того, выделяют современные отложения –QIV
.
Они залегаюют в поймах рек в виде песчано-глинистых аллювиальных отложений и виде делювия на склонах оврагов, балок и рек. Геолого-стратитрафическая колонка показана в приложении 3.
Большое развитие на территории города имеют техногенные грунты (tQIV
) различного происхождения, мощностью от 1-2 до 10-25 м.
Описание естественных обнажений горных пород и их зарисовка показаны в приложениях 4 и 5.
2.2 Гидрогеологические условия
На территории г.Ростова-на-Дону распространены подземные воды следующих типов: 1) грунтовые воды (в лессовых толщах и аллювиальных отложениях); 2) межпластовые воды в неогеновых отложениях.
Грунтовые воды
в лессовой толще залегают на глубине 2-15 м. от поверхности земли. Водоупором для них являются скифские глины. На территории города развито явление «подтопления», связанное с инфильтрацией техногенных вод в толще лессовых пород. В старой части города уровень грунтовых вод приблизился к фундаментам зданий. Это привело к деформациям построек и ухудшению экологической обстановки.
Грунтовые воды на территории города имеют многочисленные выходы на поверхность в виде источников на склонах долин рек Дон, Темерник, и балок.
Грунтовые воды речных (аллювиальных) образований распространены в пойменных отложениях рек Дон, Темерник, а также в первой надпойменной террасе долины Дона. Глубина залегания 0,5-1,5 м. Эти воды питаются частично за счет инфильтрации атмосферных осадков, а также перетекания грунтовых вод из лессовых толщ и межпластовых вод неогеновых пород. На левобережной пойме Дона грунтовые воды формируются за счет реки Дон и залегают на глубине от 0,5-2,5 м.
Межпластовые воды
неогеновых отложений. Скифские глины, хапровские пески и понтические известняки практически безводны. Воду содержат сарматские и мэотические отложения (пески и известняки). Выход этих вод на поверхность прослеживается в нижней части склонов долины рек Дон, Темерник и глубоких балок в виде довольно мощных родников (Богатяновский, Сурб-Хач, Серафима Саровского и др.).
На карту-схему города следует нанести все выходы подземных вод и заболоченности, встреченные по ходу маршрутов. При описании естественных и искусственных выходов подземных вод необходимо установить дебит источников, температуру, цвет и запах воды (приложе-ние 2,4) . На карту также нанести условными знаками защитные инженерные сооружения, возведенные в связи с отрицательными последствиями опасных геологических явлений.
Полевые опыты по определению фильтрационной способности грунтов неводоносной толщи.
Для приблизительной количественной оценки значения коэффициента фильтрации (Кф
) в неводоносных породах студенты специальности ВВ проводят опытные наливы воды в шурф методами А.К. Болдырева и Н.С. Нестерова.
Для проведения опытов следует выбрать участок, на котором уровень грунтовых вод залегает на глубине более 5 м., а изучаемая порода однородна по водопроницаемости.
Налив воды производится в приямок круглого сечения и глубиной около 20 см., вырытый в дне шурфа. Стены закрепляются, дно выравнивается и покрывается защитным слоем из мелкого гравия до 2-3 см.
В приямке устанавливается рейка. Опыт ведут при постоянной высоте столба воды h=10 см. Добавляют 2 л. воды и следят за какой промежуток времени этот объем воды просочится в грунт. Затем добавляют еще 1 л. воды. Опыт ведется до стабилизации фильтрационного расхода воды.
В опытах по методу А.К. Болдырева определение коэффициента фильтрации грунтов производят по формуле
Кф
= Q / F,
где Q – стабилизировавшийся расход воды, м3
/сут,
F – фильтрационная площадь приямка (дно или дно и смоченные стенки), м2
.
При использовании метода Н.С. Нестерова необходимо иметь два кольца: внутреннее и внешнее, диаметром от 10 до 20 см, которые располагаются на дне, приямка.
Коэффициент фильтрации грунтов определяется по формуле
Kф
=,
где Q – установившийся расход из внутреннего цилиндра, м3
/сут;
F- площадь внутреннего цилиндра, м2
;
Н- высота столба воды в приямке м;
hg
- капиллярное давление, принимается для суглинка легкого - 0,8 м, суглинка тяжелого -1,0 м; супеси-0,7м, песка мелкозернистого – 0,3 м;
h- глубина просачивания, м.
Форма журнала записи результатов опытов
| № п/п |
Фильтрац. площадь приямка или кольца, см2
|
Время замера, час-мин |
Интервал времени, мин |
Фильтрацион-ный расход воды |
Коэффициент фильтрации, м/сут |
||
| от |
до |
л/мин |
м3
|
||||
2.4. Знакомство с полевыми опытными работами
При ознакомлении с буровыми и полевыми опытными работами необходимо описать и зарисовать установки, описать порядок проведения работ, и дать их интерпретацию.
2.5. Опасные геологические процессы
На территории Ростова-на-Дону проявляются следующие геологические процессы:
- просадки в лессовых грунтах;
- карст в известняках – ракушечниках;
- оползни на склонах долин рек и крупных балок;
- осыпи на склонах рельефа;
- развитие оврагов;
- заболачивание в местах высокого залегания грунтовых вод;
- подтопление застроенных территорий;
-подмыв берегов рек.
На карту-схему города (приложение 2) след
При изучении просадочных процессов, основное внимание обращают на мощность лессовых отложений, условия их замачивания, возможность предотвращения посадочных деформаций на данном участке. На указанных преподавателем участках студенты зарисовывают характер деформаций зданий, анализируют их причины; результаты обследования заносят в таблицу. Местонахождение зданий отмечается на карте-схеме (приложение 6).
3. Работа в геологическом музее, в специальных лабораториях и с геологическими микроскопами (для ПСМ и ССП),
посещение карьеров
3.1. Геологический музей
Производится осмотр минералов (М) по классам и горных пород (ГП) по типам. В рабочий журнал записываются их название и основные характеристики. Особое внимание обращается на М и ГП, которые имеются в Ростовской области и имеют прямое отношение к производству строительных материалов и изделий.
3.2. Специальная лаборатория
В лаборатории студенты знакомятся с приборами, которые используются для минералого-петрографических исследований М и ГП. Это электронный микроскоп, рентгеновский дифрактометр, спектральная и термическая установки. Описываются основные их характеристики и принцип работы. Зарисовывается общий вид приборов.
3.3. Минералогические микроскопы
Каждый студент получает рабочее место за минералогическими микроскопами МБС и МИН-8 (или МП-3). Работа приводится в следующем порядке: 1) знакомство с устройством микроскопов, 2) просмотр образцов ГП и стройматериалов в МБС, 3) приведение в рабочее состояние МИН-8 (или МП-3), 4) просмотр шлифов М и ГП в МИН-8 и их описание, 5) изготовление песков шлихов (по 2 шлиха на студента), просмотр и описание минералов в шлихах.
3.4. Посещение карьеров строительных материалов (для ПСМ и ССП)
Студенты знакомятся с карьерами естественных строительных материалов, расположенными в черте города (Ливенцовский песчаный карьер в западной части г. Ростова-на-Дону, либо отработанный карьер известняка-ракушечника в районе РГСУ или др.)
Цель ознакомления: устанавливаются геологические условия месторождения, технология разработки полезного ископаемого и подсчет его количества.
Для подсчета количества полезного ископаемого необходимо:
1) оконтурить площадь месторождения, т.е ограничить участок полезного ископаемого и определить площадь месторождения (S,м2
);
2) определить среднюю мощность слоя полезного ископаемого по формуле:
где m – средняя мощность полезного ископаемого, м;
h – мощность (высота) слоя полезного ископаемого по каждому обнажению, м;
n – число обнажений горных пород.
Аналогичным образом подсчитать среднюю мощность вскрыши (пустых пород над полезным ископаемым);
3) подсчитать объем полезного ископаемого и вскрыши в пределах оконтуренной площади по формуле:
V = S · m,
где V – объем полезного ископаемого (или вскрыши), м3
;
S – площадь оконтуренной части месторождений, м2
;
m – средняя мощность полезного ископаемого, м.
4. Форма отчета по геологической практике
Отчет должен содержать краткое описание работ, выполняемых в течение всего срока практики, иметь карты, схемы, зарисовки. Желательно иллюстрировать отчет фотографиями. К отчету прилагается полевая книжка (дневник).
Отчет составляется в следующем виде (для всех специальностей, кроме ПСМ и ССП):
1. Титульный лист.
2. Введение (цели и задачи практики, где проводилась и сроки).
3. Геологическое строение и инженерно-геологические и гидрогеологические условия г.Ростова-на-Дону.
4. Описание геологических маршрутов. На карте-схеме должны быть показаны траектория маршрутов и места описания объектов. Текст иллюстрируется зарисовками, разрезами и др. По ходу маршрута подробно описываются все точки наблюдений.(приложения 4,5)
5. Полевые опытные работы и подсчет запасов естественных строительных материалов.
6. Инженерно-геологические изыскания. Описываются буровые станки и буровое оборудование, работа буровой установки, технология проходки скважин и шурфов, методика отбора проб грунтов и подземных вод.
7. Вопросы охраны окружающей природной среды в районе практики. Приводятся конкретные примеры техногенного и социально-бытового воздействия человека на окружающую природную среду (экологическое состояние водоемов, зданий и сооружений, загрязнение атмосферного воздуха, антропогенное воздействие на горные породы и их массивы, рекультивация почв и др.).
8. Студенты описывают указанные преподавателем здания, испытывающие сверхнормативные деформации.. При этом оцениваются инженерно-геологческие условия застройки, характер и причины повреждений зданий (приложение 6). Предлагаются рекомендации по устранению неблагоприятных условий эксплуатации зданий.
4.1 Форма отчета по практике для ПСМ и ССП
1. Титульный лист (прил. 6).
2. Введение (цели и задачи практики, где проходит, сроки, руководитель).
3. Геологический музей.
4. Спецлаборатория.
5. Работа с геологическими микроскопами.
6. Работа в карьере строительных материалов, вопросы охраны окружающей среды.
Приложение 1
Памятка по технике безопасности
1. Перед началом маршрутов руководитель практики производит осмотр обуви студентов. В целях предохранения от травм и укусов ядовитых насекомых и змей запрещается ходить в легкой открытой обуви, а также брать образцы и переворачивать камни без предварительного обстукивания.
2. При переходе улиц следует строго соблюдать правила дорожного движения.
3. Запрещается пить воду из источников.
4. В избежание солнечного удара в жаркие часы необходимо носить головные уборы, надежно защищающие от солнечных лучей.
5. При движении по осыпям всегда следует иметь в виду возможность внезапного срыва сверху камней.
6. Подъем и спуск по крутым склонам и осыпям должен производиться длинными зигзагами («серпантином»).
7. Хождение по краю кромки берегового обрыва, карьера и оврагов, запрещается.
8. Движение маршрутной группы должно быть компактным, обеспечивающим постоянную видимую или голосовую связь между людьми и возможность взаимной помощи.
При отставании кого-либо из участников маршрута, руководитель практики обязан остановить движение и подождать отставшего.
9. При наступлении грозы необходимо прервать маршрут, укрыться в безопасном месте и переждать непогоду.
10. В маршрутах преподаватель должен иметь индивидуальный пакет первой медицинской помощи (бинт, йод, вата и т.д.).
Приложение 2
КАРТА – СХЕМА
территории г. Ростова-на-Дону
Верхний рисунок (по К.А.Меркуловой, 2006 г.): тонкие линии – горизон-тали, утолщенные – гидроизогипсы; точками показаны тальвеги балок. Нижний рисунок (по Хрусталеву Ю.Н. и др. 2001 г): горизонтали рельефа и основные транспортные магистрали.
Приложение 3
Приложение 4
Типовая форма полевого журнала учебной
геологической практики
Дата:”___”______200_ г., N маршрута_____, N___ наблюдаемого объекта
Привязка объекта: _________________________________________
расстояние и направление до 2-3-х характерных элементов рельефа
Схема расположения объекта, его рисунок
и описание
Описание родников
1.Место выхода подземных вод на поверхность (рисунок)
2.Состав и характер залегания горных пород
3.Схема родника
4.Расход воды
5.Температура
6.Химический состав
Рис. Схема разгрузки подземных вод
1 – суглинки макропористые; 2 –песок мелкозернистый; 3- известняк трещиноватый; 4- глины плотные; 5 – осыпь
Описание естественных обнажений горных пород
По пути полевого маршрута описываются все естественные обнажения горных пород.
Место расположения изучаемых обнажений отмечают на карте-схеме в виде точек, которые нумеруются последовательно по мере описания объектов в маршруте. В тексте дают привязку объекта: указывают расстояния и направления от него до двух или трех наиболее стабильных элементов ландшафта.
Описание пород в обнажениях производится послойно, сверху вниз. Каждый слой пород, начиная с почвенного, нумеруется, дается его литологическая характеристика. При литологическом описании горных пород следует придерживаться следующей последовательности:
1) название породы (глина, песок и т.д.)
2) цвет (палево-желтая, красно-бурая, темно-серая и т. д.)
3) структурные и текстурные признаки (однородная, слоистая, зернистая, плитчатая, блоковая, кавернозная и т.д.);
4) включения (стяжения, «примазки», конкреции и т.д.);
5) наличие фауны (раковины, отпечатки растений и т.д.)
6) влажность (сухая, слабовлажная, влажная, водонасыщенная);
7) плотность (рыхлая, средней плотности, плотная, очень плотная);
Пример описания: глина тяжелая, красно-бурая, слоистая с включением карбонатных стяжений, с редкими остатками фауны слабовлажная, плотная.
Истинная мощность определяется как кратчайшее расстояние от подошвы до кровли слоя. Если угол наклона пласта оценить сложно, то определяют вертикальную мощность.
После того как обнажение будет описано его необходимо зарисовать, выделить отдельные слои и указать их возраст и литологию условными знаками, номера и мощность слоев в метрах (см. прил. 5).
Приложение 5
1. 0,0-1,8 м Почвенно-растительный слой, темно-серый, однородный , , с включениями гипса. Мощность 1,8 м.
2. 1,8-6,1 Суглинок лессовидный палево-желтый, макропористый с редкими остатками корней растений, маловлажный, средней плотности, с редкими включениями раковин. Мощность 4,3 м.
3. 6,1-8,4 м. Известняк желтовато-серый, плотный, трещиноватый. Размеры трещин от 0,2 до 1,0 см, с включением небольших (5-10 см) линз песка темно-серого, мелко-зернистого. Мощность2,3 м.
4. 8,4-12,5 м. Суглинок серовато-желтый, однородный, средней плотности, маловлажный. Мощность 4,1 м.
Приложение 6
Схема описания состояния зданий
1. План квартала на листе А4 с расположением зданий.
-отметить номера домов;
-выделить степень повреждений зданий (зеленый , желтый, красный).
2. По каждому дому изготовить паспорт по схеме:
а) план участка и адрес дома;
в) описание дома: количество этажей, материал стен, конструкция, дата постройки;
б) состав грунтов, проявление инженерно-геологических процессов и явлений, положение уровня грунтовых вод;
д) cостояние дома:
трещины в стенах, цоколе, фундаменте (ширина и количество),
состояние водоотведения (крыша, стены, фундамент);
г) схема нарушений в доме: вид в 4-х проекциях;
е) выводы о причинах деформаций, прогноз состояния здания,
рекомендации по устранению или нейтрализации негативных факторов.
3. Сводная таблица поврежденных зданий:
строки: номера домов;
столбцы: год постройки, материал стен, этажность, разновидности
грунтов, положение УГВ, оценка состояния водоотведения
(хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное), оценка
раскрытия трещин в стенах (количество трещин: < 1 см,
1-3 см, > 3 см).
Литература
1. В.П.Ананьев, А.Д.Потапов. Инженерная геология.- М.: Высш. шк.,
2005.- 445c.
2. Л.В.Передельский, О.Е. Приходченко Инженерная геология, Ростов
н/Д.: Феникс,2006.-448 с
3. Ю.Н.Хрусталев и др. Природа г. Ростова-на-Дону, Ростов н/Д:
Изд-во РГУ,2001.-175 с.
4. К.А.Меркулова Инженерно-геологические условия г. Ростов н/Д, Изд-
во РГПУ,2006.-132с.
5. Физическая география Нижнего Дона, Ростов н/Д, Изд-во РГУ,1971-69с.
6. Геология СССР. Ростовская и Волгоградская области т.45.
М.:Недра,1975.-378с.
7. В.В.Приваленко, О.С.Безуглова. Экологические проблемы
антропогенных ландшафтов Ростовской области,т.1.Экология города
Ростова-на-Дону. Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ,2003.-275с.
8. В.Б.Богачев,А.М.Шишкина. Путеводитель для геологических
экскурсий по окрестностям Ростова-на-Дону, Новочеркасск,1919.-34с.