Курсовая работа
по дисциплине: Инженерная геология
по теме: Оценка инженерно-геологических условий восточного Казахстана
Содержание
Введение
1. Физико-географическая характеристика региона
2.Инженерно-геологическая характеристика пород
3.Гидрогеологические условия
4.Современные геологические процессы и явления
Заключение
Список литературы
Введение
Целью данной курсовой работы является изучение оценки инженерно-геологических условий восточного Казахстана. Инженерная геология – наука о свойствах грунтов и оснований нефтегазовых сооружений. Инженерная геология изучает условие инженерного освоения и преобразования геологической среды, а также решает практические вопросы, возникающие при проектировании и строительстве всевозможных сооружений, а также при выполнении горных работ при разработке месторождений
Основная задача инженерной геологии – прогноз изменения природных условий, в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.
Инженерная геология включает в себя 3 самостоятельных направления:
1) грунтоведение – изучает свойство горных пород, в зависимости от их состава и структурно-текстурных особенностей;
2) инженерная геодинамика – изучает природные и антропогенные геологические процессы и явления;
3) региональная инженерная геология – занимается изучением геологической среды определённого региона.
Основной целью курсовой работы является оценка инженерно- геологических условий восточного Казахстана.
Описываемая территория в административном отношении входит состав Алма-Атинской, Талды-Курганской, Целиноградской, Карагандинской, Джезказганской, Кокчетавской, Тургайской и частично Актюбинской, Кзыл-Ординской, Джамбульской, Кустанайской, Семипалатинской, Восточно-Казахстанской и Северо-Казахстанской областей Казахстана. Общая площадь ее более 1450 тыс. км2. Она характеризуется разнообразием полезных ископаемых, на базе которых широко развита горнодобывающая промышленность. Сюда входит рудный Алтай с его полиметаллами, Центральный Казахстан с комплексом полезных ископаемых: углем (Караганда, Экибастуз), медью (Джезказган, Коунрад и др.), химическим сырьем, полиметаллами, редкими и рассеянными элементами и т. д., Тургайский прогиб с алюминиевым сырьем (Амангельдинская группа) и разрабатываемыми солями Приаралья.
Рис.1 Схема инженерно-геологического районирования (составил В.И. Дмитровский по материалам Н. Ф. Колотнлина)
Инженерно-геологические регионы первого порядка -1-Орогоенный пояс Казахстана. 2-Казахский щит; 3-Туранская плита. Инженерно-геологические регионы второго порядка:Северо-Тяньшанский; 2 — Чингиз-Тарбагатайский. 3- Джунгарский; 4 — Алтайский: 5 — Иртыш-Зайсанский; 6 — Алаколь-Балхашский; 7 — Кокчетав-Улутауский 8 — Центрально-Казахстанский; 9— Тургайский; 10 — границы регионов первого порядка; 11 — границы регионов второго порядка; 12 — границы инженерно-геологических областей. Кружками обозначены инженерно-геологические области
Большое значение в экономике описываемой территории имеют водные ресурсы, используемые в энергетических и транспортных целях, а также как основной источник водоснабжения, обводнения и орошения земель. Поверхностные водные ресурсы распределены по территории неравномерно. Местный сток рек может удовлетворить современную потребность только в южных и юго-восточных районах. Центральная же часть Казахстана и Тургайский регион уже сейчас требуют переброски части стока сибирских рек. Построенный канал Иртыш — Караганда обеспечил водой промышленность, сельское хозяйство и население Карагандинского промышленного района. Дальнейшее его продолжение на юго-запад решит проблему водообеспеченности Джезказганского и Атасуйского промышленных районов.
Рис. 2. Обзорная карта Казахстана
1 — территория, описанная в 6 томе монографии «Инженерная геология СССР»; 2 — территория, покрытая инженерно-геологической съемкой среднего масштаба; 3 — территория, покрытая инженерно-Геологической съемкой крупного масштаба; 4 — черная металлургия ; 5 — металлургия меди; 6 — производство синтетического каучука: 7 — производство цемента; 8 — производство строй. материалов; 9 — каменный уголь; 10—медные руды 11 — железные руды 12-марганцевые руды 13-золото 14-алюмин.руды15 — полиметаллические руды; 16 — поваренная соль; 17 — глауберова соль (стрелка вниз — полэеинпи добычя. стрелки иверх — открытая добыча); 18 — маглстральиый канал Иртыш — Караганда; /9 — проектируемые магистральные каналы; 20 — проектируемые нодоряспределнтельные каналы; 21 ~- направление переброски поверх. вод; 22 — плотины существующие; 23 — плотины проектируемые; 24 — границы территорий, описанных я разных томах монографии «Инженерная геология СССР», 35 — столица 26-областные центры 27-пром.центры
1. Физико-географическая характеристика
инженерный геологический порода казахстан
Алтайский инженерно-геологический регион расположен в пределах крайней восточной части территории Казахстана (правобережье р. Иртыш) и охватывает низкогорье Рудного Алтая высокогорье и среднегорье Южного Алтая, разделенные между собой межгорной Нарымо-Бухтарминской впадиной. Северо-восточной и юго-западной границами региона являются зоны смятия (региональные тектонические разломы) — Северо-Восточная и Иртышская. В административном отношении описываемый регион относится к Восточно-Казахстанской области Казахстана.
Кроме горнодобывающей сравнительно широким распространением пользуются промышленность строительных материалов, легкая и пищевая промышленность, машиностроение и сельское хозяйство. Наиболее крупные объекты расположены главным образом в областные центрам и столице Казахстана Алма-Ате.
Большое значение в экономике описываемом территории имеют водные ресурсы, используемые в энергетических и транспортных целях, а также как основной источник водоснабжения, обводнения и орошения земель. Поверхностные водные ресурсы распределены по территории неравномерно. Местный сток рек может удовлетворить современную потребность только в южных и юго-восточных районах. Центральная же часть Казахстана и Тургайский регион уже сейчас требуют переброски части стока сибирских рек. Построенный канал Иртыш — Караганда обеспечил кодом промышленность, сельское хозяйство и население Карагандинского промышленного района. Дальнейшее его продолжение на юго-запад решит проблему водообеспеченности Джезказганского и Атасуйского промышленных районов.
На реках Казахстана построены крупные водохранилища: Бухтар-минское на Иртыше, Калчагайскос на Или, Самаркандское на р. Нура и т. п. Предусматривается ряд водохранилищ па крупных и малых реках с целью комплексного использования полных ресурсов как для энергетических целей, так и для орошения и водоснабжения. В горных районах, где реки имеют большие уклоны русел, создаются благоприятные условия для сооружения гидроэлектростанций.
На юго-востоке Казахстана особую роль играют подземные воды, которые рассматриваются как наиболее ценное полезное ископаемое. К артезианским бассейнам здесь приурочены большие запасы подземных вод, пригодных для водоснабжения, орошения земель и обводнения пастбищ. Уже сейчас эти коды широко используют в народном хозяйстве. Большинство городов и крупных населенных пунктов перешли на водоснабжение за счет подземных вод.
Существенную роль играют минеральные воды, на базе которых построены широкоизвестные курорты: Копал-Араган, Алма-Арасан, Рахмановские ключи и т. п. По запасам минеральных вод описываемая территория занимает первое место в Казахстане. При проведении гидрогеологических работ появляются новые минеральные воды в различных районах
Бурный рост промышленности исельского хозяйства потребует значительных региональных и детальных инженерно-геологических исследований, направленных как для обоснования строительства городоп, населенных пунктов, промышленных объектов, так и для строительства гидротехнических сооружений. Инженерно-геологические исследования будут проводиться в разнообразных, иногда очень сложных условиях. Широкое развитие просадочных грунтов в равнинных районах, селей, оползней, осыпей и обвалов в горах предопределяет характер и направление этих работ.
В инженерно-геологическом отношении территория изучена слабо. Первые работы были связаны с проектированием водохранилищ, строительством железных и автомобильных дорог, строительством городов и отдельных объектов, расположенных в различных областях Юго-Восточного и Центрального Казахстана.
2. Инженерно геологическая характеристика региона
Геологическое строение региона отличается значительной контрастностью и неоднородностью. В пределах его территории характерно чередование крупных и мелких участков с простыми пологими складками слабо измененных пород с участками распространения интенсивно смятых, рассланцованных и сильнометаморфизованных пород. В тектоническом отношении Алтайский регион отчетливо подразделяется на каледонский, раннегерцинский, позднегерцинский и альпийский геолого-структурные этажи.
Характерная особенность пород каледонского геолого-структурного
этажа — их смятие до плойчатости и метаморфизм до стадии крис-
таллических сланцев. Отложения раннегерцинского геолого-струк-
турного этажа в антиклинорных структурах в основном осадочно-вул-
каногенные. Синклинории сложены преимущественно терригенными
образованиями. Отложения позднегерцинского геолого-структурного
этажа представлены эффузивными и осадочными породами и сохрани-
лись лишь в пределах отдельных грабенообразных синклиналей. Аль-
пийские депрессии (Лениногорская, Нарымская и другие) выполнены
кайнозойскими рыхлообломочными образованиями, имеющими преиму-
щественно горизонтальное залегание.
Каледонский геолого-структурный этаж.
Этаж сложен отложениями метаморфическом формации (средний кембрий, а в пределах антиклинальных структур и ордовик) и верхне-терригенной формации (силур).
Метаморфическая формация по типу и степени метаморфизма пород подразделяется на два геолого-генетических комплекса — кристаллических сланцев и зеленосланцевый.
Комплекс кристаллических сланцев распространен преимущественно в пределах Курчумской горст-антиклинали Южного Алтая и сформирован под воздействием процессов регионального метаморфизма среднекембрийских вулканогенно-осадочных образований. Отложения комплекса обычно в значительной степени рассланцованы и разбиты в обнажениях сетью трещин различного генезиса. Они характеризуются сравнительно высокими прочностными свойствами. Для массивных и менее выветрелых разностей амфиболитов района Бухтарминской ГЭС временное сопротивление сжатию достигает 1100-10 Па.
Отложения зеленосланцевого комплекса и первичном виде представляли собой песчано-глинистые образования, измененные позже при формировании зон динамометаморфизма. Они вскрываются редкими обнажениями в пределах антиклинальных структур Рудного Алтая. Текстура их сланцеватая, полосчатая, с поверхности они интенсивно разбиты трещинами различного генезиса, что в значительной степени снижает их прочностные свойства. По данным испытаний физико-механических свойств кристаллических мраморизованных известняков района Шемонаихи установлено, что даже монолитные их разности имеют предел прочности при сжатии порядка 620*10 – 890*10 Па при объемной массе 2,7 г/см3. Известняки массивной структуры, белой и светло-серой окраски, слабовыветрелые с мощностью зоны выветривания не более 0,2 м, содержат до 54% СаО.
Отложения верхнетерригенной формации распространены преимущественно в пределах Южного Алтая (бассейны рек Кабы, Кара-Кабы, Мараленок, Байберды и пос. Каток-Карагай) и представлены переслаивающимися алевролитами, глинистыми сланцами, кварц-полевошпатовыми песчаниками с зернами различной крупности и глинистыми известняками.
Раннегерцинский геолого-структурный этаж
Отложения этажа имеют исключительно широкое распространение во всех основных структура региона. Они слагают следующие инженерно-геологические формации: карбонатно-терригенную (нижний девон), эффузивно-осадочную (средний девон) и терригенную (средним девон живетский ярус и нижний карбон, визейский ярус).
Отложения карбонатно-терригенной формации распространены в крайней северо-восточной части Южного Алтая. Прочностные свойства пород песчано-сланцевого комплекса находятся в прямой зависимости от степени их выветрелости. По относительно сохранным образцам глинистых сланцев получены значения временного сопротивления сжатию в среднем 1810*10 Па при экстремальных значениях 1375*10 — 2440*10 Па. Прочностные свойства выветрелых, трещиноватых глинистых сланцев в среднем составили Rсж= 255*10 Па при экстремальных значениях показателя от 245*10 до 510*10 Па. Объемная масса глинистых сланцев в том и другом случае 2,6 г/см3. Отложения карбонатного инженерно-геологического комплекса сравнительно хорошо выдержаны по простиранию и характеризуются относительно однородным литолого-петрографическим составом. Физико-механические свойства пород комплекса также весьма однообразные. Объемная масса известняков изменяется от 2,64 до 2,69 г/см3, составляя в среднем 2,47 г/см3. Временное сопротивление сжатию 180*10 – 550*10 Па (в среднем 372*10 Па). Известняки преимущественно серые, темно-серые, массивной и массивно-сланцевой текстуры.
Отложения эффузивно-осадочной формации весьма широко представлены в пределах почти всей территории региона.
Кварцевые альбитофиры (район г. Зыряновска) очень плотные, светло-серого до темно-серого цвета, массивной текстуры, порфировой структуры с содержанием кварца 60—70% и кислого плагиоклаза 2,5—0%. Характеризуются следующими показателями физико-механических свойств: объемная масса 2,61—2,97 г/см3, пористость 0—2,0%, водопоглощение 0,05—3,26, временное сопротивление сжатию в сухом состоянии 1014*10—3889*10 Па, в водонасыщенном состоянии 808*10—2840*10 Па. Средние значения временного сопротивления сжатию составляют соответственно 1930*10 и 1150*10 Па.
Кварцевые альбит-порфиры (район г. Лениногорска) серовато-коричневого цвета порфировой структуры, со скрытокристаллической основной массой, в обнажениях разбиты трещинами на неправильные угловатые отдельности. Мощность выветрелой зоны составляет от 0,2 до 5,0 м. Объемная масса 2.54—2,63 г/см3, плотность 2,64—2,71 г/см3, пористость 1.5—4,2%, водопоглощение 0,4—2,4. Временное сопротивление сжатию сухого образца 1155*10—2136*10 Па, водонасыщенного образца 1069*10—2130*10 Па.
Кварцевые порфиры (район пос. Каменевка) серого и темно-серого цвета, плотные. Порфировые выделения представлены кварцем и полевым шпатом. Объемная масса 2,81 г/см3, пористость 3,0%, временное сопротивление сжатию 1480*10 Па.
Рис.3 . Схематическая карта распространения отложений эффузивно-осадочной формации ( D 2) и палеогеографической обстановки условий их формирования:
1-лавы, 2-кварциты,3-песчаники 4-базальные конгломераты 5-глинистые известняки 6-известняки 7-алевролиты 8-равнина холмистая 9-шельфовая зона 10-вулканы 11-границы распространения отложений формаций 12- границы распространения палеогеографических областей
Диабазовые порфиры (район пос. Каменевка) макроскопически представлены зернистыми породами темно-зеленого цвета, порфировой структуры. Объемная масса 2.78 г/см3, пористость 2,10%, временное сопротивление сжатию 1055*10 Па.
Кварцевые альбитофиры (район г. Шемонаиха) от светло-серого до буровато-зеленого цвета, порфировой структуры. Объемная масса 2,44—2,61 г/см3, плотность 2,66—2,75 г/см3, пористость 1,13—11,20%, водопоглощение 0,1 —1,36, временное сопротивление сжатию 1050*10— 1432*10 Па. Породы в значительной степени микротрещиноваты.
Отложения терригенной формации распространены в районе междуречья Ульба—Бухтарма, по правобережью Бухтарминского водохранилища и в других участках. Физико-механические свойства пород терригенной формации находятся в тесной взаимосвязи с их литолого-петрографическим составом и условиями залегания. Некоторые показатели свойств известняков приведены в табл.
| Породы | Пористость n, % | Временное сопротивление сжатию в водонасыщенном состоянииRсж, Па |
| Массивные известняки(D2) | 0,4-0,8 | 700 10 - 127810 |
| Слоистые известняки окремненные (C1 t2) | 0,8-2,2 | 117010 -164010 |
| Массивные известняки (C1 t2) | 100010 - 148010 |
|
| Известняки крупнозернистые мраморизованные(C1 v1) | 156010 |
.
Известняки в местах их естественных обнажении часто закарстованы. Поверхность известняков покрыта каррами до нескольких метров в поперечнике и глубиной до 2 м. Некарбонатные породы на 78—80% состоят из тонкообломочного материала, представленного главным образом кварцем и полевым шпатом. Окатанность зерен хорошая. Заполнитель карбонатно-глинистый. В естественных обнажениях породы в значительной степени выветрелые. Мощность выветрелой зоны по величине удельного водопоглощения (>0,01 л/мин) достигает на склонах отдельных возвышенностей 10—50 м. Временное сопротивление сжатию выветрелых пород не превышает 400*10—600*10 Па (песчаник).
Интрузивная формация
В геологической истории региона магматические процессы играли весьма существенную роль. Интрузивная деятельность, многократно возобновлявшаяся на протяжении палеозоя, обусловила формирование многочисленных массивов интрузивных пород, различных по мощности, простиранию и петрографическому составу (рис.4 ).
Рис.4 Схематическая карта распространения пород интрузивной формации
1-образования позднекаледонского интрузивного комплекса 2- образования тельбесского интрузивного комплекса 3- образования змеиногорского интрузивного комплекса 4- образования кальбинского интрузивного комплекса 5- границы распространения пород различных интрузивного комплексов
Анализ материалов позволяет в настоящее время выделить в пределах региона ряд интрузивных комплексов, различающихся последовательностью их формирования.
Тельбесский (среднедевонский) интрузивный комплекс представлен гранодиоритами и гранитами светло-серого или розового цвета средне-зернистой до крупнозернистой структуры.
Змеиногорский интрузивный комплекс включает габброиды, слагающие самостоятельные небольшие интрузии, и разнообразные грани-тоиды. слагающие относительно крупные массивы.
Калбинский интрузивный комплекс представлен преимущественно биотитовыми, реже роговообманково-биотитовыми гранитами. В обнажениях породы имеют четкую матрацевидную, реже округлоглыбовую отдельность. Структура пород крупно-, реже среднезернистая.
Лениногорский интрузивный комплекс объединяет несколько инт-рузивных массивов, сложенных аляскитовыми лейкократовыми и двуслюдистыми гранитами и кварцевыми сиенитами.
Наиболее высокими прочностными свойствами и лучшей сохранностью среди пород интрузивной формации отличаются основные породы змениогорского интрузивного комплекса. Так, величина временного сопротивления сжатию габброидных пород после 25 циклов замораживания, по данным изысканий на площадках Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС, составляет в сухом состоянии 1090*10—1915*10 Па. В водонасыщенном состоянии показатели временного сопротивления сжатию снижаются в среднем на 30%. Величина коэффициента сдвига этих пород от 0,7 до 0,75. Временное сопротивление сжатию интенсивно выветрелых и малонитизированных пород составляет 263*10—240*10 Па. По результатам многочисленных опытных нагнетаний (Иртышский ГЭС) средняя величина удельного водопоглощення габбро составляет 0,08 л/мин при максимальных значениях, не превышающих 1,75 л/мин.
Альпийский геолого-структурный этаж
Этаж сформировался в результате частичной или полной переработки поверхности эпигерцинской платформы в течение мезозоя и кайнозоя, и представлен образованиями формации поверхностных отложений. В соответствии со схемой новейшей тектоники Восточного Казахстана в пределах Алтайского региона выделяются участки устойчивых интенсивных поднятии с суммарной амплитудой, достигающем более 3000 м, и участки относительных опускании с амплитудами порядка 500 м. Новейшие тектонические движения различного знака (поднятия и опускания) и различном степени интенсивности явились одним из решающих факторов формирования осадков формации поверхностных отложении, определяющих их условия залегания, мощность и вещественный состав. Отложения формации в пределах региона распространены локально и приурочены и преимущественно к долинам рек и депрессиям палеозойского фундамента; на остальной территории они перекрывают относительно маломощным прерывистым чехлом породы коренной основы и представлены широким комплексом литолого-генетических разностей пород от грубых валунно-галечных ледниковых и аллювиально-пролювиальных образований до тонкодисперсных озерных глин.
Геолого-генетический комплекс озерно-аллювиальных отложений палеоген-неоген-четвертичного возраста выделяется в пределах небольших по площади участков, приуроченных к депрессиям палеозойского фундамента, и слагает реликты древних аккумулятивных равнин.
В Южном Алтае отложения описываемого комплекса вскрываются на абсолютных отметках от 400 до 2400 м. Наиболее древние образования комплекса распространены в уроч. Карой и представлены пестроцветными каолиноподобными глинами палеогеновою возраста мощностью до 30—50 м. Более молодые, по-видимому, верхнеэоценовые осадки представлены валунно-галечно-песчаными образованиями и прослеживаются на абсолютных отметках 1200—1600 м вдоль северных окраин Зайсанской впадины.
3. Гидрогеологические условия
В пределах региона почти повсеместно распространены подземные воды трещинного и трещинно-жильного типа, связанные с отложениями складчатого палеозойского фундамента, и грунтовые воды порового типа, связанные с кайнозойскими рыхлообломочными образованиями поверхностных отложений. В отдельных межгорных впадинах локально распространены напорные порово-пластовые воды. Трещинные и трещинно-жильные подземные воды приурочены к зоне открытой трещиноватости скальных пород. Мощность трещиноватой зоны их обычно не превышает 70—80 м. Глубина залегания подземных вод изменяется в очень широких пределах в зависимости от рельефа местности. Питание подземных вод осуществляется преимущественно за счет атмосферных осадков и поэтому режим их тесно взаимосвязан с ландшафтно-климатической зональностью территории региона. Максимальные уровни подземных вод с некоторым запозданием соответствуют периодам весеннего снеготаяния и выпадения атмосферных осадков, при этом амплитуды колебания уровня обычно не превышают 1,5—3 м. Разгрузка подземных вод происходит в понижениях рельефа, реже на склонах и в бортах долин в виде родников и мочажин. Расходы родников составляют в среднем 0,1—5 л/с и только в пределах зон тектонических разломов расходы источников достигают до 30 л/с. Подземные воды преимущественно пресные и ультрапресные с минерализацией от 0,1 до 0,8
29-04-2015, 00:31