- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ОБ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ
- •2. ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ
- •2.1. Состав грунтов
- •2.1.1. Минеральный состав грунтов
- •2.1.2. Размер структурных элементов грунтов и их гранулометрический состав
- •2.2. Строение грунтов
- •2.2.1. Структура и текстура грунтов
- •2.2.2. Структурные связи в грунтах
- •2.2.3. Вода в горных породах
- •2.3. Свойства грунтов
- •2.3.1. Физические свойства и состояние грунтов
- •2.3.1.1. Плотность
- •2.3.1.2. Пористость
- •2.3.1.3. Консистенция глинистых-пород
- •2.3.2. Механические свойства грунтов
- •2.3.2.1. Деформационные свойства грунтов
- •2.3.2.2. Прочностные свойства грунтов
- •2.3.3.1. Набухание глинистых грунтов
- •2.3.3.2. Влияние нефтезагрязнения на механические свойства песка
- •2.3.4. Реологические свойства грунтов
- •2.4. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов
- •3. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА
- •3.1. Понятие об инженерно-геологических процессах
- •3.2. Эндогенные процессы
- •3.3. Экзогенные процессы
- •3.3.1. Экзогенные процессы климатического характера
- •3.3.11 Выветривание
- •3.3.1.3. Эоловые процессы
- •3.3.2. Экзогенные процессы водного характера
- •3.3.2.1. Процессы, связанные с деятельностью поверхностных вод
- •3.3.2.2. Основные определения экзогенных отложений
- •3.3.2.3. Процессы, связанные с деятельностью подзе* чых вод
- •3.3.2.4. Процессы, связанные с совместным действием поверхностных и подземных вод
- •3.3.3. Гравитационные процессы
- •3.3.3.1. Обвалы
- •3.3.3.3. Снежные лавины
- •4. РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
- •4.1. Понятия об инженерно-геологических условиях
- •4.3. Инженерно-геологическая типизация территории
- •5. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
- •5.7. Содержание технического задания на изыскания
- •5.2. Содержание программы изысканий
- •5.3. Содержание отчета по инженерным изысканиям
- •6. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
- •6.1 Классификация существующих технологий санации
- •6.2. Методика принятия управленческих решений по санации нефтезагрязненных территорий
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •ПРИЛОЖЕНИЯ
- •1. Пример составления отчета по инженерным изысканиям
- •3. Важнейшие единицы физических величин Международной системы (СИ)
- •4. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
- •Середин Валерий Викторович
Министерство образования Российской Федерации Пермский государственный технический университет
В.В. Середин
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом Университета в качестве учебного пособия
Пермь 2002
УДК 624.131 С 32
Рецензенты:
|
доктор геолого-минералогических наук, профессор В.И. Галкин |
|
(Пермский государственный технический университет); |
|
кандидат геолого-минералогических наук, доцент В.И. Каченов |
|
(Пермский государственный университет) |
|
Середин В.В. |
С 32 |
Инженерная геология: Учеб. пособие/Перм. гос. техн. |
ун-т. Пермь, 2002. 114 с. ISBN 5-88151-362-2
Рассмотрены основы инженерно-геологических исследований при проек тировании сооружений нефтяного и газового комплекса. Описаны свойства при родных грунтов, а также грунтов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Приведено описание геологических процессов и рассмотрены методики оценки инженерно-геологических условий и санации нефтезагрязненных территорий.
Предназначено для студентов специальностей «Разработка нефтяных и газовых месторождений», «Бурение нефтяных и газовых скважин» и «Геология нефти и газа».
УДК 624.131
ISBN 5-88151-362-2 |
О В.В. Середин, 2002 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................. |
5 |
1. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ОБ ИНЖЕНЕРНОЙ |
|
ГЕОЛОГИИ.......................................................................................... |
6 |
2. ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ............................................................ |
8 |
2.1. Состав грунтов............................................................................. |
9 |
2.1.1. Минеральный состав грунтов................................................ |
9 |
2.1.2. Размер структурных элементов грунтов и их |
|
гранулометрический состав.................................................. |
10 |
2.2. Строение грунтов...................................................................... |
12 |
2.2.1. Структура и текстура грунтов............................................... |
12 |
2.2.2. Структурные связи в грунтах |
13 |
2.2.3. Вода в горных породах......................................................... |
16 |
2.3. Свойства грунтов...................................................................... |
17 |
2.3.1 Физические свойства и состояние грунтов........ |
17 |
2.3.2. Механические свойства грунтов.......................................... |
21 |
2.3.3. Особенности свойств грунтов, загрязненных нефтью и |
|
нефтепродуктами................................................................... |
34 |
2.3.4. Реологические свойства грунтов |
.36 |
2.4. Нормативные и расчетные значения характеристик |
|
грунтов......................................................................................... |
37 |
3. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДИНАМИКА..................................................... |
39 |
3.1. Понятие об инженерно-геологических процессах............. |
39 |
3.2. Эндогенные процессы................................ |
43 |
3.3. Экзогенные процессы.............................................................. |
44 |
3.3.1. Экзогенные процессы климатического характера............. |
44 |
3.3.2. Экзогенные процессы водного характера.......................... |
50 |
3.3.3. Гравитационные процессы.................................................. |
65 |
4. РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ............................. |
71 |
4.1. Понятия об инженерно-геологических условиях............... |
71 |
4.2. Оценка инженерно-геологических условий........................ |
71 |
4.3. Инженерно-геологическая типизация территории............. |
75 |
5. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ.......................... |
79 |
5.1. Содержание технического задания на изыскания.......... |
79 |
5.2. Содержание программы изысканий...................................... |
80 |
5.3. Содержание отчета по инженерным изысканиям.............. |
80 |
6.МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ
И НЕФТЕПРОДУКТАМИ.................................................................. |
82 |
6.1. Классификация существующих технологий санации....... |
82 |
6.2. Методика принятия управленческих решений по |
|
санации нефтезагрязненных территорий............................. |
88 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.................................................... |
90 |
ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................... |
91 |
1.Пример составления отчета по инженерным изысканиям....................................................
2.Пример использования материалов инженерно геологических изысканий при расчете осадок
производственных сооружений........................................... |
ЮЗ |
3. Важнейшие единицы физических величин |
|
Международной системы (СИ).............................................. |
113 |
4. Множители и приставки для образования десятичных |
|
кратных и дольных единиц и их наименования............... |
116 |
ВВЕДЕНИЕ
Инженерная геология - это прикладная наука, охватывающая широ кий спектр вопросов, направленных на прогноз и оценку оптимального функционирования системы массив пород - инженерные сооружения, ра ционального использования недр и ее экологии. При разработке нефтяных и газовых месторождений имеем два типа инженерных сооружений: ли нейные - это нефте-, газо- и водопроводы, линии электропередач, автодо роги и т.п., а также площадные - это техплощадки буровых скважин, шламоотстойники, станки-качалки, буллиты, дожимные насосные станции, пункты управления, постоянные и временные жилые сооружения и т.д.
Как для линейных, так и площадных сооружений производится рас чет несущей способности оснований. Получением исходных данных для этих расчетов занимается грунтоведение - наука о составе, состоянии и свойствах грунтов.
Инженерные сооружения могут находиться на территориях, где гео логические процессы протекают с различной степенью интенсивности, на пример, карстообразования. Влияние геологических процессов на устой чивость инженерных сооружений изучает инженерная геодинамика.
Линейные сооружения, как правило, пересекают различные клима тические, гидрологические, геологические и другие зоны. Как рационально разместить сооружения и обеспечить их устойчивое состояние, определяет с учетом инженерно-геологических условий региональная геология.
Сооружения нефтегазового комплекса оказывают влияние на окру жающую среду, в том числе и на грунты. Установлением степени загряз нения грунтов, выбором способов их санации (очистки) занимается гео экология.
Таким образом, при разработке нефтяных и газовых месторождений знания в области инженерной геологии позволяют оценить и дать прогноз устойчивости сооружений, рационально их разместить и при аварийных проливах нефти на земную и водную поверхности предложить наиболее эффективный способ их санации.
В пособии применяется Международная система единиц измерения (СИ) с ее кратными и дольными единицами (см. приложения 3, 4); наряду с ними используется лишь небольшое количество наиболее употребляемых внесистемных единиц (литр, градус, Цельсия и др.).
1.КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА ОБ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ
Возникновение и развитие инженерной геологии связано с народно хозяйственным строительством. В становлении инженерной геологии можно выделить два этапа. Первый этап - «донаучный» - охватывает пе риод истории до 20-х годов XX столетия, второй этап - с 20-х годов по на стоящее время.
На первом этапе строители и горные инженеры самостоятельно изу чали горные породы, являющиеся основанием, средой и материалом для различных сооружений. С развитием промышленности возникла необхо димость строительства заводов, фабрик, плотин, дорог и других сооруже ний, поэтому перед строителями возникла^задача обоснования достаточной надежности инженерных сооружений с наименьшими затратами при строительстве. Достигнуть этого без всестороннего изучения горных пород не представлялось возможным, поэтому для решения этих вопросов начали привлекать геологов. Среди геологов, консультирующих строителей, было немало известных ученых - И.В. Мушкетов, В.А. Обручев, ATI. Павлов, П.А. Земятченский и многие другие.
На этом этапе развития инженерной геологии интенсивно шло нако пление качественного материала о грунтах, геологических процессах и оценках территории строительства. Часто работали по методу «проб и ошибок». На основании наблюдений за устойчивостью сооружений, а так же анализа аварий устанавливались эмпирические значения осадок соору жений, несущей способности грунтов. Интенсивно разрабатывались мето дики изучения грунтов, их классификации, появились первые расчетно теоретические исследования системы грунт - сооружения. Однако все эти работы имели локальный характер, у них не было общей теоретической ба зы.
Начало второго этапа развития инженерной геологии - «научного» - можно условно приурочить к 1925 году, когда профессор К. Терцаги про извел обобщение практической и аналитической информации и создал на ее основе расчетно-теоретическую базу инженерной геологии.
Заслуга К. Терцаги заключается в том, что он представил горные по роды в виде цифровых (численных) значений и, используя законы строи тельной и теоретической механики, разработал расчетную базу несущей способности грунтового основания, где в качестве основных параметров прогнозных уравнений выступали цифровые значения свойств пород. Это позволило оптимизировать работы при строительстве зданий, сооружений, дорог и т.д. Таким образом, профессор К. Терцаги связал геологическую науку посредством механики грунтов со строительством.
Большой вклад в развитие механики грунтов внесли русские уче ные - профессоры Н.М. Герсеванов, Н.Н. Иванов, Н.П. Пузыревский, Н.А. Цытович, Н.Н. Маслов и многие другие.
В России дата возникновения инженерной геологии (грунтоведение) относится к 1923 году, когда в Петрограде было создано Дорожно исследовательское бюро, которое под руководством Н.И. Прохорова (почво веда), П.А. Земятченского (минералога) и Н.Н. Иванова (строителя) органи зовало исследование почв и осадочных пород для дорожного строительства. Возникло дорожное грунтоведение. Позднее,*когда знания о горных породах стали использоваться при строительстве других видов сооружений, прилага тельное «дорожное» опустили. В 1930 году была открыта кафедра грунтове дения в Ленинградском университете под руководством профессора П.А. Зе мятченского, а в 1938 году профессором М.М. Филатовым была организова на кафедра грунтоведения в Московском университете.
Под грунтоведением стала пониматься наука, изучающая любые горные породы, почвы и искусственные грунты как объект инженерно строительной деятельности человека, свойства которых определяются их генезисом и постгенетическими процессами и которые представляют со бой многокомпонентные системы, изменяющиеся во времени.
При решении вопросов, связанных со строительством, мало знать особенности горных пород, изучаемых грунтоведением, необходимы све дения о геологическом строении территорий, геологических процессах, ко торые уже протекают или могут возникнуть в результате строительства, о геоморфологических и гидрогеологических условиях и т.п. Изучением это го круга вопросов и занимается инженерная геология. Большой вклад в развитие инженерной геологии внесли Ф.П. Саваренский, Г.Н. Каменский, Н.Н. Иванов, Г.И. Архангельский, П.Н. Панюков, И.В. Попов и многие другие.
В 1929 году была открыта кафедра инженерной геологии в Ленин градском горном институте, а в 1931 году - в Московском геолого разведочном институте. Структура инженерной геологии показана на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Структура инженерной геологии
2. ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ
Грунтоведение - это наука, изучающая состав, строение и свойства грунтов с позиций инженерно-строительной деятельности человека.
Состав, строение и свойства грунтов определяются их генезисом и постгенетическими процессами.
Получение нормативных и расчетных значений свойств грунтов яв ляется конечным результатом инженерных исследований. Структурная схема грунтоведения приведена на рис. 2.1.
Рис.2.1. Структурная схема грунтоведения
Следует отметить, что оценка свойств массива производится по дан ным лабораторных исследований образцов грунта, что далеко нс всегда правомерно.' Поэтому для наиболее ответственных сооружений норматив