Лекция 1 Геология и инженерная геология

Лекция 1 Геология и инженерная геология

«Геология –
наука о строении Земли, ее происхождении и развитии, основанная на
изучении горных пород и земной коры в целом всеми доступными
методами с привлечением данных астрономии, астрофизики, физики,
химии, биологии и других наук».
Геологический словарь

Лекция 1

планета

По форме сплюснутый шар – эллипсоид вращения, названный
«геоидом».
Впервые высказал предположение о шаре Пифагор в 530 году до н.э.
Интересные цифры о планете:
радиус по экватору равен 6378 км,
в направлении полюсов 6357 км, разница 21 км,
длина экватора 40075,7 км, по меридиану ― 40008,7 км,
объем Земли 1083,2 х 109 км3,
масса около 6 х 1021 т при средней плотности 5,52 т/м3,
плотность горных пород в поверхностной зоне 2,7 т/м3,
на глубинах ― 7 т/м3,
площадь поверхности Земли 510,1 х 106 км2,
при этом суша составляет 29 %,
ледники занимают площадь 14,4 млн. км2,
масса воды - 1,42 х 1018 т, масса атмосферы ― 5,15 х 1018 т,
глубина океанов до 12 км, высота гор до 8,9 км.
Вращение Земли: вокруг оси происходит со скоростью 1667км/ч,
вокруг Солнца ― 112000 км/ч,
Солнечная система движется к центру Галактики со скоростью 900 тыс. км/ч.

до 3,5 тыс. км.
Вокруг ядра многослойная мантия.
Верхняя твердая

оболочка ― литосфера (земная кора) толщиной от 4-6 (в районе океанов) до 20-30 км (в районе материков).

Литосферу покрывает гидросфера, а ее ― атмосфера толщиной до 300 км.
Последняя состоит из нескольких (по плотности и др. свойствам) газовых слоев. Снизу вверх: тропосфера -толщиной 8 км, в которой содержится 80 % массы воздуха, стратосфера ― до 60 км, ионосфера - до 200 км.
Атмосфера содержит до 13-15 тыс. км3 воды в виде пара. Пар конденсируется и выпадает в виде осадков, которые испаряются, и происходит кругооборот воды до 40 раз в год.

Состав гидросферы: 90 % ― моря и океаны, 4 % ― подземные
воды, 2 % ― льды и снег, 0,4 % ― реки, озера, болота.

На поверхность Земля каждую секунду выпадает в виде дождя
18 млн. т. воды.
В океанах и морях растворено золота 10 млрд.т,серебра 200млрд. т

высказывания античных учёных -Пифагора, Аристотеля, Плиния, Страбона о внешним проявлениям

геологических процессов, не систематизированы (землетрясениях,извержениях вулканов,горообразовании, перемещении береговых линий морей и т. п.)
В средние века - попытки описания и классификации геологических тел - описание минералов узбекским учёным Бируни и таджикским естествоиспытателем Ибн Синой (в Европе больше известным как Авиценна). К эпохе Возрождения относятся первые суждения об истинной природе ископаемых раковин как остатках вымерших организмов и о большой, по сравнению с библейскими представлениями, длительности истории Земли (итальянские учёные Леонардо да Винчи, Дж.Фракасторо – начало XVI века).
Слово «геология» появилось в печати в XV веке, но имело тогда совершенно другое значение.
В 1473 году в Кельне вышла книга немецкого епископа
Р. де Бьюри «Любовь к книгам», в которой геологией называется весь комплекс закономерностей и правил «земного бытия» в отличии от светского.

М. П. Эшольтом в работе, посвященной крупному землетрясению, охватившему всю

Южную Норвегию(Geologia Norwegica, 1657) в современном понимании.
В конце XVIII века немецкий геолог К. Фюксель предложил, а немецкий минералог и геолог А. Вернер ввёл (1780) в литературу термин «геогнозия» для явлений и объектов, изучаемых геологами на поверхности Земли. С этого времени и до середины XIX века термин «геогнозия» широко применялся в России и Германии (хотя чёткого разграничения между понятиями «геология» и «геогнозия» не было).
В Великобритании и Франции термин «геогнозия» употреблялся очень редко, а в Америке почти не применялся.
С середины XIX века термин «геогнозия» в России постепенно исчезает. Некоторое время он ещё встречается в названиях учёных степеней и в названиях кафедр старых русских университетов, но к 1900 году уже не фигурирует, вытесняясь термином «геология».

XVIII века - стали быстро расти потребности общества в ископаемом

минеральном сырье. Исследования сводились главным образом к описанию свойств и условий залегания горных пород. Но уже тогда были сделаны попытки объяснить генезис (происхождение) горных пород и вникнуть в суть процессов, происходящих как на поверхности Земли, так и в её недрах.
Рождение геологии как науки относится к концу XVIII – началу XIX века и связывается с установлением возможности разделять слои земной коры по возрасту на основании сохранившихся в них остатков древней фауны и флоры. Позднее это позволило обобщить и систематизировать разрозненные ранее минералогические и палеонтологические данные, сделало возможным построение геохронологической шкалы и создание геологических реконструкций.

ископаемым органическим остаткам указал в 1790 году английский инженер У.

Смит, который составил «шкалу осадочных образований Англии», а затем (в 1815 году) – первую геологическую карту Англии. Большие заслуги в изучении земной коры по останкам моллюсков и позвоночных принадлежат французским учёным Ж. Кювье и А. Броньяру. В 1822 году в юго-западной части Англии была выделена каменноугольная, а в Парижском бассейне – меловая системы, что положило начало стратиграфической систематике.
Во 2-й половине XIX века усиливается процесс дифференциации – геология из сравнительно монолитной науки превращается в сложный комплекс геологических наук.
Конец XIX–начало XX века–время нового перелома в истории геологии. Во всех ведущих странах мира возникают геологические службы, которые начали проводить систематические геологосъёмочные работы (например, геологическая служба США,1879). Геологические исследования охватывают все новые обширные области, предваряя развитие в них горной промышленности.

развивается гораздо быстрее, чем ранее.

Крупным событием этого времени было открытие
(1899–1903)

французскими учёными П. Кюри и М. Склодовской-Кюри радиоактивного распада элементов, сопровождающегося самопроизвольным выделением тепла. Открытие позволило разработать методику определения абсолютного возраста горных пород и продолжительности многих геологических процессов.
Большое значение для развития геологии в России сыграла организация в 1882 году Геологического комитета. Им руководили А.П. Карпинский, Ф.Н. Чернышев, К.И. Богданович и др.

С 20-х годов XX века советские геологи продолжили
работу своих коллег конца XIX – начала XX века. Развернулись поиски и разведка месторождений в Заполярье, Средней Азии, Казахстане, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Были открыты новые месторождения железных, марганцевых, медных, свинцово-цинковых руд, россыпи драгоценных металлов, угольные и нефтяные месторождения, строительные материалы.

инженерно-геологических условий (ИГУ) территорий, о геологических условиях строительства и эксплуатации

сооружений, о рациональном использовании геологической среды (ГС) для создания безопасных и комфортных условий жизнедеятельности человека.
В. Д. Ломтадзе

(инженерная петрология).
2 – Инженерная геодинамика.
3 - Региональная ИГ.
(1 – 2

– 3) – Общая инженерная геология.

4

4 – специальная инженерная геология.

Номологический естественно-научный базис

Структура инженерно-геологического знания

свойств.

Горные породы как многофазные системы – минеральные или органо-минеральные составляющие,

вода (в жидком, твёрдом и газообразном состоянии), природные газы.

Научная инженерно-геологическая классификация пород.

Модели деформационного поведения.

Виды горных пород и их строительные свойства. Механизмы образования (генезис)

пород/грунтов, условия их залегания и распространения в земной коре.
— Принципы классификации и оценки пород/грунтов для целей строительства.
— Связь состава и свойств пород/грунтов с их прочностью, деформируемостью, устойчивостью и водопроницаемостью.
— Методы определения состава, состояния и свойств пород/грунтов.
— Способы представления и отображения пород/грунтов в расчётных задачах и схемах.

Основные постулаты (аксиомы) Грунтоведения
— Горные породы/грунты это многофазные системы –минеральные или органоминеральные составляющие, вода (в жидком, твёрдом и газообразном состоянии), природные газы.
— В строительстве порода/грунт может использоваться как основание, среда или как строительный материал.
— В строительстве необходимо моделирование и расчёт деформационного поведения пород/грунтов и прогноз изменений состава и свойств пород/грунтов при взаимодействии с сооружениями.

Лекция 1

и методах системного управления геодинамической обстановкой на основе исследования механизма

геологических процессов, их парагенетических сочетаний с целью минимизации ущерба, снижения рисков и обеспечения безопасности хозяйственной деятельности и строительства различных сооружений.

Геологические процессы и системный подход к их изучению.

распространения разнообразных геологических процессов и каковы факторы, определяющие их развитие?
—

Каким образом геологические процессы связаны с определёнными комплексами пород?
— Какое значение для развития геологических процессов имеет хозяйственная и инженерная деятельность человека?
— Каковы количественные и качественные методы оценки возможного влияния геологических процессов на устойчивость территорий и сооружений.

Основные постулаты Геодинамики.

— Геологические процессы проявляются в образовании и разрушении пород/грунтов, в изменении их физического состояния и условий залегания, в изменении природного рельефа, строении земной коры и внутренней структуры планеты в целом.
— Геологические процессы и явления связаны с эндогенными, экзогенными силами планеты и с инженерной и хозяйственной деятельностью человека. В основе механизма любых геологических процессов лежит нарушение сложившихся природных равновесий под влиянием естественных или искусственных факторов.
— Важнейшая особенность – неравномерность проявления в пределах различных территорий, различающихся по комплексу ландшафтно-климатических и тектонических факторов.
— Оказывают влияние на устойчивость местности и соответственно на устойчивость существующих и проектируемых сооружений.

инженерно-геологических условий различных территорий. Пространство и время в инженерной геологии.

Территории

как природный ресурс свободного пространства для строительства и жизнедеятельности человека

РИГ и картографический метод.

РИГ, базы данных и нормативные документы.

нашей планеты отражают универсальный блоково-ступенчатый принцип организации Геологической Среды в

целом, являясь интегральным показателем взаимодействия структурно-тектонических, ландшафтно-климатических и техногенных факторов. Это основной принцип выделения и типизации инженерно-геологических структур.
— Региональные инженерно-геологические исследования неразрывно связаны с производством съёмочных работ, инженерно-геологическим картированием и районированием различных территорий в разных масштабах.
— Материалы региональных исследований позволяют разрабатывать различные способы накопления, хранения и выдачи информации для решения различных задач рационального использования и охраны Геологической Среды.

Что должен знать студент строительной специальности?
— Какие классы инженерно-геологических обстановок можно выделить на территории России?
— Как использовать архивные региональные материалы для разработки проектов строительства
и инженерных работ?
— Как применить блоково-ступенчатый принцип организации для характеристики и оценки
конкретной инженерно-геологической обстановки?
— Как использовать в строительной практике инженерно-геологические карты, разрезы и блок - диаграммы?
— Как разрабатываются и используются региональные информационные системы?

и терминологическую базу Инженерной Геологии, определяющий её историческое и системное

содержание и методы использования в практике строительства и производства инженерных работ. Этот раздел определяет границы взаимодействия Инженерной Геологии с другими науками о Земле.

Основные постулаты Общей Инженерной Геологии
— Объект инженерной геологии – территория… (абстракция первой ступени Геологическая Среда территорий);

— Предмет Инженерной Геологии – область создания и практического использования Знаний о формировании и изменении инженерно-геологических условий территорий, о геологических условиях строительства и эксплуатации сооружений, о рациональном использовании Геологической Среды для обеспечения безопасных и комфортных условий жизнедеятельности человека.

— Методология: использование исторического и системного подходов, многоаспектного, в том числе механико-математического, моделирования.

— Практика: создание системы инженерно-геологических изысканий на основе оптимального комплекса современных технологий полевых, лабораторных и других видов работ.

и процесс инженерных изысканий.

Природно-техногенные комплексы и их инженерно-геологическое обоснование.

Инженерно-геологические технологии

и инженерно-геологическая информация.

Лекция 1

строителя (геотехника) являются три положения: практическое знание геологии, механика горных

пород и опыта строительства.
— Любое строительство и инженерные работы требуют обширных знаний об инженерно-геологических условиях – рельефа местности, геологического строения, состава, состояния и свойств грунтов/пород, гидрогеологических условий, структурно-тектонических особенностей территории, геодинамической обстановки.
— Получение информации об инженерно-геологических условиях должно быть организовано как непрерывный, но стадийный процесс по принципу движения от общего к частному.
— Сбор, обработка и выдача инженерно-геологической информации должны быть максимально оптимизированы в отношении техники, технологии, времени и финансовых затрат.

Что должен знать студент строительной специальности?
— Что такое инженерные изыскания? Каков состав инженерно-геологических исследований для строительства и производства инженерных работ?
— Связь проектирования, строительства и инженерных изысканий.
— Какова последовательность изучения инженерно-геологических условий?
— Чем определяется неоднородность инженерно-геологических условий?
— Виды геологических работ на разных стадиях инженерных изысканий.
— Современные техника и технологии инженерно-геологических исследований.
— Критерии оценки качества инженерно-геологической информации.
— Способы обработки и представления инженерно-геологической информации.

глубокого реформирования.
Закон «О техническом регулировании» ФЗ № 184 от 27.12.2002.

Отмена государственного лицензирования в области инженерных изысканий для строительства.
Закон о саморегулировании в области строительства ФЗ № 315. СРО как принцип профессиональной организации.
Закон о безопасности зданий и сооружений ФЗ № 65 от 01.05.2007. Принцип субсидиарной имущественной ответственности.
Закон № 148 «О внесении изменений в Градостроительный Кодекс РФ и отдельные законодательные акты РФ» от 22.07.2008. Устанавливает правовое положение СРО в области инженерных изысканий, проектирования и строительства, в том числе перечень работ по инженерным изысканиям, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства.
Основные выводы для инженерно-геологических изыскательских организаций:
Необходимость вступления в одну из профильных изыскательских организаций СРО.
Получение сертификата (профессиональная сертификация) на производство определённых видов исследований и работ.
Разработка технических регламентов по отдельным видам работ.

деться.
Природа знает лучше.
За всё надо платить.
Б. Коммонер, 1972.
Инженерная геология

и геоэкология.

Ум – это не орудие познания, а лишь организатор знания. Знание приходит из другого источника.
Ум – это организатор информации. Законы – наиболее общий продукт этой организации

законом динамического внутреннего равновесия. Этот принцип гласит, что даже небольшие

изменения, внесенные человеком в окружающий его мир, со временем перерастают в катастрофу.

состоянии каждое вещество имеет собственный круговорот «жизни». В окружающей среде

синтезируется только то, что в дальнейшем может исчезнуть.
Как только человечество вошло в современную эпоху, оно систематически производит искусственные вещества, которые уничтожить без последствий для природы крайне сложно.
Поэтому:
1. новые технологии должны быть как можно менее ресурсозатратными.
2. необходимо создать такое производство, в котором отходы человеческой деятельности можно было бы использовать в качестве сырья.
3. если выброс вредных продуктов неминуем, то общество обязано создать для них разумную систему захоронения и утилизации.

мира.
Даже современный человек, со всеми его

технологиями, не может знать всех взаимосвязей внутри природы.
Биосфера состоит из миллионов разных существ. Она делится на множество зон. Флора и фауна мира развивались на протяжении миллиардов лет.
Если человек будет вмешиваться в эти процессы, даже желая улучшить обстановку вокруг себя, он только нанесет дополнительный вред.

Природная система всегда развивается за счет окружающей среды.

Если в ней появляется что-то новое, то оно обязательно вытеснит что-то старое.
Так же можно сказать о технических достижениях человечества. Если мы создаем то, что затрагивает природу, то это приведет потерям в окружающей среде. Законы экологии Б. Коммонера связаны с принципом внутреннего динамического равновесия, о котором уже говорилось при описании первого закона.

и сооружений.
2.Горные породы как коллектор подземных вод.
3.Горная порода как сырье

для получения строительных материалов.
4.Горные породы как объект рекультивации (восстановление)
5.Горные породы-как среда захоронения токсичных отходов.

подземных вод.

строительных материалов.

(восстановление)

захоронения токсичных отходов.

–Геологическая Среда территории).
Предмет инженерной геологии… Геология и строительство как

общественный императив.
Методология…Историзм, системность, многоаспектное моделирование.
Теория… Инженерно-геологическая структура. Пространство и время.
Практика… Инженерно-геологические изыскания и технологии. Инженерно-геологическая информация.

геология. Анантьев В.П.и Потапов А.Д.,2009г.