Материал: госы по билетам

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) — это разновидность масс-спектрометрии, отличающаяся высокой чувствительностью и способностью определять ряд металлов и нескольких неметаллов в концентрациях до 10⁻¹⁰%, т.е. одну частицу из 10¹². Метод основан на использовании индуктивно-связанной плазмы в качестве источника ионови масс-спектрометра для их разделения и детектирования. ИСП-МС также позволяет проводить изотопный анализ выбранного иона.

3. Структура инженерно-геологических знаний. История развития инженерной геологии. Выдающиеся ученые инженеры-геологи. (61)

Структура инженерной геологии в отношении ее научных направлений сложилась исторически и рассматривается как состоящая из нескольких подсистем. Из определения инженерной геологии вытекают три основных научных направления этой науки:

• грунтоведение (грунты и грунтовые толщи, составляющие верхние горизонты земной коры),

• инженерная геодинамика (динамика верхних горизонтов земной коры)

• и региональная инженерная геология (региональные особенности верхних горизонтов земной коры).

• а — общее грунтоведение;

• б — общая инженерная геодинамика;

• в — общая региональная инженерная геология;

• г — геодинамическое грунтоведение;

• д — региональная инженерная геодинамика;

е — региональное грунтоведение

Каждое из этих научных направлений представляет собой определенную систему научных инженерно-геологических понятий и знаний, характеризующихся своими предметом и объектом исследования.

В истории развития инженерной геологии выделяются её предыстория и три этапа. Главный итог первого из них (1920—1940-е годы) — становление инженерной геологии как науки в объёме грунтоведения, инженерной геодинамики (в современном её понимании) и методики инженерно-геологических исследований (именно два последних направления в 1920—1930-х годах объединялись под названием инженерной геологии).

Второй этап (1940—1980-е годы) завершился оформлением содержания инженерной геологии в составе трех научных направлений — грунтоведения, инженерной геодинамики и региональной инженерной геологии, формированием всех прикладных её разделов, позволившим обеспечить инженерно-геологической информацией проектирование, сооружение и эксплуатацию всех народнохозяйственных комплексов страны и создать уникальное 8-томное произведение «Инженерная геология СССР».

Третий этап (1980-е годы — наст.время) — время превращения инженерной геологии в зрелую науку с достаточно совершенным теоретическим базисом и разработанным аппаратурно-методическим комплексом для проведения исследований и изысканий, перехода к изучению инженерно-геологических условий Земли в целом

В России, при строительстве железных дорог, известнейшие геологи того времени - И.В.Мушкетов, В.А.Обручев, А.В.Павлов, привлекались для консультаций. В 1903г. А.В.Павлов опубликовал работу «Оползни Симбирского и Саратовского Поволжья», которую можно рассматривать как первую крупную инженерно-геологическую монографию.

Одним из основоположников инженерной геологии является академик Ф.П.Саваренский (1881-1946), который считал, что инженерная геология должна «изучать геологические процессы и физико-технические свойства горных пород, определяющие условия возведения сооружений и направление инженерно-геологических мероприятий по обеспечению устойчивости земляных масс».

В 1929 году была открыта кафедра инженерной геологии в ЛГИ, в 1932г. - в МГРИ, в 1938 году в МГУ.

В 1937 году в свет вышли книги Ф.П.Саваренского «Инженерная геология» и «Методика инженерно-геологических исследований для гидротехнического строительства» (М.П.Семенов, Н.И.Бендиман, М.М.Гришин), которые окончательно закрепили представление об инженерной геологии, как новой отрасли геологической науки.

Большое значение для развития инженерной геологии имели работы Ф.П.Саваренского, И.В.Попова, Н.Н.Маслова, В.А.Приклонского, Н.В.Коломенского, Е.М.Сергеева и других ученых, принимавших участие в широко поставленных изысканиях и исследованиях под строительство ГЭС на Волге, впервые сооружаемых на глинистых грунтах, по трассе канала Москва-Волга и других грандиозных строек социализма.

После войны инженерная геология интенсивно развивалась в связи с освоением новых районов, строительством ГЭС на Волге, сибирских реках, а затем с началом освоения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции и строительством БАМа.

В 1968 году вышла в свет инженерно-геологическая карта СССР под редакцией М.В.Чуринова. В 1976-1977 годах была опубликована сводная работа «Инженерная геология СССР»в 8 томах, в подготовке которой приняли участие практически все инженеры-геологи СССР. В 1991-1992 годах вышли первые тома второго обновленного издания «Инженерная геология СССР»

4. Количественная оценка развития современных геологических процессов и явлений (62)

Для успешного и полного решения проблем и задач инженерной геодинамики инженерно-геологическая оценка геологических процессов и явлений должна включать в себя следующее:

• изучение причин, условий, факторов и закономерностей развития процесса;

• определение типов, масштабов процесса, механизма;

• разработку, составление инженерно-геологической классификации процессов иявлений;

• количественную оценку интенсивности и активности развития процесса;

• установление взаимосвязи процессов и различных видов воздействия человека на территории;

• составление прогнозов возникновения и развития процессов как при естественном их развитии, так и с учетом деятельности человека;

• обоснование, разработку мероприятий по борьбе с неблагоприятным влиянием процессов на природу, деятельность и жизнь человека.

В настоящее время вопрос количественной оценки развития процессов активно разрабатывается многими исследователями. Но чаще всего определяется так называемый коэффициент пораженности территории процессами, определяемый как показатель 5 табл. 7. Данный показатель может определяться по результатам экспериментальных наблюдений, натурных измерений, либо по картографическому материалу. По показателям пораженности территории процессами составляются карты интенсивности развития геологических процессов, которые используются для размещения строительства и прогнозирования дальнейшего развития процессов.

Наиболее удачная классификация территорий по пораженности ее экзогенными геологическими процессами разработана и предложена для практического использования Шеко А.И. и Кюнтцелем В.В. (табл. 7).

Таблица 7

Категории территорий по пораженности экзогенными геологическими процессами

Эта классификация в настоящее время используется при составлении карт инженерно-геологического районирования территорий интенсивности развития геологических процессов.

Кроме перечисленных показателей, при характеристике процессов необходимо определять морфометрические показатели (размеры), скорость размыва, движения и другие частные характеристики.

Экзаменационный билет № 12

1. Основные принципы схематизации гидрогеологических условий. Краевые условия. Гидродинамический метод оценки эксплуатационных запасов подземных вод. (23)

Схематизация (построение гидродинамической схемы)

При схематизации решаются следующие основные задачи:

1.Выделение границ области фильтрации и определение гидродинамических условий на этих границах;

2. Оценка характера режима подземных вод;

3. Характеристика внутреннего строения области фильтрации.

Переход от фильтрационной схемы к расчетной представляет собой выбор модели, наиболее полно отвечающей данным условиям.

При выборе схемы необходимо знать:

1.Форму области фильтрации и характер ГУ в плане; 2. Построение области фильтрации в разрезе;

3.Условия питания и разгрузки в пределах области фильтрации (изолированный пласт или имеет дополнительные источники питания).

При построении расчетных схем рассматриваются краевые условия, включающие:

(ГУ) и их гидродинамическую роль. Для этого необходимо схематизировать геометрические очертания области фильтрации и при оценке ЭЗ учитывать влияние тех границ в плане, которые удовлетворяют условию R1,5(at), где: R - расстояние от водозабора до границы пласта, м; а – коэффициенты пьезо- или уровнепроводности, м²/сут; t - расчетный срок работы водозабора, сут.

ГУ I рода - существует на совершенной границе пласта с круп­ным водотоком. Это урез глубоких рек или канала, водохранилища, моря. Уровень воды на границе изменяется независимо от положения уровней внутри области фильтрации, при этом заранее известен за­кон изменения положения этого уровня во времени H=f(t). Это всегда открытая граница. В частном случае H(t) = const и ∆H(t) = 0, то есть условие постоянства уровня воды на границе во времени.

ГУ II рода характеризует величину расхода воды, идущей через границу, независимо от изменения уровней внутри области фильтра­ции, то есть Q=f(t). Примерами ГУ II рода являются: инфильтрацион- ное питание при глубоком залегании уровня воды, откачка воды на­сосом из скважины и т.п. Частный, но весьма распространенный слу­чай ГУ II рода - условие постоянного во времени расхода Q(t)=const, инфильтрации W(t)=const или ∆W(t)=0. На закрытой границе пласта (водоупор, выклинивание пласта, контакт с непроницаемой породой) выполняется условие Q=0. При отсутствии инфильтрационного пита­ния на уровне грунтовых вод (УГВ) существует условие W=0.

ГУ III рода характеризует величину расхода воды, идущей через границу, в зависимости от разности уровней на границе и в области фильтрации, т.е. Q =f(∆H). Примерами ГУ III являются: расход источ­ника, величина испарения с уровня грунтовых вод, водообмен между смежными водоносными горизонтами через разделяющий водоупор­ный слой под действием вертикального градиента фильтрации.

ГУ IV рода устанавливается на внутренних границах области фильтрации, обычно на границе неоднородного строения пласта. Это условие характеризует неразрывность потока, то есть равенство рас­ходов до и после прохождения потоком этой границы: Q₁ = Q₂.

Области фильтрации с граничными условиями первого, второго и третьего родов показаны на рисунке ниже.

Область фильтрации с ГУ IV и ГУ II

Нестационарные потоки помимо граничных условий характеризу­ются начальными условиями, которые представляют собой известное распределение уровней подземных вод внутри области фильтрации и на ее границах на начальный момент времени прогноза /=0. Обыч­но начальные условия представляют собой естественное положение уровней до начала работы инженерного сооружения.

Схематизированные гидрогеологические условия исследуемого участка могут быть представлены в виде следующих типовых расчетных схем: неограниченный пласт (природные границы находятся за пределами возможного их влияния на режим водозабора); полуограниченный, т.е. ограничен с одной стороны; ограниченный, т.е. режим работы водозабора находится под влиянием двух параллельных границ; пласт-круг; пласт-квадрант.

Гидродинамический аналитический метод. В основе метода лежит принцип «большого колодца». «Большой колодец» (количество скв.>5) – это фиктивная выработка радиусом R₀, эквивалентная по внутреннему фильтрационному сопротивлению взаимодействующим скважинам водозаборного сооружения. R₀ зависит от расположения в/з скв в плане.

Оценка эксплуатационных запасов гидродинамическим методом сводится к прогнозу изменения уровня подземных вод при заданном понижении в течение срока эксплуатации.

Решение задачи проводиться в следующей последовательности:

1. задается дебит одиночной скважины Q_c (исходя из опыта работ на заданном участке или в аналогичных геолого-гидрогеологических условиях);

2. определяется количество скважин в проектируемом водозаборе

3. определяется геометрическое расположение скважин;

4. рассчитывается понижение S_расч и сравнивается с допустимым (S_рас=S_скв. +S_вн. - радиус большого колодца)

Если S_доп. S_расч., то запасы считаются обеспеченными. Если S_доп.S_расч., то необходимо уменьшить нагрузку на 1 скважину и увеличить их количество и вновь провести расчеты при новых условиях.