Завдання і методичні вказівки для виконання контрольної роботи

Запитання до контрольної роботи наведені в 10 варіантах. Варіант вибирається за останньою цифрою номера залікової книжки. Текст пишуть від руки на стандартному папері або в учнівському зошиті. Креслення, схеми та малюнки вклеюють або вшивають в зошит.

В кінці контрольної роботи наводиться список використаної літератури.

Контрольна робота включає в себе десять завдань, котрі охоплюють всі розділи курсу „Інженерна геологія та гідрогеологія”.

Завдання 1. Готуючи відповідь на перше завдання, необхідно вивчити розділ „Мінерали”. Спочатку потрібно дати визначення поняття „мінерал”, потім визначити, до якого класу відносяться мінерали, вказані в Вашому варіанті (табл. 1) та навести детальне описання їхніх фізичних властивостей. Бажано вказати родовища цього мінералу в Україні.

Завдання 2. Перед виконанням цього завдання потрібно вивчити гірничі породи, їхні структури та текстури, класифікацію. Необхідно дати визначення поняття „гірнича порода”, потім описати умови утворення, мінеральний склад, структури та текстури порід, їхні будівельні властивості (табл. 2).

Завдання 3. Включає в себе ряд геологічних розділів, котрі мають важливе значення в інженерній геології. Для відповіді по варіантах 1-5 потрібно вивчити будову Землі, по варіантах 6-8 - геохронологію та по варіантах 9 і 10 - елементи геотектоніки (табл. 3).

Завдання 4. Четвертинні відклади покривають поверхню Землі і частіше від інших утворень служать основами для споруд. Перед виконанням цього завдання слід прочитати розділ „Екзогенні процеси”. Питання до завдання наведені в табл. 4.

Таблиця 1

Перелік питань до завдання 1

Варіант	Мінерали
1	Кварц та халцедон
2	Біотит та мусковіт
3	Кальцит та доломіт
4	Гіпс та ангідрит
5	Сірка та пірит
6	Лімоніт та ортоклаз
7	Тальк та рогова обманка
8	Графіт та халькопірит
9	Галеніт та галіт
10	Барит та апатит

Таблиця 2.

Перелік питань до завдання 2

Варіант	Гірничі породи
1	Повна класифікація гірничих порід
2	Кислі магматичні породи
3	Середні магматичні породи
4	Основні магматичні породи
5	Крупноуламкові осадові породи
6	Середньоуламкові осадові породи
7	Дрібноуламкові та глинисті осадові породи
8	Органічні осадові породи
9	Хімічні осадові породи
10	Метаморфічні породи

Таблиця 3.

Перелік питань до завдання 3

Варіант	Завдання
1	Гіпотези про походження Землі
2	Форма та розміри Землі
3	Будова Землі
4	Фізичні властивості та хімічний склад Землі
5	Методи пізнання надр Землі
6	Відносна геохронологія
7	Абсолютна геохронологія
8	Геологічні карти та розрізи
9	Пластичні тектонічні порушення
10	Розривні тектонічні порушення

Таблиця 4.

Перелік питань до завдання 4

Варіант	Четвертинні відклади
1	Елювіальні
2	Делювіальні
3	Еоловi
4	Пролювiальнi
5	Льодовиковi
6	Флювiогляцiальнi
7	Алювiальнi
8	Морськi
9	Озернi
10	Болотнi

Завдання 5. За даними механічного аналізу побудувати логарифмічну сумарну криву механічного складу грунту, вирахувати коефіцієнт неоднорідності та визначити назву грунту.

Для визначення коефiцiєнта неоднорiдностi необхiдно побудувати на спеціальному бланку iнтегральну (сумарну) криву механiчного складу. Звичайно результати аналiзiв механiчного складу лабораторiя видає у виглядi стандартної таблицi (табл. 5). Для побудови сумарної кривої потрiбно знати сумарнi вмiсти часток дiаметром менше 0,001; 0,005; 0,01; 0,05; 0,1; 0,25 і т.д., мм. Для цього в таблицi справа налiво про­сумовуємо вмiсти фракцiй i результати записуємо нижче (пiд вмiстом фракцiй в %).

На графiку по осi абсцис вiдкладаємо дiаметр часток в логарифмiчному масштабi, а по осi ординат - сумарний вмiст, % (мал. 1).

Пiсля побудови кривої знаходимо величини ефективного = i контролюючого дiаметрiв, тобто розмiри часток, менше яких в породi мiс­титься 10 i 60 %. У нашому прикладi мм, а мм.

Таблиця 5.

Приклад розрахунку до побудови логарифмічної сумарної кривої механічного складу грунту

	Розмiр часток, мм
Характеристики	>2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001
Вмiст фракцiй, %	3,6	6,2	20,3	35,2	26,2	4,5	2,8	0,5	0,4	0,3
Сумарний вмiст фракцiй, %	100,0	96,4	90,2	69,9	34,7	8,5	4,0	1,2	0,7	0,3

Мал.1. Сумарна крива механічного складу породи

Тепер можна визначити коефiцiєнт неоднорiдностi

Назву грунту визначаємо згідно ДЕСТ 25100-82.

Дані для побудови наведені в табл. 6.

Таблиця 6.

Дані до виконання завдання 5

Варі-	Діаметр часток в мм
ант	>2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001
1	0,0	0.0	0,0	0,0	3,0	28,0	49,0	7,0	9,0	4,0
2	10,0	7,0	23,0	40,0	6,0	10,0	3,0	1,0	0,0	0,0
3	0,0	0,0	0,0	0,0	10,0	23,0	36,0	13,0	14,0	4,0
4	1,0	15,0	12,0	40,0	15,0	11,0	3,0	1,0	2,0	0,0
5	2,0	18,0	16,0	12,0	16,0	13,0	11,0	7,0	3,0	2,0
6	0,0	1,0	3,0	9,0	15,0	25,0	16,0	11,0	17,0	3,0
7	7,0	15,0	30,0	7,0	12,0	16,0	4,0	3,0	6,0	0,0
8	0,0	0,0	0,0	13,0	20,0	30,0	9,0	6,0	10,0	12,0
9	0,0	0,0	0,0	4,0	6,0	16,0	12,0	15,0	23,0	24,0
10	12,0	5,0	15,0	25,0	22,0	6,0	8,0	1,0	3,0	3,0

Завдання 6. Користуючись хімічним аналізом води (див. табл. 7), перерахувати вміст іонів із мг/л в мг-екв/л та в мг-екв-процентну форми. Визначити похибку аналізу.

Визначити тип води, за загальною мінералізацією та температурою, клас, групу та тип води за класифікацією Альокіна.

Виразити даний аналіз у вигляді формули Курлова, нанести даний аналіз на квадрат Толстихіна та графіки-трикутники.

Перед виконанням завдання необхідно освоїти розділ „Хімічний склад підземних вод”.

Таблиця 7 . Дані до виконання завдання 6

Варіант	Вміст іонів в мг/л
	Аніони			Катіони			Температура, оС	Витрата Q, л/с
	HCO3	SO4	Cl	Ca	Mg	Na
1	698	44	28	177	30	42	8,2	2,2
2	598	56	30	185	26	32	7,3	2,8
3	498	124	63	85	106	19	4,3	2,3
4	504	104	23	85	84	19	6,8	2,4
5	304	96	63	74	63	17	3,5	1,4
6	204	136	163	84	63	17	6,8	1,4
7	404	126	63	84	65	17	9,5	1,6
8	104	56	263	124	45	7	7,5	1,8
9	104	156	203	34	46	97	12,4	1,9
10	11	156	303	35	66	98	12,5	1,7

Атомні маси: HCO₃ – 61,018; SO₄ – 96,066; Cl - 35,457; Ca - 40,08; Mg - 24,32;

Na - 22,997

Завдання 7. Визначити коефіцієнт фільтрації породи за результатами дослідної кущової відкачки. Скласти розріз по свердловинах і побудувати на ньому депресійну криву рівня підземних вод.

Для вирішення цієї задачі спочатку потрібно визначити, з яким водоносним горизонтом ми маємо справу: з безнапірним чи з напірним. Якщо рівні появлення і встановлення води однакові - ми маємо справу з безнапірними (грунтовими) водами. В міжпластовому горизонті води, як правило, напірні і рівень появлення води тут знаходиться глибше, ніж рівень встановлення (табл. 8).

Розрахунок коефіцієнта фільтрації проводиться за формулами:

а) для безнапірних вод

б) для напірних вод

,

де К_ф - коефіцієнт фільтрації в м/добу; - витрата свердловини в м³/добу; - віддаль від центральної свердловини до спостережної в м; - радіус центральної свердловини в м; - потужність горизонту грунтових вод в м; - потужність напірного водоносного горизонту в м; та - величини пониження рівня підземних вод відповідно в центральній та спостережній свердловинах.

Таблиця 8.

Дані до виконання завдання 7

Варіа нт	Витра-та Q, л/с	Глибина до рівня води, м		Потужність водоносно-го горизонту H або m	Центральна свердловина		Спостережна свердловина
		появ-лен-ня	вста-нов-лення		діа-метр в мм	пони-ження S0, м	віддаль від центральної l, м	Пони-ження S1, м
1	0,3	5,6	5,6	9,0	200	2,0	7,0	1,5
2	1,6	18,5	14,0	8,0	200	4,0	6,0	1,2
3	0,9	8,5	8,5	10,0	200	2,6	7,0	0,7
4	1,3	4,0	4,0	11,6	200	2,5	6,0	0,3
5	0,7	4,5	4,5	8,0	200	2,5	8,0	0,3
6	2,2	21,3	9,8	9,0	200	6,0	8,0	2,2
7	1,8	21,0	12,0	4,8	200	7,8	12,0	0,8
8	0,6	5,0	5,0	9,5	200	2,5	8,0	0,5
9	1,5	3,6	3,6	9,6	200	2,8	8,0	0,5
10	1,7	25,4	19,8	6,3	200	5,0	10,0	0,9

Витрата води дана в л/с, нам необхідно перевести її в м³/добу, для цього її необхідно помножити на 86400 с і поділити на 1000 л, тобто витрату множимо на 86,4.

Завдання 8. Розрахувати вологість грунту , щільність грунту , щільність сухого грунту , пористість , коефіцієнт пористості та ступінь вологості , якщо при визначенні характеристик глинистого грунту методом ріжучих кілець (обє’єм кільця V_К= 50 см³) отримані такі дані (табл. 12).

Крім розрахунків необхідно дати визначення усіх перерахованих параметрів.

Вологістю називається вiдношення маси води до маси сухих часток грунту в даному об’ємi, виражене в частках від одиниці, розраховуємо за формулою:

де - маса вологого грунту, г; - маса абсолютно сухого грунту, г;

Щільність гpунту ( ) - це є маса одиницi об’єму поpоди в умовах пpиpодного залягання i вологостi.

Таблиця 9.

Дані до виконання завдання 8

Ва- ріант	Вага вологого грунту в об'ємі ріжучого кільця gw, г	Вага того ж грунту, висушеного до абсолютно сухого стану gs, г	Щільність часток грунту s, г/см3
1	116,60	108,14	2,80
2	118,26	107,21	2,80
3	119,23	107,57	2,82
4	117,92	106,82	2,79
5	118,62	108,98	2,81
6	116,12	109,19	2,80
7	119,52	110,21	2,82
8	119,48	108,96	2,80
9	114,92	101,42	2,81
10	117,62	106,64	2,80

Пpи вивченнi пiщаних i глинистих вiдкладiв необхiдно вiдpiзняти щiльнiсть гpунту вiд щільності сухого гpунту ( ):

Пористiсть (n) визначається вiдношенням об’єму всiх пустот в породi до всього об’єму породи i виражається в вiдсотках:

де - об’єм пор; - об’єм породи .

Коефiцiент пористостi (e) - вiдношення об’єму пустот до об’єму твердої фази породи :

Cпiввiдношення мiж пористiстю i коефiцiентом пористостi виражається залежністю

Cтупінь вологості - це вiдношення об’єму води в порах породи до об’єму пор, виражається в частках одиницi. Ступінь вологості називається також коефіцієнтом водонасичення, тому що він характеризує ступiнь заповнення пор водою. При коефiцiентi водонасичення, близькому до одиницi, порода являє собою двофазову систему (мiнеральнi частки плюс вода); при коефiцiєнтi водонасичення меншому вiд одиницi - трифазну (мiнеральнi частки + вода + повiтря).

Розрахунок вiдносної вологості проводять за формулою

де - вологість грунту в частках одиниці; - ­щiльнiсть часток грунту, г/см³; - коефiцiент пористостi; - щільність води, котра приймається рівною 1 г/см³.