Основная геология

  Абсолютная скорость течения льда колеблется от 0,25 мм/час до 1,25 м/час. Но лёд реагирует на мгновенные напряжения как твёрдое хрупкое тело. Поэтому в толще льда часты трещины, особенно в верхней части. Среди них различают поперечные и продольные. Поперечные трещины возникают вследствие трения льда о склоны. Располагаются по краям ледника, направлены косо к берегу и вниз по течению. Продольные трещины возникают в местах расширения ледниковой долины и растекания льда. Особенно густые они на конце языка, в виде веера.

  Лёд в леднике расходуется путём таяния (абляция) и меньше - путём прямого испарения в атмосферу. Таяние происходит в основном с поверхности, но частично и у дна под действием давления, которое сильно понижает точку плавления льда. Так, при давлении 2200 кг/см2 лёд может таять даже при температуре - 22°С. Образующиеся талые воды стекают по поверхности ледника, проникают в трещины, движутся на глубине вдоль них, по каналам, протаянным в толще льда. Нередко такие подлёдные и внутрилёдные воды находятся под значительным гидростатическим давлением, иногда выбрасываются из трещины в виде фонтанов. Во льду талые воды могут образовывать резервуары, или карманы с значительными объёмами воды. Так, в 1892 году в Альпах возник карман, содержавший 100 тыс. кубометров воды. Карман внезапно прорвался, вода ринулась с высоты 3000 м, было снесено 2 селения. Главная форма расхода льда в ледниках, спускающихся в море - обламывание глыб (айсбергов), уносимых течениями.

Типы  ледников и оледенения.

Ледники в настоящее время покрывают  площадь в 16199 тыс. км2, или около 11% поверхности суши. Из них:

Гренландский  ледниковый щит - 1803 тыс. км2. 

Остальные ледники Арктики - 279 тыс. км2. 

Все горные ледники вне Арктики и Антарктики - 217 тыс. км2. 

Антарктида - 13900 тыс. км2. 

  Особенности и морфология ледников зависят от рельефа, условий питания, стадии их развития. Различают несколько морфологических типов ледников и, в свою очередь, типов оледенений. Прежде всего, это горные и материковые оледенения.

  Горные оледенения развиваются в горах выше снеговой линии. Встречаются на всех широтах. Могут слагаться из ледников различных типов, что зависит от высоты гор, площади питания ледника, характера рельефа.

  Неполно развитые ледники, почти лишённые языка и практически состоящие из одного фирнового бассейна, так и называются фирновыми (каровыми).

  К ним близки висячие ледники, имеющие небольшой язык, выходящий из фирнового бассейна, но не доходящий до дна долины. Поскольку они характерны для горных стран со слабым развитием оледенения, в частности, для Пиренеев, такой тип ледника называется пиренейским.

  Более крупные ледники, достигающие в длину десятков километров, обладающие хорошо выраженной областью питания, длинными языками, занимающими дно долины, называют долинными ледниками, или ледниками альпийского типа (Альпы, Кавказ и др.).

  В высоких горах с глубокими узкими долинами, острыми пиками условия для образования больших фирновых полей отсутствуют. Снег со склонов сразу скатывается на дно долин, превращаясь здесь в лёд. Подобные безфирновые долинные ледники, как и тип оледенения, называются памирскими.

  При мощном оледенении и низкой снеговой границе языки соседних долинных ледников могут выходить на поверхность прилегающей равнины, сливаясь при этом и образуя сплошной ледниковый покров. По леднику Маляспина в районе залива Якутат на Аляске (площадью около 3800 км2) этот тип называется маляспинским типом ледников подножий.

  Для высоких широт характерен скандинавский тип оледенения, когда из развившегося на высоких горных плато обширного фирнового поля площадью в сотни и тысячи км2 в разные стороны отходят многочисленные короткие ледниковые языки долинных ледников. Примером может служить массив Юстедаль (юг Норвегии) площадью 943 км2 (площадь главного ледяного щита около 640 км2). Этот тип является переходным к материковому.

  Материковые оледенения развиты в полярных странах, где снеговая граница проходит на уровне моря или чуть выше него, поэтому лёд и фирн формируются даже на поверхности низменных равнин. Льды мощной толщей одевают обширнейшие пространства, даже континенты. В настоящее время в чистом виде материковое оледенение существует только в Гренландии и Антарктиде. Площади этих ледниковых щитов указаны выше; мощность в центре гренландского ледникового покрова достигает 3400 м, антарктического - в среднем 2-4 км.

  В ледниковых щитах Гренландии и Антарктиды сосредоточены огромные запасы пресной воды. Если бы в результате потепления климата весь материковый лёд растаял, уровень Мирового океана повысился бы на 66,3 м.

5.Поглотительная  способность почв.

  Поглотительная способность почв обусловлена физическими свойствами и химическим составом почвенного поглощающего комплекса (ППК), а также рядом протекающих в почве процессов. Выделяют следующие формы поглотительной способности почв: биологическую, механическую, физическую, химическую и физико - химическую (К. К. Гедройц).

  Биологическое поглощение - способность почвенных микроорганизмов и растений усваивать из почвы и воздуха различные вещества и переводить их в органические соединения своего тела. Благодаря биологическому поглощению в почве аккумулируются элементы зольной и азотной пищи. Она обогащается органическим веществом.

  Механическое поглощение обусловлено наличием в почве тонких пор, которые способны задерживать взвешенные в воде частицы. Почвы тяжелые, богатые гумусом, или плотные лучше задерживают взмученные частицы, чем почвы песчаные, содержащие мало органического вещества, или рыхлые.

  В основе физического поглощения лежит свойство почвенных частиц, обладающих свободной поверхностной энергией, адсорбировать на поверхности различные вещества (газы, пары и растворенные соединения). Почва адсорбирует многие вещества в виде молекул, этот вид поглощения называют молекулярной, или аполярной, адсорбцией. Физическое поглощение почвы зависит от количества в ней коллоидов, илистой и пылеватой фракций.

  Химическое поглощение связано с тем, что находящиеся в почвенном растворе вещества могут химически взаимодействовать друг с другом или с твердой фазой почвы. В результате образуются труднорастворимые или нерастворимые в воде соединения, которые, выпадая в осадок, закрепляются в почве. Такое явление наблюдается при внесении в почву суперфосфата Са(Н4PO4)2. Химическое поглощение ионов фосфорной кислоты почвами возрастает в следующем ряду: черноземы сероземыдерново - подзолистые красноземы.

  Физико - химическое, или обменное, поглощение - способность почвы поглощать из раствора ионы различных диссоциированных веществ. Поскольку в почве преобладают отрицательно заряженные коллоидные частицы, она будет поглощать из раствора преимущественно катионы. Однако в почве находится немного и положительно заряженных коллоидов, которые определяют ее способность поглощать, хотя и в незначительном количестве, из раствора различные анионы.

  Поглощаемые катионы входят в компенсирующий слой ионов и прочно удерживаются на поверхности коллоидных частиц. Одновременно в раствор из почвы выделяются другие катионы. Отсюда этот вид поглощения получил название обменной поглотительной способности.

  Сумма катионов, входящих в почвенный поглощающий комплекс и способных к обмену, называется емкостью поглощения. Она выражается в миллиграмм - эквивалентах на 100 г почвы (мг - экв на 100 г). Емкость поглощения у различных почв неодинакова и зависит от состава и свойств коллоидов. В легких почвах она составляет 5 - 10 мг - экв, а в черноземах может достигать 50 - 70 мг - экв.

  По составу поглощенных катионов почвы подразделяют на насыщенные и ненасыщенные основаниями. К насыщенным основаниями относятся почвы, в поглощающем комплексе которых преобладают ионы Са2+ и Mg2+ и отсутствуют ионы H+ и Al3+. К ненасыщенным основаниями относят почвы, которые в поглощенном состоянии наряду с ионами Са2+ и Mg2+ содержат ионы H+ и Al3+ (подзолистые, дерново - подзолистые, красноземы).

6.Главнейшие минералы, входящие в состав грунта.

   Минеральный состав оказывает весьма значительное влияние па степень устойчивости грунта в инженерных сооружениях. Он резко изменяется в зависимости  от исходного состава горной породы, степени ее дробления, условий формирования и залегания. Крупнообломочные грунты сложены обломками наиболее стойких  и прочных горных пород, состоящих  обычно из групп минералов. С увеличением  степени раздробленности частицы  грунта оказываются состоящими из отдельных стойких минералов, например кварца. Преобладание кварца наиболее характерно для песчаных грунтов. В глинистых грунтах минеральный состав существенно изменяется. Наряду с минералами, указанными в ~ 6 и 7, при дальнейшем увеличении степени раздроблейности в наиболее тонкой, глинистой, части грунтов накапливаются вторичные, так называемые глинистые минералы.

  Глинистые минералы представляют собой продукт химического изменения первичных минералов: полевых шпатов, слюд и др. Они придают грунтам совершенно новые физико-механические свойства.

  Особо следует остановиться на глинистых  минералах высокой степени раздробленности (размер частиц глинистых минералов  обычно не превышает 0,001 мм), которые  играют большую роль в различных  свойствах и поведении глинистых  грунтов. По совокупности признаков  многочисленные глинистые (коллоиднодисперсные) минералы разделяют на три основные группы: 1) каолинита, 2) гидрослюд и 3) монтмориллонита.

  Каолинит — относительно стойкий минерал, содержащийся в довольно большом количестве во многих глинистых грунтах. По сравнению с другими глинистыми минералами каолинит обладает небольшой набухаемостью при смачивании водой и малой способностью к поглощению (адсорбции на поверхности) различных веществ.

  Монтмориллонит в отличие от каолинита характеризуется более высокой дисперсностью (раздробленностью) частиц, чрезвычайно большой пластичностью и способностью в 10 — 20 раз увеличивать объем при увлажнении, а также рядом других особенностей. Наличие в грунтах большого количества монтмориллонита (например, в солонцеватых грунтах) придает им при увлажнении резко выраженные отрицательные свойства: чрезмерную липкость, сильное набухание и отсюда быструю потерю несущей способности. Размеры минералов монтмориллонита крайне незначительные и, как правило, не превышают одного микрометра.

  Гидослюды по своим свойствам занимают промежуточное положение между каолинитом и монтмориллонитом.

   Водорастворимые минералы. К водорастворимым минералам относятся гипс, галит, сильвии. Гипс характеризуется сравнительно небольшой растворимостью, галит и сильвии — легкорастворимые в воде минералы и поэтому встречаются в грунтах в зоне сухого и жаркого климата. 

7.Обследование грунтов вдоль трассы в целях устройства земляного полотна. 

  Основные  шурфы и скважины закладываются  на наиболее характерных элементах  рельефа (на водораздельных плато, склонах, гребнях холмов или, наоборот, в низинах). Шурфами  вскрываются почвенный  слой и подстилающая его материнская  порода.

  Для установления границ распространения  отдельных разновидностей почв и грунтов вместо глубоких основных шурфов закладывают мелкие выработки, называемые пикопками при глубине их до 0,5 м и по л у ш у р ф а м и — при глубине до 1 м.

  Количество  шурфов, полушурфов и прикопок может колебаться в широких пределах и зависит как от масштаба проводимых работ, так и от рельефа, гидрогеологических условий местности и других факторов. В среднем при подробных изысканиях один глубокий шурф на 0,5 — 1км и прикопку на 0,25 — 0,5 км.

  В равнинной местности при отсутствии ярко выраженного микрорельефа глубокий шурф и прикопка достаточны для характеристики почвенно-грунтовых условий на значительной территории.

   В местности с широковолнистым рельефом, ровными пологими склонами шурф, заложенный в середине склона, будет характеризовать средние грунтовые условия всего склона. Правильность этой характеристики проверяют путем заложения прикопок в верхней и нижней частях склона.

  При холмистом рельефе обычно основной глубокий шурф закладывают на вершине  холма, другой глубокий шурф — на пологом  склоне. На противоположной части  склона делается прикопка.

  В котловинах или широких ложбинах между холмами основной шурф закладывают  на дне понижения, а на склонах  делают прикопки.

  В случае прохождения трассы на местности  с развитым микрорельефом основные шурфы закладываются по основным элементам микрорельефа.

   Прежде  чем приступить к изучению шурфа, вертикальную стенку, подлежащую осмотру, зачищают лопатой. Внимательно осматривая вертикальную стенку шурфа по внешним  признакам — окраске, плотности, структуре и т. п., — выделяют отдельные  слои или почвенные горизонты. Затем  приступают к послойным описаниям  шурфа, обращая внимание на следующие  характеристики: мощность слоя, цвет, гранулометрический состав, структуру, влажность, сложение, плотность, содержание органических примесей и др.