Физические свойства грунтов.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет
Кафедра
инженерно-экономический
сервиса транспортных и технологических машин и оборудования
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
___________М.К. Беданоков
«_____»__________ 20____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
ОПД.Ф.07.03 Инженерная геология
по направлению
130500 Нефтегазовое дело
Факультет
Инженерно-экономический
МАЙКОП
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
специальности (направлению) 130500 Нефтегазовое дело
Составитель рабочей программы
____________________________
___________
(должность, ученое звание, степень)
_______________
(подпись)
(Ф.И.О)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
сервиса транспортных и технологических машаин и оборудования
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»_________20 __г.
______________
(подпись)
Одобрено научно-методической комиссией
факультета
Председатель
научно-методического
совета специальности
Меретуков М.А.
(Ф.И.О)
«____»____________20 __г.
______________
(подпись)
Гукетлев Ю.Х.
(Ф.И.О)
Декан факультета
«___»_________20 __г.
______________
(подпись)
Беданоков М.К.
(Ф.И.О)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«____»________20 __г.
Зав. выпускающей кафедрой
по специальности
______________
(подпись)
______________
(подпись)
Выписка из ГОС ВПО
__Гук Г.А._____
(Ф.И.О)
___Меретуков М.А.
(Ф.И.О)
Направление 130500 Нефтегазовое дело
ОПД.Ф.07.03 Инженерная геология: основы инженерной геологии; наука о свойствах
грунтов оснований нефтегазовых сооружений; представление о грунтах, их физикомеханические свойства; сжимаемость грунтов; сопротивление сдвигу; фильтрационные
свойства; напряжения в грунте и по контактной поверхности; осадка сооружений и
трубопроводов; устойчивость грунтов и сооружений; реологические свойства грунтов;
механика мерзлых грунтов.
60 часов
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Настоящий курс «Инженерная геология» является отраслью геологии,
которая трактует вопросы приложения геологии к инженерному делу.
Основными задачами инженерной геологии является изучение геологических
процессов и физико-технических свойств горных пород, определяющих
условия возведения сооружений и направлений инженерно-геологических
мероприятий по обеспечению устойчивости.
В современных условиях в период возрастающего антропогенного
воздействия на природную среду и резкого обострения экологической
ситуации инженерная геология становится наукой о геологической среде, ее
рациональном использовании и охране.
Инженерная
геология
включает
в
себя
ряд
разделов
как
теоретического, так и прикладного характера:
1)
Грунтоведение (изучает горные породы как грунты);
2)
Инженерная
геодинамику
(опасные
природные
геологические и инженерно-геологические процессы);
3)
Методику
инженерно-геологических
изысканий
для
строительства;
4)
Региональную инженерную геологию.
Строительство любых инженерных сооружений требует обязательного
инженерно-геологического обоснования. Для этого необходимо детальное и
всестороннее
изучение
инженерно-геологических
условий
местности:
рельефа, геологического строения и гидрогеологических условий, состава и
свойств
грунтов,
опасных
геологических
процессов,
влияющих
на
проектирование, строительство и эксплуатацию объектов.
После изучения основ дисциплины «Инженерная геология» студент
должен знать и уметь:
-
Правильно
читать
и
анализировать
инженерно-
геологические карты и разрезы, геолого-литологические колонки по
скважинам, результаты определения физико-механических свойств
грунтов по инженерно-геологическим элементам;
-
Принимать обоснованные проектные и иные решения на
основе понимания специфики грунтов особого состояния и свойств
(просадочных, многолетнемерзлых), природы опасных геологических
процессов (оползней, карета), законов движения подземных вод к
горным выработкам и строительным котловинам;
-
Визуально определять наиболее распространенные горные
породы (грунты) в строительных котловинах и карьерах;
-
Составлять
техническое
задание
на
производство
инженерно-геологических изысканий;
в
своей
Профессионально воспринимать и правильно использовать
работе
инженерно-геологическую
информацию
в
существующих нормативных документах (СНиП, ГОСТ, СП) и
справочных руководствах.
1.2 Краткая характеристика дисциплины и ее
фундаментальные основы.
В
дисциплине
«Инженерная
геология»
закладываются
фундаментальные знания по геологическому строению земной коры,
геологическим процессам на поверхности земли, основным типам грунтов и
горных пород. Дисциплина «Инженерная геология» является наукой о
геологической среде, ее рациональном использовании и охране. Под
геологической средой понимается верхняя часть литосферы, в пределах
которой осуществляется хозяйственная деятельность человека. В состав
геологической среды как многокомпонентной динамической системы входят
рельеф, горные породы, рассматриваемые как грунты, подземные воды, газы
микроорганизмы. Геологическая среда воспринимает основной объем
техногенной нагрузки.
1.3.
Место дисциплины в учебном процессе и
основополагающие интеграционные связи с другими
дисциплинами учебного плана.
Дисциплина «Инженерная геология», являющаяся отраслью геологии,
несомненно является одной из ведущих дисциплин, решающая инженерностроительные задачи. Основой для усвоения вопросов программы являются
знания,
полученные
в
ходе
изучения
физики,
географии,
химии,
теоретической механики, сопротивления материалов.
1.4. Связь с предшествующими дисциплинами
Дисциплина «Инженерная геология» базируется на знании студентами
таких предметов, как физика, химия, география, математика. Геология а
также на элементарных
навыках в пространственном воображении,
приобретенных в ходе изучения начертательной геометрии.
Основы инженерной геологии являются базовой геологической
дисциплиной для студентов технической специальности (направления)
«Нефтегазовое дело» и связаны с дисциплинами «Геология», «Геология
нефти и газа», «Химия», «Физика», «Математика».
1.5. Связь с последующими дисциплинами.
На
изучение
дисциплины
«Инженерная
геология»
базируются
следующие дисциплины: «Геология нефти и газа», «Техника и технология
бурения нефтяных и газовых скважин», «Техника и технология добычи и
подготовки нефти и газа», «Экология нефтегазовой промышленности»,
выпускная квалификационная работа.
(зачет, экзамен)
Лекции
Практические
Лабораторные
неделю
Лекции
(ОФО
8)
Количество часов в
Всего
8
60
42
28
14
18
зачет
2
1
-
60
10
4
6
50
зачет
-
-
-
Лабораторные
(семин.)
Практические
Аудиторные
Общий объем
Номер семестра
Учебные занятия
Форма итоговой аттестации
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
СРС
(ЗФО)
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных
занятий
№ по
порядку
1
1
Раздел, тема учебного курса, содержание Количество
лекции
часов ОФО
2
3
Раздел 1. Введение в дисциплину «
Инженерная
геология».
Основы
инженерной геологии
Тема 1.1. Элементы общей геологии и
геоморфологии.
1.1.1. Происхождение, форма и строение
2ч.
Земли. Геосферы: Ядро Земли, мантия –
нижняя
и
верхняя;
астеносфера,
литосфера,
земная
кора.
Внешние
геосферы:
гидросфера,
атмосфера,
Количество
часов ЗФО
4
2ч.
2
3
4
5
6
биосфера.
1.1.2. Горные породы и минералы.
Структура,
химический
состав
и
физические
свойства
минералов.
Классификация
минералов
по
химическому составу. Горные породы:
магматические
интрузивные,
магматические эффузивные, осадочные,
метаморфические. Выветривание горных
пород.
1.1.3. Геохронология. Относительный и
абсолютный возраст горных пород.
Геохронологическая
шкала.
Тектонические движения земной коры.
Понятие об основных тектонических
структурах.
Типы
тектонических
движений. Тектоника литосферных плит.
Геологические карты и разрезы.
Тема 1.2. Элементы геоморфологии.
1.2.1. Общие сведения о геоморфологии.
Происхождение
форм
рельефа.
Эндогенный,
экзогенный
и
аккумулятивный
формы
рельефа.
Значение геоморфологии в инженерной
геологии.
Раздел 2. Основы грунтоведения.
Тема
2.1.
Предмет
и
задачи
грунтоведения.
Состав
и
строение
грунтов.
2.1.1. Грунт как многокомпонентная
динамическая
система.
Твердая
компонента
грунта:
минеральный,
химический и гранулометрический состав.
Жидкая компонента. Виды воды в
грунтах. Газовая компонента грунтов.
Биотическая (живая) компонента грунта.
Текстура, структура и структурные связи в
грунтах.
Тема 2.2. Физико-механические свойства
грунтов.
2.2.1. Физические свойства грунтов.
Влажность природная W; % или доли ед.
Плотность р, кг/см3; плотность сухого
грунта pd; пористость грунта n;
2ч.
2ч.
2ч.
2ч.
2ч.
2ч.
7
коэффициент водонасыщения Sr.
2.2.1. Механические свойства грунтов.
Деформационные
характеристики
грунтов:
сжимаемость
грунтов;
коэффициент
сжимаемости
или
уплотнения а; модуль общей деформации
Е; модуль осадки ер. Прочностные
характеристики грунтов. Сопротивление
грунтов сдвигу τ.
Раздел 3. Классификация грунтов в
строительстве. Осадка сооружений и
трубопроводов. Устойчивость грунтов и
сооружений.
Тема 3.1. Классификация грунтов.
Классы грунтов. Реологические свойства
грунтов.
2ч.
8
3.1.1.
Классификация
грунтов
в
строительстве по ГОСТ 25100-95. Класс
природных скальных грунтов: скальные
грунты,
полускальные
грунты;
коэффициент
выветриваемости
Kwr,
коэффициент
размягчаемости
Ksop.
Оценка
трещиноватости
скальных
грунтов.
2ч.
9
3.1.2. Класс природных дисперсных
грунтов.
Характерные
особенности
дисперсных грунтов. Связные грунты.
Пластичность; граница текучести WL,
граница
раскатывания Wp,
число
пластичности
Ip.
Консистенция
глинистых
грунтов.
Липкость,
размокаемость, коррозионные свойства,
удельное электрическое сопротивление
грунта р. Несвязанные грунты. Песчаные
грунты. Степень плотности песков ID.
Прочность песчаных грунтов, угол
внутреннего трения φ0.
2ч.
10
3.1.3. Грунты особого состояния, состава
и свойств (специфические грунты).
Многолетнемерзлые грунты. Глубина
сезонного промерзания грунтов df.
Криолитозона. «Чаши» протаивания.
1ч.
11
3.1.4. Просадочные грунты. Величина
относительной деформации εsl. Лессовые
грунты.
Просадочность
лессовых
грунтов;
количественная
оценка
просадочности:
относительная
просадочность
εsl,
начальное
просадочное давление Рsl, начальная
просадочноя влажность Wsl.
1ч.
12
3.1.4.
Набухающие
грунты.
Относительное набухание грунта εsw;
давление набухания Рsw; влажность
набухания Wsw.
1ч.
13
3.1.5.
Органоминеральные
и
органические грунты: илы, сапропель,
торф. Засоленные грунты: суффозионные
осадки, солончаки, солонцы, такыры.
Степень засоленности Dsol; абсолютное и
относительное суффозионное сжатие Δhsf
и εsf; степень выщелачивания солей β;
начальное
давление
суффозионного
сжатия Рsf. Строительство на засоленных
грунтах.
1ч.
14
3.1.6.
Элювиальные
грунты.
Количественная
оценка
степени
выветрелости и свойств. Сопротивление
одноосному сжатию Rc, коэффициент
выветрелости
Kwr,
коэффициент
размягчаемости
Ksop,
коэффициент
скорости
выветривания
Kсв.
Гранулометрический
состав,
просадочность,
набухание,
растворимость.
1ч.
15
3.1.7. Техногенные грунты: природные,
антропогенные.
Антропогенные
образования: промышленные отходы,
бытовые отходы, культурны слои.
Строительство на техногенных грунтах.
1ч.
Раздел 4. Вода в земной коре.
Тема 4.1. Круговорот воды в природе и
интенсивность водообмена подземных
вод.
16
17
18
19
2.1.1. Круговорот воды в природе.
Происхождение
подземных
вод.
Водные свойства горных пород.
Водоотдача: коэффициент водоотдачи
μ,
дефицит
насыщения
μн,
коэффициент фильтрации Кф.
2.1.2. Физические свойства и химический
состав подземных вод. Температура,
плотность
воды,
вязкость,
электропроводность,
радиоактивность.
Химические свойства: ионно-солевой
состав, общая минерализация, сухой
остаток, общая жесткость, карбонатная
жесткость. Газы в подземных водах.
Виды химических анализов воды и
формы их выражения. Оценка качества
питьевых вод. Агрессивность подземных
вод к строительным конструкциям.
2.1.3. Классификация подземных вод:
хозяйственно-питьевые
воды,
технические воды, промышленные воды,
минеральные и термальные воды.
Классификация подземных вод по
условиям
залегания:
верховодка,
грунтовые и межпластовые воды,
трещинные, карстовые, воды районов
многолетней мерзлоты.
2.1.4. Общие понятия о движении
подземных
вод.
Закон
Дарси.
Фильтрационные параметры горных
пород
и
водоносных
пластов.
Коэффициент фильтрации. Коэффициент
водопроводимости.
Коэффициент
пьезопроводности.
Расход
плоского
потока подземных вод. Приток воды к
водозаборным
сооружениям,
строительным котловинам и дренажным
устройствам. Режим и баланс подземных
вод.
ИТОГО
1ч.
1ч.
1ч.
1ч.
28ч.
4ч.
3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование, содержание
и объём в часах
Номер
занятия
1
1
2
3
4
5
6
Наименование темы
практического (семинарского)
занятия
2
Происхождение,
форма
и
строение Земли. Внешние и
внутренние
геосферы:
ядро
Земли, мантия, астеносфера,
литосфера,
земная
кора,
гидросфера,
атмосфера,
биосфера.
Минералы и горные породы.
Структура, химический состав и
физические свойства минералов.
Классификация
минералов
характеристика горных пород.
Тектонические движения земной
коры и их характеристика.
Геологические карты и разрезы.
Общие
сведения
о
геоморфологии. Происхождение
форм
рельефа.
Значение
геоморфологии в инженерной
геологии.
Грунт как многокомпонентная
динамичная система. Твердая,
жидкая, газовая и биотическая
компоненты грунта. Физикомеханические свойства грунтов.
Классификация
грунтов
в
строительстве. Классы грунтов.
Класс
природных
скальных
грунтов;
класс
природных
дисперсных грунтов. Связные и
несвязные грунты.
Раздел,
тема
Объем
часов
ОФО
4
2ч.
Объем
часов
ЗФО
5
1ч.
Раздел 1,
тема 1.1.
1ч.
1ч.
Раздел 1,
тема 1.1.
1ч.
1ч.
Раздел 1,
тема 1.1.
1ч.
1ч.
Раздел 2,
тема 2.1.,
тема 2.2.
1ч.
1ч.
Раздел 3,
тема 3.1.
1ч.
1ч.
3
Раздел 1,
тема 1.1.
7
Грунты
особого
состояния, Раздел 3,
состава
и
свойств тема 3.1.
(специфические
грунты).
Многолетнемерзлые
грунты.
Просадочные
грунты.
Набухающие
грунты.
Органоминеральные
и
органические грунты. Засоленые
грунты. Техногенные грунты.
2ч.
8
Физические
свойства
и
химический состав подземных
вод. Температура, плотность,
вязкость,
радиоактивность.
Ионно-солевой состав, общая
минерализация, сухой остаток,
общая и карбонатная жесткость,
газы в подземных водах.
Характеристика основных типов
под земных вод по условиям
залегания.
Верховодка,
грунтовые воды, межпластовые
подземные воды. Артезианские
воды
и
бассейны.
Карты
поверхности
грунтовых
вод
(карты гидроизогипс). Карты
пьезометрической поверхности
напорных
вод
(карты
гидроизопьез).
Агрессивность подземных вод к
строительными
конструкциям.
Агрессивное действие вод на
металлы (коррозия металлов).
ИТОГО
Раздел 4,
тема 4.1.
1ч.
Раздел 4,
тема 4.1.
2ч.
Раздел 4,
тема 4.1.
2ч.
9
10
14ч.
6ч.
3.3. Лабораторные занятия, их наименования и объём в часах
Учебным планом не предусмотрены.
3.4. Самостоятельная работа студентов. Разделы, темы, перечень
примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной
работы. Сроки выполнения, объём в часах
3.
Разделы и темы рабочей
программы
Перечень домашних
Сроки
заданий и других выполнения
вопросов для
, месяц, год
самостоятельного
изучения
1
2
3
Раздел 1, тема 1.1. Общая Составление плана- По графику
геология и геоморфология. конспекта
Термины и определения.
Строение Земли и
геосферы. Причины
неоднородного
химического состава и
физических свойств
геосфер. Земная кора и ее
мощность в различных
участках.
Раздел 1, тема 1.1. Горные Составление плана- По графику
породы и минералы.
конспекта
Структура, химический
состав и классификация
минералов. Основы
разделения магматических
и осадочных горных пород,
их классификация.
Метаморфизм,
метаморфические горные
породы.
Раздел 1,
Составление плана- По графику
Тема 1.2. Основы
конспекта
геоморфологии. Дать
характеристику
эндогенных, экзогенных и
аккумулятивных форм
рельефа. Значения
Объем
часов
ОФО
Объем
часов
ЗФО
4
2ч.
5
6ч.
2ч.
6ч.
2ч.
6ч.
геоморфологии в
инженерной геологии.
Раздел 2,
Тема 2.1. Предмет и задачи
грунтоведения, состав и
строение грунтов.
Охарактеризовать
компоненты грунта:
твердую, жидкую, газовую,
биотическую, текстурноструктурные особенности
и связи.
Раздел 2, тема 2.2. Физикомеханические свойства
грунтов. Определения:
влажность природная,
плотность. Плотность
сухого грунта, пористость
грунта, коэффициент
водонасыщения,
сжимаемость,
коэффициент уплотнения,
модуль осадки.
Раздел 3,
Тема 3.1 Дать
классификацию грунтов на
основе ГОСТ 25100-95.
Охарактеризовать
следующие классы
грунтов: класс природных
скальных грунтов,
природных дисперсных
грунтов, грунты особого
состояния, состава и
свойств, просадочных
грунтов, набухающих
грунтов, техногенных
грунтов.
Раздел 4, тема 4.1.
Круговорот воды в
природе и водообмен
подземных вод. Водные
свойства горных пород:
коэффициент водоотдачи,
Составление
конспекта
плана- По графику
2ч.
6ч.
Составление
конспекта
плана- По графику
2ч.
6ч.
Составление
конспекта
плана- По графику
2ч.
5ч.
Составление
конспекта
плана- По графику
2ч.
5ч.
дефицит насыщения,
коэффициент фильтрации.
Физические и химические
свойства подземных вод.
Раздел 4, тема 4.1. Условия Составление
залегания подземных вод. конспекта
Охарактеризовать
верховодку, грунтовые
воды, межпластовые
напорные (артезианские) и
безнапорные воды.
Объяснить карты
поверхности грунтовых
вод (карты гидроизогипс) и
карты пьезометрической
поверхности напорных вод
(карты гидроизопьез).
Раздел 4,
Составление
Тема 4.1. Агрессивность
конспекта
подземных вод к
строительным
конструкциям.
Агрессивность действия
вод на металлы (коррозия
металлов)
ИТОГО
плана- По графику
2ч.
5ч.
плана- По графику
2ч.
5ч.
18ч.
50ч.
3.5. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость,
примерная тематика
Учебным планом не предусмотрен.
3.6. Примерный перечень вопросов к зачёту по всему курсу
1. Инженерная геология как наука о рациональном использовании
и охране геологической среды.
2. Понятие об основных тектонических структурах земной коры.
3. Типы тектонических движений.
4. Происхождение форм рельефа.
5. Морфология и морфометрия рельефа.
6. Значение геоморфологии в инженерной геологии.
7. Грунт как многокомпонетная динамичная система.
8. Твердая компонента грунта. Минеральный, химический и
гранулометрический состав.
9. Жидкая компонента грунта. Виды воды в грунтах.
10. Газовая компонента грунтов.
11. Биотическая (живая) компонента грунта.
12. Текстура, структура и структурные связи в грунтах.
13. Физические свойства грунтов.
14. Плотность частиц грунта.
15. Влажность природная W грунтов.
16. Плотность грунта р, плотность сухого грунта pd.
17. Пористость грунта п.
18. Коэффициент пористости е.
19. Коэффициент водонасыщения.
20. Деформационные характеристики грунтов. Сжимаемость грунтов.
21. Коэффициент сжимаемости или уплотнения а.
22. Модуль общей деформации Е. Модуль осадки ер.
23. Прочность грунта.
24.Классификация грунтов в строительстве по ГОСТ 25100-95.
25. Класс природных скальных грунтов.
26. Класс природных дисперсных грунтов.
27. Связные грунты. Пластичность, граница текучести W1, граница
раскатывания Wp, число пластичности Jp.
28. Консистенция, показатель текучести (консистенции) J1.
29.Липкость, размокаемость.
30. Коррозионные свойства грунта. Удельное электрическое сопротивление
грунта р.
31. Несвязные грунты.
32. Прочность песчаных грунтов.
33.Крупнообломочный грунт.
34. Многолетнемерзлые грунты.
35. Особенности строения, состава и свойств многолетнемерзлых грунтов.
36. Многолетняя мерзлота.
37. Просадочные грунты.
38.Лессовые грунты.
4. Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная и дополнительная литература
Основная литература
1. Ананьев В.П. Инженерная геология : учебник для студентов вузов /
В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. - М. : Высшая школа, 2009. - 575 с.
2. Передельский Л.В. Инженерная геология: учебник/ Л.В.
Передельский, О.Е. Прихлдченко. – Ростов н/Д: Феникс, 2006, 448 с.
Дополнительная литература
3. Ананьев В.П. Инженерная геология : учебник для студентов вузов /
В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. - М. : Высшая школа, 2007. - 575 с.
4. Коршак А.А. Основы нефтегазового дела: учебник / А.А. Коршак,
А.М. Шаммазов. - Уфа : ДизайнПолиграфСервис, 2007. - 528 с.
4.2. Перечень методических указаний к проведению учебных занятий и
самостоятельной работы студентов
4.3. Перечень методических указаний к лабораторным занятиям
4.4. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ,
диафильмов, кино- и телефильмов, мультимедиа и т.п.
4.5. Раздаточный материал – не имеется.
Дополнения и изменения в рабочей программе
за _____________/__________ учебный год
В рабочую программу ______________________________________________
(наименование дисциплины)
для специальности ___________130500________________________________
(номер специальности)
вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры сервиса
транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный
транспорт)______________________________________________________________________
(наименование кафедры)
«______ »_________________200__г.
Заведующий кафедрой
_________
(подпись)
__Меретуков М.А.
(Ф.И.О)