1.3. Значение данных о горных породах (грунтах), используемых в качестве оснований сооружений и их среды

В зависимости от свойств грунтов возведенные на них сооружения могут испытывать осадку или подъем самой разной величины.

Осадка возникает от уплотнения грунтов или их выдавливания из-под фундаментов. Выдавливание грунта может служить причиной полного разрушения основания, а осадка – не всегда. Деформации оснований происходят от увлажнения лессов или набухающих грунтов, возникновения оползней, землетрясений и т.д. Важны также условия залегания подземных и надземных вод и их приток в строительные котлованы при возведении сооружений.

Геологические условия строительных площадок представляют на геологических разрезах с разными вертикальными и горизонтальными масштабами. На них условными обозначениями показывают распределение по глубине тех или иных пород (грунтов) в пределах вертикальных плоскостей, секущих территорию по соответствующим направлениям. На рис. 1 приведены примеры сложений грунтовых оснований.

Рис. 1. Сложение грунтовых оснований:

а – однородное; б – неоднородное с наклоном пластов;

в – то же с линзой слабого грунта

2. Основы общей и инженерной геологии

2.1. Состав и строение земной коры

Гипотезы о происхождении Земли можно разделить на две группы. Согласно первой Земля возникла как тело с большой температурой и затем остывала (Канта-Лапласа). По второй Земля возникла из газового пыльного облака с малой температурой и была разогрета при прохождении через него Солнца от радиоактивного распада элементов (О.Ю.Шмитдт сформулировал в 1943-44 гг., доложил в 1951 г.).

Форма и размеры Земли

Форма – геоид в виде эллипсоида вращения с поднятиями и опущениями (рис. 2) Размеры в км: полярный радиус 6357, экваториальный 6378, средний 6370.

Рис. 2. Схема деления земного шара на геосфе-ры:

1 – атмосфера (21 % кислорода, 78% азота, 1% другие газы);

2 – гидросфера;

3 – земная кора (литосфера);

4 – слой Мохоро-вичича;

5 – мантия Земли:

6 – ядро Земли;

7 – верхняя зона;

8 – переходная зона;

9 – нижняя зона;

10 – верхняя оболочка;

11 – ядрышко

Атмосфера – воздушная оболочка, постоянно движется и колоссально влияет на процессы на поверхности Земли.

Гидросфера – водная оболочка Земли (примерно 71% ее поверхности), очень активный геологический фактор. Мощность различная, максимально свыше 11 км (Марианская впадина).

Земная кора - литосфера (литос – камень) мощностью от 3 до 80 км (в среднем – примерно 50 км) и средней плотностью вещества 2,8 г/см³, неоднородна по составу и имеет ряд слоев (рис. 3).

Исследована земная кора на глубину порядка 8 км, а за последнее время в сверхглубоких скважинах (Кольская – свыше 11 км). Ниже этих глубин оценка производится по результатам сейсморазведки.

Гранитный слой включает граниты, гнейсы и базальты. Базальтовая оболочка состоит из базальта, оливина и перидотита.

Рис. 3. Строение литосферы:

а – поле осадочных пород; б – гранитный слой, отделяемый от базальтовой оболочки границей Конрада; в – базальтовая оболочка: 1 – океан; 2 – слой Мохоровичича

Мантия включает оболочки: а) симатическую (барисферу) – верхнюю мантию с плотностью 2,2-4,5 г/см³; б) промежуточную с плотностью 5,3-6,6 г/см³, включающую хрофесиму (от 900 до 1800 км) и нифесиму (от 1800 до 2900 км).

О составе мантии судят предположительно. Бурение выполняют с поверхности дна океана, где нет гранитного слоя. Мантия состоит из силикатных пород, примерно как в базальтовом слое, но они находятся в другом состоянии (давление и температура больше).

Ядро с плотностью 7-11 (9-12) г/см³, в среднем 8,5 г/см³ как у стали, тоже неоднородно по составу. Волны не проходят на внешней оболочке со свойствами жидкости. Высокая плотность обусловлена давлением порядка 3,5 млн. атм. Вещество находится в металлизированном состоянии и переходит в низкотемпературную плазму с температурой порядка 2000-10000^о (в среднем – 4000^о), поскольку электронные оболочки атомов разрушаются

Биосфера (сфера жизни, по определению акад. В.И. Вернадского) – более или менее равномерно распределенный по земной поверхности покров живого вещества (более 500 растений и более 100 организмов и живых существ).