142

Э.И. Мулюков

Н.Э. Урманшина

Основы геологии и грунтоведения

Под ред. проф. Э.И. Мулюкова

Учебное пособие по дисциплине

«Инженерная геология»

УГНТУ

Уфа – 2010

УДК 624.131.1

ББК 26.3

М

Мулюков Э.И. Основы геологии и грунтоведения: Учебное пособие для студентов строительных вузов. / Э.И. Мулюков, Н.Э. Урманшина /Под ред. проф. Э.И. Мулюкова.– Уфа.: Издательство УГНТУ, – 2010. - … с.: илл.

ISBN 5-06-003690-1

В учебном пособии рассмотрены основные сведения о геологии: происхождение, строение, геохронология, тепловое состояние, состав и история развития земной коры и Земли. Выделены основы грунтоведения, подробно описаны твёрдые, жидкие и газообразные компоненты грунтов, впервые приведена новая авторская единая классификация воды, пара и льда в поровом пространстве грунтов.

Для студентов строительных специальностей вузов. Может представлять интерес для инженер-геологов, инженер-строителей, сотрудников строительных НИИ и проектных институтов, а также для преподавателей вузов и аспирантов строительного направления.

Isbn 5-06-003690-1

УДК 624.131.1

ББК 26.3

© УГНТУ

© Э.И. Мулюков, Н.Э. Урманшина, 2010

Оглавление

Оглавление 2

Предисловие 4

Введение 5

Глава 1. Основные сведения о геологии 7

1.1 Планета Земля 7

1.1.1 Происхождение планеты Земля 8

1.1.2 Форма Земли 11

1.1.3 Строение Земли 13

1.2 Геологическая хронология 17

1.2.1 Абсолютный возраст 18

1.2.2 Относительный возраст 18

1.2.3 Общая геохронологическая шкала 21

Глава 2. Земная кора и её состав 26

2.1 Земная кора 26

2.2 Тепловой режим земной коры 27

2.2.1 Температурные зоны 28

2.2.2 Геотермика 30

2.2.3 Многолетнемёрзлые грунты 32

2.3 Состав земной коры 36

2.3.1 Природные минералы 36

2.3.1.1 Общие сведения 36

2.3.1.2 Генезис и свойства минералов 38

2.3.1.3 Кристаллохимическая классификация минералов 44

2.3.2 Горные породы 48

2.3.2.1 Магматические породы 49

2.3.2.2 Осадочные породы 52

2.3.2.3 Метаморфические породы 67

2.3.3 Антропогенные образования 73

2.4 Расход продуктов земной коры 77

Глава 3. Грунтоведение 80

3.1 Концепция грунтоведения 80

3.2 Общие сведения о составе грунтов 82

3.3 Твёрдые компоненты грунтов 86

3.3.1 Силикаты природные (первичные) 86

3.3.2 Соли простые 88

3.3.3 Сульфиды природные 92

3.3.4 Минералы глинистые 93

3.3.4.1 Характеристика структуры и область применения 93

3.3.4.2 Связи между минералами 95

3.3.4.3 Виды минералов 98

3.3.5 Вещества органо-минеральные 99

3.3.6 Лёд в поровом пространстве 101

3.3.6.1 Строение, виды и свойства льда 101

3.3.6.2 Мельтинг льда и режеляция воды 103

3.4 Жидкие компоненты грунтов 105

3.4.1 Вода – основная составляющая жидкого компонента 106

3.4.2 Классификация воды, пара и льда в поровом пространстве грунтов 107

3.4.2.1 Вода связанная (аномальная) 108

3.4.2.2 Вода переходного типа (от связанной к свободной) 112

3.4.2.3 Свободная вода (обычная) 113

3.4.2.4 Водяной пар (газообразная вода) 114

3.4.2.5 Лёд (твёрдая модификация воды) 114

3.5 Газообразные компоненты грунтов 115

3.5.1 Газы геологические 116

3.5.2 Газы подземные 119

3.5.3 Газы биогенные 121

3.5.4 Газы техногенные 121

3.5.5 Влияние газов на свойства грунтов 123

Приложение А. Планета Земля 124

Приложение Б. Геохронологические события на Земле 126

Приложение В. Растворимые минералы, горные породы и грунты 128

Предисловие

В Уфимском государственном нефтяном техническом университете на архитектурно-строительном факультете в рамках образовательных стандартов по направлениям 270000 – Строительство преподается дисциплина «Инженерная геология». Предлагаемое пособие предназначено для использования при изучении дисциплины «Инженерная геология». В первой главе пособия содержатся сведения о планете Земля, о геохронологической шкале, тепловом режиме земной коры, минералах и горных породах, а также об антропогенных образованиях. Вторая глава отведена грунтоведению. В ней рассматриваются с учётом современных достижений науки и практики фундаментостроения и геотехники все три компонента грунтов: твёрдые, жидкие и газообразные. Дана новая авторская классификация воды, пара и льда в поровом пространстве грунтов, разработанная с учётом предыдущих исследований и научных достижений учёных России.

Настоящее пособие разработано для студентов вузов строительных специальностей, может также представлять интерес для преподавателей, аспирантов, инженер-строителей, работников грунтовых лабораторий.

Авторы

Введение

Основы геологии и грунтоведения являются базовым разделом дисциплины «Инженерная геология». Создателем этой дисциплины, первой кафедры (1932) и учебника по инженерной геологии (1937) является выдающийся гидрогеолог и инженер-геолог акад. Ф.П. Саваренский. Инженерная геология призвана дать современное научное представление о том, что же скрывается за земной поверхностью ив каких амплуа эта скрытая от глаз субстанция выступает в строительной, архитектурной, инженерной, хозяйственной, художественно-бытовой и иных сферах деятельности человека.

Знание основ геологии, строения земной коры и научных аспектов грунтоведения профессионально необходимо для инженер-строителей. Всё это является базой для их созидательной деятельности по совершенствованию облика Земли и освоению подземного пространства, обеспечению абсолютной надёжности любых строений, которая зависит от правильной интерпретации грунтовой обстановки, обоснованности нагрузок, воздействий и расчётной модели системы «основание-фундамент-сооружение».

В инженерной геологии 20 в. сформировались новые направления, самостоятельные дисциплины, такие как инженерно-строительная карстология и геотехника, в которых инженерно-геологические проблемы рассматриваются на стыке и в тесной взаимосвязи со строительными науками и дисциплинами. Учебные дисциплины инженерная геология (2005 г.), инженерно-строительная карстология (2002 г.) и геотехника (2008 г.) преподаются авторами на архитектурно-строительном факультете Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Современное представление об основах геологии, о строении земной коры и строительного грунтоведения позволяют сформировать научно-обоснованный взгляд на последующие разделы инженерной геологии: гидрогеология, инженерная геодинамика и инженерно-геологические изыскания.