1.Wiek wszechświata i ziemi. Wszechświat liczy 13.7 mld lat, a Ziemia liczy 4,5 mld lat. Najstarsze skały na Ziemi liczą 4,0 mld-występują na tarczy kanadyjskiej, jeszcze starsze-4,26-4,16 mld cyrkony znalezione w kwarcytach na kontynencie australijskim.
2.Budowa Ziemi. Skorupa kontynentalna-(głębokość 0-65 km, grubość średnia 40 km, stan skupienia stały, skład: krzemiany bogate w sód potas i glin) -budowa trójwarstwowa 35-49km pod górami do 70km. -warstwa osadowa (0-20km), -warstwa granitowo-metamorficzna złożona ze skał metamorficznych i magmowych q=2,7-2,9 Mg/m3, -warstwa bazaltowa złożona ze skał o właściwościach zbliżonych do bazaltów – q=3,3 Mg/m3, Skorupa oceaniczna: (głębokość 0-10 km, grubość średnia 7km, stan skupienia stały, skład:krzemiany bogate w wapń żelazo i magnez) -budowa trójwarstwowa(7-15km), -warstwa osadowa (0-kilka km.), -osadowo-wulkaniczna złożona z osadów oceanicznych, pokryw lawowych i żył skał wulkanicznych, -warstwa bazaltowa złożona ze skał o właściwościach zbliżonych do bazaltów-q=3,3Mg/m3, PŁASZCZ (głębokość do 2891km, grubość 2866km, stan skupienia stały i plastyczny, skład krzemiany magnezu i żelaza) JĄDRO ZEWNĘTRZNE (głębokość 2891-5149km, grubość 2258km, stan skupienia ciekły, skład: żelazo i nikiel, temperatura 3200°C) JĄDRO WEWNĘTRZNE (głębokość 5149-6371km, grubość 1222km, stan skupienia stały, skład: żelazo i nikiel, temperatura 4000-5500°C) Warstwa perydotytowi+skorupa=litosfera Pod litosferą znajduje się astenosfera. Litosfera+górny płaszcz=tektonosfera, bierze udział w procesach tektonicznych, tj. powstawanie łańcuchów górskich, pękanie i rozsuwanie się kontynentów, zderzeniem się ze sobą.
3.Rodzaje intruzji
Wdarcie się magmy, osadu lub plastycznej skały pomiędzy istniejące już skały.
Sille i lakolity-intruzje zgodne. Dajka-intruzja niezgodna. Sille-żyły pokładowe powstają przez wniknięcie między dwie warstwy skalne, Lakkolity-ciała magmowe w kształcie grzyba, Batolit-wielki masyw skał magmowych, najczęściej granitoidów.
4.Typy trzęsień ziemi.
TEKTONICZNE TRZĘSIENIA ZIEMI(90%). Większość trzęsień ziemi jest wynikiem nagłego ruchu bloków skalnych na granicach płyt litosferycznych. Subdukujące płyty przemieszczają się w nie w sposób ciągły ale skokowo.
ZAPADOWE TRZĘSIENIA ZIEMI(3%). Zapadanie stropów nad pustakami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się stropów jaskiń. Do zapadowych trzęsień zalicza się również tąpnięcia.
WULKANICZNE TRZĘSIENIA ZIEMI (7%) związane są z gwałtowną erupcją wulkanów eksplozywnych lub przemieszczaniem się magmy w skorupie ziemskiej.
5.Zlodowacenie IV na obszarze Polski.
Preglacjał (okres chłodny RÓŻCE, okres zimny OTWOCK) PLEJSTOCEN DOLNY: Zlodowacenie najstarsze (zlodowacenie NARWI) PLEJSTOCEN ŚRODKOWY: a) Zlodowacenie południowo-polskie (zlodowacenie NIDY, interglacjał małopolski, zlodowacenie SANU, interglacjał ferdynandowski, zlodowacenie WILGI) b) Zlodowacenie środkowo-polskie (zlodowacenie ODRY, interglacjał pilicy, zlodowacenie WARTY) PEJSTOCEN GÓRNY: Zlodowacenie północno-polskie (zlodowacenie TORUŃSKIE, interglacjał krastudzki, zlodowacenie WISŁY).
Ostatnie zlodowacenie-najmłodsze ze zlodowaceń plejstoceńskich. Mialo trwać od 115tys. lat temu do 11,7tys.lat. Poprzedza je interglacjał eemski, a po nim wystąpił holocen-interglacjał współczesny. Ostatnie zlodowacenie jest różnie nazywane, w zależności od regionów geograficznych: w północnej Europie Środkowej jest to zlodowacenie północnopolskie (zlodowacenie bałtyckie, Wisły lub Vistulian, Wisła, wisła),w systemie alpejskim-Wurm. Pod koniec zlodowacenie północnopolskiego (około 22tys.lat temu) lądolód skandynawski zajął tereny północnej Polski. Jego zasięg pokrywa się z południową granicą występowania jezior polodowcowych: północna Wielkopolska, Kujawy, Pojezierze Pomorskie i Pojezierze Mazurskie. Na obszarach zlodowaconych występują najlepiej wykształcone formy rzeźby polodowcowej, tzw. rzeźby młodo glacjalnej.
6.Warunki ujścia rzek deltowate i lejkowate.
Estuaria -(z łaciny estuarium=droga morska) lejkowate ujścia rzek do mórz i oceanów, uformowane w wyniku nałożenia się erozji i akumulacji rzecznej oraz akumulacji z oddziaływaniem prądów pływowych. W strefach ujść estuariowych deponowany jest z drobny materiał frakcji iłowej i pyłowej. Przypływy i odpływy działają erozyjnie, wydzierając w stronę morza akumulowany przez rzekę materiał i w związku z tym poszerzają ujście rzeki, jednocześnie uniemożliwiając utworzenie się delty z materiału akumulowanego z biegiem rzeki.
Ujścia typu deltowego-powstają w przypadku , gdy rzeka uchodzi do zbiornika wodnego (morza lub jeziora),który charakteryzuje się nieznacznymi wahaniami poziomu wody- w przeciwnym wypadku powstają estuaria. Silne prądy lub przypływy mogą unosić się z sobą na pełne morze nawet bardzo znaczne masy mułu, nanoszonego przez rzeki i w ten sposób nie dopuścić do tworzenia się delt. Toteż delty tworzą się przede wszystkim w płytkich zbiornikach wodnych, w jeziorach (Mały Staw), w morzach zamkniętych, pozbawionych przypływów i odpływów i silnych prądów, jak na przykład Morze Śródziemne i Morze Czarne, południowo-wschodnie części Morza Bałtyckiego, Zatoka Meksykańska w swej północnej części, płytkie morza przybrzeżne Oceanu Spokojnego w Azji, zatoka Bengalska, Ocean Lodowaty wzdłuż brzegów Azji. Innym czynnikiem sprzyjającym powstawaniu delt jest duża ilość transportowanego i akumulowanego materiału. Delta-ujście rzeki w postaci kilku odnóg, tworzących obszar nizinny o charakterze bagiennym (np. Żuławy Wiślane w Polsce),przypominający kształtem grecką literę delta. Pochodzi od nazwy nadanej przez starożytnych greków ujściu Nilu, które rzeczywiście przypomina tę literę.
7. Warunki geologiczno-inżynieryjne na obszarach Zwietrzelinowych, krasowe, akumulacji eolicznej.
NA OBSZARACH AKUMULACJI RZECZNEJ: (Osady w obrębie tarasów akumulacyjnych: niespoiste: piaski i żwiry ; spoiste: mady ; organiczne: torfy , saprople. Na tarasach zalewowych i powodziowych miąższość mady do kilku metrów. Mady są warstwami b. ściśliwymi – bezpośrednie posadowienie budowli praktycznie nie możliwe. Zwierciadło wód gruntowych reaguje szybko na zmiany poziomu wody w rzece). WARUNKI GEOLOGICZNO- INŻYNIERSKIE NA OBSZARACH POKRYW ZWIERZCHNIOWYCH: Utwory zwietrzelinowe pokrywają na południu Polski znaczny obszar. Występują zarówno na terenach płaskich jak i na stromych zboczach. Biorąc pod uwagę schemat profilu zwietrzelinowego widać, że nośność podłoża będzie wzrastać wraz z głębokością wraz ze zwiększaniem się zawartości okruchów skały macierzystej. Wraz z głębokością prace będą coraz trudniejsze. NA OBSZARACH WYSTĘPOWANIA PODZIEMNYCH FORM KRASOWYCH : Duża różnica w nośności skał węglanowych i młodszych osadów, które je przykrywają, -Obecność kawern krasowych, -Możliwość nierównomiernego osiadania konstrukcji –Badania geologiczne powinny być uzupełniane badaniami geofizycznymi. WARUNKI NA OBSZARACH AKUMULACJI EOLICZNEJ: Osady w obrębie tarasów akumulacyjnych: niespoiste: piaski i żwiry, grunty niespoiste (grunty sypkie) –niewykazujące spoistości (np. piasek, żwir, pospółka); spoiste: mady grunty spoiste –grunty wykazujące specyficzne właściwości ze względu na dużą zawartość najdrobniejszych frakcji (ziarna i cząstki o średnicy mniejszej od ok. 0,05 mm; (np. glina, pił, ił); grunty organiczne: torfy, saprople. Na tarasach zalewowych i powodziowych miąższość mady do kilki metrów. Mady są warstwami b. ściśliwymi –bezpośrednie posadowienie budowli praktycznie niemożliwe. Zwierciadło wód gruntowych reaguje szybko na zmiany poziomu wody w rzece. NA OBSZARACH AKUMULACJI LODOWCOWEJ : Przy rozpatrywaniu osadów lodowcowych jako podłoża budowlanego należy zwrócić uwagę czy analizowany teren znajduje się w zasięgu ostatniego zlodowacenia(północnopolskiego, bałtyckiego) bowiem grunty te mają stosunkowo młody wiek i charakteryzują się większą odkształcalnością w porównaniu z osadami starszych zlodowaceń. Dotyczy to przede wszystkim osadów spoistych. W osadach sypkich różnice te nie są tak istotne. W dokumentacji przekazywanej, projektantowi informacja taka musi być przekazana. Obszar moreny czołowej-z punktu widzenia warunków gruntowo-wodnych jest b. dobry dla budownictwa. Obszar występowania moreny dennej- w obszarach występowania gliny zwałowej. W glinie mogą występować przewarstwienia w postaci piasków co może prowadzić do powstania połączeń hydraulicznych. Glina zwałowa sucha jest b. dobrym podłożem, dlatego wykopy w glinie należy chronić przed wodą opadową jak i wody podziemnej. Uwilgotnienie gliny pogarsza parametry geotechniczne. Inny problem to pojedyncze głazy. Mogą powodować nierównomierne osiadania podłoża jak i są dużym utrudnieniem podczas prowadzenia badań geologiczno-inżynierskich. Obszarach występowania osadów sypkich-piaski, żwiry lub pospółki. Generalnie bardzo dobre podłoże budowlane.
8. Wietrzenie mechaniczne i chemiczne:
Wietrzenie jest procesem przygotowującym, a nawet warunkującym powstanie i rozwoj form egzogenicznych na powierzchni Ziemi. Bez wietrzenia i bez udziału materiału wietrzelinowego, w procesach niszczących powierzchnię Ziemi nie byłoby modelowania - nie zachodziłyby procesy obnażania - denudacji , ani żłobienia – erozji.
-Wietrzenie mechaniczne (fizyczne) –skały ulegają kruszeniu i rozpadowi na ziarna minerałów, bez zmiany ich składu chemicznego. :
Wietrzenie insolacyjne - rozpad skały spowodowany na przemian nagrzewaniem i ochładzaniem.
Wietrzenie mrozowe – kongelacja - rozsadzanie i rozdrabnianie skały przez zamarzającą wodę.
Wietrzenie peryglacjalne – na obszarach polarnych i w rejonach trwałej zmarzliny.
-Wietrzenie chemiczne – Czynnik wietrzenia : woda opadowa zawierająca gazy pobrane z powietrza(tlen, azot, dwutlenek węgla,) i wsiąkająca w głąb skały. To rozkład skał -Zmienia się skład chemiczny substancji mineralnych w skale.
-Karbonatyzacja – oddziaływanie na skały CO2 rozpuszczonego w wodzie: CaCO3 + H2O + CO2 « Ca2+ + 2HCO3
-Kaolinizacja - przeobrażanie krzemianów pod wpływem H2O i CO2 :
K2 Al2 Si6O16 + H2O + CO2 = H2Al2Si5O8 · 2H2O +K2CO3 + 4SiO2
-Lateryzacja
2KAlSiO3O8 + 4H2O → 2Al(OH)2 + 6SiO2 + 2KOH
9. Rodzaje osuwisk:
Osuwiska konsekwentne –gdy powierzchnia poślizgu rozwija się wzdłuż jakiejś naturalnej płaszczyzny np. powierzchnia pomiędzy zwietrzeliną, a skałą niezwietrzałą.
Osuwiska asertywne –tworzą się w jednorodnych i najczęściej niewarstwowych utworach np. gliny, iły, lessy. Powierzchnia poślizgu ma kształt wklęsły, cylindryczny.
Osuwiska insekwentne –powierzchnia poślizgu rozwija się niezależnie od istniejących powierzchni skalnych. Powierzchnia wzdłuż której nastąpiło przemieszczenie mas jest najczęściej wklęsła.
A. SPŁYWY (szybkie, wolne, osypywanie się) B. ZSUWY (strukturalne, ze ścinania) C. OBRYWY (skalne, materiału luźnego).
10. Problemy budownictwa, sposoby zapobiegania -na osuwiskach.
Należy unikać posada wiania obiektów na terenach gdzie występują lub mogą wystąpić powierzchniowe ruchy masowe. W analizach brać pod uwagę koszty badań geologicznych i prac związanych z zabezpieczeniem stateczności zbocza. Podstawowe czynności przy zabezpieczeniu osuwisk: odwodnienie wód powierzchniowych jak i podziemnych, regulacja zboczy polegająca na zmniejszeniu kąta nachylenia, podparcie zbocza: np. palami, ścianami oporowymi, gwoździowanie itp.
11. Stopnie złożoności warunków geotechnicznych:
Rozróżnia się następujące rodzaje warunków gruntowych:
a) proste warunki gruntowe –występujące w przypadku warstw gruntów jednorodnych genetycznie i litologiczne, równoległych do powierzchni terenu, nie obejmując gruntów słabonośnych, przy zwierciadle wód gruntowych poniżej projektowanego poziomu posada wiania oraz braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych
b) złożone warunki gruntowe –występujące w przypadku warstw gruntów niejednorodnych, nieciągłych, zmiennych genetycznie i litologicznie, obejmujących grunty słabonośne, przy zwierciadle wód gruntowych w poziomie projektowania posada wiania i powyżej tego poziomu oraz przy braku występowania niekorzystnych zjawisk geologicznych.
c) skomplikowane warunki gruntowe –występujące w przypadku warstw gruntów objętych występowaniem niekorzystnych zjawisk geologicznych, zwłaszcza zjawisk i form krasowych, osuwiskowych, sufozyjnych, kurzawkowych, glacitektonicznych, na obszarach szkód górniczych, przy możliwych nieciągłych deformacjach górotworu oraz w centralnych obszarach delt rzek.
12. Kategorie geotechniczne:
Rozróżnia się następujące kategorie geotechniczne:
1) pierwsza kategoria geotechniczna, która obejmuje niewielkie obiekty budowlane o statycznie wyznaczalnym schemacie obliczeniowym, w prostych warunkach gruntowych, dla których wystarcza jakościowe określenie właściwości gruntów, takie jak:
a) 1 lub 2 kondygnacyjne budynki mieszkalne i gospodarcze
b)ściany oporowe i rozparcia wykopów, jeżeli różnica poziomów nie przekracza 2m
c)wykopy do głębokości 1,2 m i nasypy do wysokości 3m wykonywane zwłaszcza przy budowie dróg, pracach drenażowych oraz układaniu rurociągów
2) druga kategoria geotechniczna, która obejmuje obiekty budowlane w prostych i złożonych warunkach gruntowych, wymagające ilościowej oceny danych geotechnicznych i ich analizy, takie jak:
a)fundamenty bezpośrednie i głębokie
b)ściany oporowe lun inne konstrukcje oporowe, z zastrzeżeniem pkt. 1 lit. Utrzymujące grunt albo wodę
c)wykopy i nasypy, z zastrzeżeniem pkt. 1 lit. Oraz budowle ziemne
d)przyczółki i filary mostowe oraz nabrzeża
e)kotwy gruntowe i inne systemy kotwiące
3)trzecia kategoria geotechniczna, która obejmuje:
a)nietypowe obiekty budowlane niezależnie od stopnia skomplikowanie warunków gruntowych, których wykonanie lub użytkowanie może stwarzać poważne zagrożenie dla użytkowników i środowiska, tj.: obiekty energetyki jądrowej, rafinerie, zakłady chemiczne, zapory wodne, lub których projekty budowlane zawierają nowe, niesprawdzone w krajowej praktyce rozwiązania techniczne, nieznajdujące podstaw w przepisach i polskich normach.
b)obiekty budowlane posada wiane w skomplikowanych warunkach gruntowych
c)obiekty zabytkowe i monumentalne
13. Czynniki wpływające na przydatność terenu do celów budowlanych:
Warunki gruntowo-wodne lub geotechniczne – zespól warunków określających przydatność danego obszaru do zabudowy z punktu widzenia oceny podłoża.
Dobre i bardzo dobre warunki geologiczno - inżynierskie będą występowały na obszarze gdzie:
- powierzchnia terenu będzie zbliżona do płaskiego,
- w podłożu będą występowały grunty mało odkształcalne,
- podłoże jest homogeniczne,
- warstwowanie jest zbliżone do poziomego,
- w strefie robót ziemnych i fundamentowych brak będzie wody gruntowej,
14. Rodzaje wód podziemnych:
Podziemne wody, różne rodzaje wody (w stanie ciekłym) występujące pod powierzchnią ziemi. W podstawowym podziale wyróżnia się:
a)wody przypowierzchniowe (zaskórne), występujące płytko pod powierzchnią ziemi, najczęściej na terenach podmokłych, pozbawionych strefy aeracji, zwykle nienadające się do spożycia z uwagi na duże zanieczyszczenie
b)wody gruntowe, występujące głębiej w strefie saturacji, nad którą znajduje się strefa aeracji, pełniąca rolę filtra dla zasilających te wody opadów atmosferycznych, wykorzystywane głownie w rolnictwie, a także do celów komunalnych
c)wody wgłębne, znajdujące się w warstwie wodonośnej, nad którą zalega warstwa nieprzepuszczalna, zasilane przez opady tylko na wychodniach warstw wodonośnych (tzn., tam, gdzie te warstwy odsłaniają się na powierzchni ziemi) , ich odmianą są wody artezyjskie
d)wody głębinowe, znajdujące się głęboko pod powierzchnią ziemi i izolowane od niej całkowicie wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych, nieodnawiane u niezasilane, często silnie zmineralizowane, bez większego znaczenia gospodarczego
e)wody szczelinowe tworzące sieć żył wodnych w szczelinach i spękaniach masywnych skał
f)wody krasowe, występujące w próżniach kanałach powstałych w skutek procesów krasowych. Inne podziały wód podziemnych uwzględniają ich skład chemiczny (mineralne wody), dostępność dla roślin, temperatura, pochodzenie.
Typy genetyczne wód podziemnych:
- wody infiltracyjne
- wody kondensacyjne (powstają w wyniku skroplenia pary wodnej – głownie w klimacie suchym i gorącym – ilość tych wód niewielka)
- wody juwenilne -(wody dziewicze) – pochodzą z magmy i po raz pierwszy biorą udział w cyklu hydrologicznym – wody o wysokiej mineralizacji i podwyższonej temperaturze.
- wody reliktowe (uwięzione w skałach wody, powstałe w dawnych epokach geologicznych i całkowicie izolowane od wpływu czynników zewnętrznych)
15.Zwierciadło swobodne i naporowe:
a)zwierciadło swobodne -pozostające pod ciśnieniem atmosferycznym, co oznacza, że nad zwierciadłem wody w tej samej warstwie przepuszczalnej występuje przestrzeń bez wody umożliwiająca jego podnoszenie się. Zwierciadło nie jest ograniczone od góry warstwą nieprzepuszczalną, pozostaje pod ciśnieniem atmosferycznym. Jest ono na ogół współkształtne z powierzchnią terenu.
b)naporowe (napięte) –występuje pod spągiem warstwy napinającej oddając jej kształt. Przebiega na granicy warstwy przepuszczalnej i nieprzepuszczalnej. W przypadku nawiercenia zw. napiętego woda w utworze podnosi się na taką wysokość jakie ciśnienie panuje w warstwie wodonośnej. To zwierciadło, które jest ograniczone od góry warstwą nieprzepuszczalną i znajduje się pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego.