Неограниченный в плане водоносный горизонт

Установлено, что основной источник тепла на континентах - энергия  радиоактивного распада. Это объясняется  большей концентрацией радиоактивных  элементов в земной коре, чем в  мантии. В океанах, где мощность земной коры мала, основным источником тепла  являются процессы в мантии на глубинах до 700 - 1000 км. Радиогенное тепло является основным среди других видов тепловой энергии недр. За время существования  Земли оно более чем в 2 раза превысило потери за счет теплопроводности.

Тепловой поток определяется не только природой и мощностью источников тепла, но и его переносом через  горные породы. Тепло передается посредством  молекулярной теплопроводности горных пород, конвекции и излучения. На больших глубинах (свыше 10 км) передача тепла осуществляется в основном за счет излучения нагретого вещества недр и конвекции, обусловленной  движением блоков земной коры, расплавленных  лав, гидротерм. На меньших глубинах перенос тепла связан с молекулярной теплопроводностью и конвекцией подземными водами.

 Локальный тепловой  поток.

Источники локальных тепловых потоков, вызывающих аномалии температур, разнообразны: наличие многолетнемерзлотных пород, т.е. мощных (до сотен метров) толщ с отрицательными температурами; присутствие пород и руд с  повышенной радиоактивностью; влияние  экзотермических (с поглощением  тепла) и эндотермических (с выделением тепла) процессов, происходящих в нефтегазоносных горизонтах, залежах угля, сульфидных и других рудах; проявление современного вулканизма и тектонических движений; циркуляция подземных, в том числе термальных, вод и др. Роль каждого из этих факторов определяется геологогидрогеологическим строением. Локальные тепловые потоки, как и региональные, зависят не только от наличия источников, но и от условий переноса тепла за счет теплопроводности горных пород и конвекции почвенного воздуха и подземных вод.

Температура Земли на поверхности  зависит от тепла, получаемого от Солнца, и притока внутреннего  тепла. Солнце обеспечивает температурный  режим поверхности Земли на 99,5% и лишь 0,5% приходятся на внутренние источники.

Температура внутренних частей Земли не зависит от энергии Солнца, и с глубиной она возрастает. Глубина  положения пояса постоянных температур в различных районах Земли  колеблется от первых метров до 20-30 м, а  глубже распределение температур довольно сложное и в каждом регионе  отличается. Мерой повышения температуры  с глубиной является геотермическая ступень, т.е. расстояние по вертикали, на которой температура повышается на 1°С, а нарастание температуры  в градусах Цельсия на единицу  глубины называется геотермическим градиентом. Наибольший геотермический градиент, равный 150°С на 1 км, зарегистрирован  в штате Орегон (США), геотермическая ступень здесь равна 167 м. Наименьший градиент, равный 6°С на 1 км, отмечен  в Южной Африке (геотермическая ступень  равна 167 м). В среднем для верхних  слоев Земли температура увеличивается  на 1°С через каждые 32 м. Данные бурения  глубоких скважин показали, что теоретические  расчеты не всегда совпадают с  практическими замерами. Так, в скважине на Кольском полуострове на глубине 12 км предполагали температуру 150°С, а  она оказалась 220°С. В скважине, пробуренной  в Северном Прикаспии на глубине 3000 м, вместо 150°С встретили температуру 108°С. Для верхних 100 км найдены геотермы, основанные на предположении, что температура  на глубине 100 км близка к 1000°С, но не выше 1300-1500°С. По этой геотерме температуру  можно с долей условности определить на любой искомой глубине от поверхности  Земли до 100 км. О температуре более  глубоких зон Земли можно судить по температуре лав, извергаемых  вулканами, достигающей 1250°С (вулкан Ключевской), 1200°С (гавайский вулкан Килауэа) и 1300°С (вулкан Этна). Несмотря на дискуссионность  вопроса о распределении температур в мантии и ядре, предполагается, что температура с глубиной продолжает нарастать, но при этом геотермический градиент снижается и возрастает размер геотермической ступени. Высказывается  мнение, что температура в ядре Земли находится в пределах 4000-5000°С.

В связи с изменением интенсивности  солнечного излучения тепловой

режим первых 1,5-40 м земной коры характеризуется суточными  и годовыми

колебаниями. Далее имеют  место многолетние и вековые  колебания темпера-

туры, которые с глубиной постепенно затухают. На любой глубине  темпера-

тура горных пород (T ) приближенно может быть определена по формуле

 

,

 

  где – средняя температура воздуха данной местности; H – глубина, для

которой определяется температура; h – глубина слоя постоянных годовых

температур; s – геотермическая ступень.

Выделяют несколько источников тепловой энергии Земли. Главные  – это радиогенное тепло, химико-плотностная  дифференциация вещества Земли и  приливное трение. Важным источником тепла является энергия распада  радиоактивных элементов: 238U, 235U, 232Тh, 40К, 87Rb. Вторым источником тепла выступает  процесс химико-плотностной дифференциации вещества геосфер Земли. В результате этой дифференциации тяжелые химические элементы и соединения перетекают в  ядро, а легкие всплывают в мантию, литосферу и дегазируют в гидросферу и атмосферу. При этом происходит высвобождение некоторого количества тепловой энергии. Малое количество тепла проявляется в процессе замедления вращения Земли из-за приливного взаимодействия с Луной и, вероятно, с Солнцем – приливное трение.

Суммарный тепловой поток, проходящий через поверхность Земли, равен (4,2 – 4,5) · 1020 эрг/с. Значительная часть  теплового потока теряется в окружающем космическом пространстве через  континенты и океаны. Через континенты теряется приблизительно 1,2 · 1020 эрг/с, а через океанское дно 3,1 · 1020 эрг/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грунты природные органоминеральные. Сапропели.  Заторфованные грунты.

Грунтами называются любые  горные породы, залегающие преимущественно  в пределах зоны выветривания Земли  и являющиеся объектам инженерно-строительной деятельности человека. Грунты используются в качестве основания, среды или, материала для возведения зданий и сооружений.

В соответствии с ГОСТ 25100-95 все грунты классифицируют в зависимости  от происхождения и условий образования, характера структурных связей между  частицами, состава и строительных свойств грунтов.

Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные.

В классе скальных грунтов  выделяют магматические, метаморфические  и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости . К скальным грунтам, прочность которых  в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые  сланцы, песчаники с глинистым  цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность  этих грунтов может снижаться  в 2—3 раза.

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.

К крупнообломочным относятся  несцементированные грунты, в которых  масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные — это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности Iр < 1 %).

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому  составу и по степени влажности .

Свойства крупнообломочного  грунта при содержании песчаного  заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя  и могут устанавливаться по испытанию  заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного  грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств  песчаного заполнителя учитывают  следующие его характеристики —  влажность, плотность, коэффициент  пористости, а пылевато-глинистого заполнителя — дополнительно  число пластичности и консистенцию.

Основным показателем  песчаных грунтов, определяющим их прочностные  и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности  сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е, удельному сопротивлению  грунта при статическом зондировании qс и условному сопротивлению  грунта при динамическом зондировании qd.

При относительном содержании органического вещества 0,03 < Iот ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых  солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:

– 2 % — при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя  менее 30 %;

– 0,5 % — при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;

– 5 % — при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и  более.

Песчаные грунты относятся  к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и  более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности Ip и по консистенции, характеризуемой показателем текучести IL.

Среди пылевато-глинистых  грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты —  это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные  при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко  размокать и размываться. Ил —  водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую  влажность на границе текучести, и коэффициент пористости.

Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ  при относительном содержании этих веществ 0,05 < Iот ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К  засоленным относятся грунты, в которых  суммарное содержание легко- и среднерастворимых  солей составляет 5 % и более.

Среди пылевато-глинистых  грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные  свойства при замачивании: просадочные  и набухающие. К просадочным относятся  грунты, которые под действием  внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная  просадочность εsl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при  замачивании водой или химическими  растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание  без нагрузки εsw ≥ 0,04.

Почвы — это природные  образования, слагающие поверхностный  слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому  составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу  пластичности, как пылевато-глинистые  грунты

В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые  значительным содержанием органического  вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят заторфованные грунты, торфы и сапропели.

Биогенные грунты представляют собой смесь песчаных или глинистых  грунтов с растительными остатками. Они характеризуются большой  сжимаемостью медленным развитием  осадок, анизотропией и возможностью формирования агрессивных сред по отношению  к материалам подземных конструкций.

Торфом называют органоминеральные  отложения, не менее чем на 50% состоящие  из остатков болотной растительности.

Песчаные, пылеватые и  глинистые грунты, содержащие в своем  составе от 10 до 50% по массе органических веществ, называют заторфованными грунтами.

Состояние и свойства торфа  и заторфованных грунтов в  большой мере зависят от степени  разложения органических остатков, переходящих  в гумус, и относительного содержания в них неорганических минералов. Плотность торфа обычно не превышает 1…1,2 г/см3. В природных условиях торф и заторфованные грунты, как правило, находятся в водонасыщенном состоянии. Торфы относятся к наиболее сжимаемым  грунтам. Из-за большого содержания в  торфах связанной воды осадки оснований, сложенных торфом или содержащих включения заторфованных грунтов, развиваются медленно. Несущая способность  торфа и заторфованных грунтов  крайне невелика. Поэтому напластования, содержащие заторфованные грунты, являются одним из наихудших типов оснований  сооружений.

Сапропель — это пресноводный ил, образовавшийся при разложении органических (преимущественно растительных) остатков на дне застойных водоемов (озер) и содержащий более 10% (по массе) органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Эрозионная деятельность рек. Строение речной долины. Террасы. Продольные террасы. Типы надпойменных террас.

Эрозионная деятельность реки осуществляется различными несколькими  способами:

при помощи переносимых речным потоком осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки как абразивный материал;

за счёт растворения пород  ложа (важную роль в этом играют растворённые в воде органические кислоты);

за счёт гидравлического  воздействия воды на рыхлый материал ложа (вымывание рыхлых частиц);

дополнительными факторами  могут служить разрушение берегов  во время ледохода, темроэрозионные  процессы и др.

Эрозия может быть направлена на углубление дна долины – донная (или глубинная) эрозия, или на размыв берегов и расширение долины –  боковая эрозия. Эти два вида эрозии действуют совместно.

Интенсивность глубинной  эрозии определяется в первую очередь  уклоном русла (и, соответственно, энергией потока). При преобладании глубинной  эрозии формируются глубокие врезы  с крутыми берегами и V-образным сечением речной долины, пойма развита фрагментарно (на островах и небольших участках у выпуклых берегов излучин). В  рельефе такие участки нередко  представлены глубокими каньонами.

 Интенсивность боковой  эрозии зависит от угла подхода  стрежени потока к берегу. Стрежень - линия, соединяющая точки наибольших  скоростей на поверхности воды. На прямых участках стрежень  обычно располагается близ середины  водотока, в таких условиях боковая  эрозия не проявляется. На извилистых  участках происходит отклонение  стрежени к одному из берегов,  что приводит к сжатию потока  и его «набеганию» на этот  берег, сопровождающемуся размывом  последнего. «Прижимание» потока  к берегу обуславливает образование  циркуляционного течения, донная  ветвь которого направлена к  противоположному берегу. Поскольку  придонные слои наиболее насыщены  обломочным материалом (в том  числе и образованным за счёт  эрозии берега), то происходит  перемещение материала от размываемого  берега к противоположному, где  происходит его аккумуляция в  форме прирусловой отмели. Формирование  прирусловой отмели приводит  к ещё большему искривлению  русла и отклонению стрежени  к размываемому берегу, определяя  направление боковой и глубинной  эрозии. Наибольшая скорость размыва  берега отмечается там, где  к нему прижимается стрежень  потока. Выше и ниже по течению  происходит последовательная смена  зоны очень сильного размыва  сильным, средним, слабым и,  наконец, берег перестаёт размываться  и переходит в прирусловую отмель. Таким образом, изгиб русла приводит к образованию чередующихся вдоль берега зон ускорения и замедления течения и поперечной циркуляции, направленной от вогнутого берега к выпуклому.