Download INZENJERSKA GEOLOGIJA PDF

TitleINZENJERSKA GEOLOGIJA
File Size1.4 MB
Total Pages282
Document Text Contents
Page 1

P R E D G O V O R

Sadržaj knjige je uskladjen sa nastavnim planom i programom predmeta
Inženjerska geologija na Gradjevinskom odseku Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu.
Obim knjige prevazilazi mogućnosti koje pruža fond časova 3+2 u jednom semestru.
Kjnigu, po obimu strogo primerenu nastavnom planu i programu, bilo bi mnogo lakše, brže
i jednostavnije napisati. I pored toga odlučio sam se da ona bude ovakva kakva je sada.
Opredeljenje za ovakav pristup je u ličnom stavu da je solidna osnova iz inženjerske
geologije neophodna za sticanje odgovarajućih znanja iz predmeta mehanika tla, fundiranje
i gradjevinski materijali. Ono što studenti ne nauče do polaganja ispita iz inženjerske
geologije, naučiće u vremenu posle toga.

Sve stenske mase u sklopu terena su, po pravilu, anizotropne, heterogene i u
odredjenom naponskom stanju. Prekomerna uprošćavanja, kako se to često čini da bi se
matematički rešili odredjeni problemi, mogu biti višestruko pogrešna. Zato treba naći meru
izmedju težnji nekih istraživača terena da se primat da proračunima i drugih istraživača
terena koji veću težinu daju izučavanju strukturnih svojstava stenskih masa i izboru
parametara za proračune, ne zapostavljajući i potrebna uopštavanja. Izvesno je da
istraživači terena, kako se to u knjizi naglašava, treba da terenskim istražnim radovima
prikupe što je moguće više informacija, da te podatke i one koji se dobiju laboratorijskim
metodama na valjan način obrade, uključujući i potrebne proračune.

Knjiga će biti dovoljna i studentima drugih gradjevinskih fakulteta, za sticanje
potrebnih znanja iz oblasti inženjerske geologije. Takodje, studenti završnih godina studija
gradjevinske struke i inženjeri, moći će u ponovnom čitanju ove knjige naći dosta korisnih
informacija i podataka. Osim studenata gradjevinskih fakulteta, knjiga će biti od koristi i
studentima i inženjerima: pojedinih odseka Rudarsko-geološkog fakulteta, Poljoprivrednog
fakulteta, Prirodno-matematičkog fakulteta.

Učestvovao sam, samostalno ili sa drugim stručnjacima, u realizaciji istraživanja
terena za raznovrsne objekte, za različite faze istraživanja. Posebno ističem istraživanja za:
podzemne objekte, klizišta, brane i akumulacije, zgrade i dr. Izvesno je da su ta iskustva
našla svoj autentični odraz u knjizi. U većini slučajeva, zbog ograničenosti prostora, lični
stavovi i iskustva su prikazani u vrlo sažetoj formi, ali i to zasigurno obogaćuje ovu knjigu.
Generalizovani stavovi i opšte prihvaćena stručna znanja su zasigurno dominantno
zastupljena.

Knjiga treba da posluži studentima da steknu dovoljno znanja za normalno
odvijanje nastave iz predmeta mehanika tla i fundiranje. I pored toga što su mnoge formule
date u knjizi, u svim poglavljima težilo se tome da se prikaže kako je najveći obim
istraživanja terena usmeren na to da se što je moguće preciznije uradi geotehnička karta
područja i geotehnički presek terena. Greške koje iz toga proizilaze po pravilu su višestruko
veće nego greške koje su uzrokovane izborom poznatih metoda proračuna.

Page 2

Većinu poglavlja su pre publikovanja detaljno pregledali stručnjaci koji se bave
predmetnom problematikom. Na tome im se zahvaljujem.

Posebno želim da se zahvalim recenzentima: prof. dr Petru Lokinu, dipl. ing. geol.,
prof. dr Radomiru Foliću, dipl. ing. gradj. i prof. dr Ljubomiru Rokiću, dipl. ing. geol.

Zahvalnost dugujem i svim sponzorima i pojedincima koji su materijalno pomogli
da se ova knjiga publikuje.

Autor
doc. dr Milinko Vasić, dipl. ing. geol.

2

Page 141

8. INŽENJERSKA HIDROGEOLOGIJA

8.1. Opšti deo

Hidrogeologija je naučna oblast geologije, sa nekoliko uže specijalizovanih
disciplina, koje sa teorijskog i praktičnog stanovišta izučavaju podzemne vode. Medju
njiima su najznačajnije: opšta hidrogeologija; dinamika podzemnih voda; hidrohemija;
meliorativna hidrogeologija; paleohidrogeologija i dr.

Opšta hidrogeologija se, uglavnom, bavi izučavanjem prirodne geološke sredine, u
kojoj se vrši akumulacija podzemnih voda, prostornim rasporedom vodoprijemnih i
vodonepropusnih stenskih masa kao i njihovim medjuodnosima, izučavanjem propusnosti
stenskih masa i dr.

Dinamika podzemnih voda se bavi izučavanjem i definisanjem uslova kretanja
podazemnih voda. Radi što boljeg definisanja tog procesa, neophodno je dovoljno tačno
utvrditi: geometrijske elemente vodonosne i izolatorske sredine; pravce kretanja podzemne
vode; stanje i promene pijezometarskih pritisaka; uslove prihranjivanja i pražnjenja
akumuliranih podzemnih voda i dr.

Hidrogeohemija je naučna disciplina koja izučava: opšti hemijski sastav
podzemnih voda, interakcijsko delovanje podzemne vode i mineralne materije u kojoj je
voda akumulirana ili kroz koju protiče, hemijski sastav podzemnih voda sa stanovišta
uslova korišćenja podzemnih voda, agresivno dejstvo podzemnih voda na gradjevinske
materijale i dr.

Meliorativna hidrogeologija je deo hidrogeologije koji izučava praktične aspekte
meliorativnih radova, kako u procesu navodnjavanja tako i odvodnjavanja odredjenih
poljoprivrednih i drugih površina.

Paleohidrogeologija je disciplina koja izučava istoriju nastanka podzemne vode i
njene transformacije.

Primenjena hidrogeologija se bavi praktičnim aspektima uticaja podzemnih voda u
oblastima: inženjerske geologije; hidrogeologije u vodosnabdevanju; rudničkoj
hidrogeologiji; meliorativnoj hidrogeologiji; hidrogeoseizmologiji; ekologiji; medicini; u
korišćenju hidrotermalne energije i dr.

U inženjerskoj geologiji skoro da nema oblasti u kojoj podzemna voda nema
uticaja, u obliku vezane ili slobodne vode, ili oba vida zbirno. U pojedinim slučajevima,

141

Page 142

npr. kod crpljenja i zaštite iskopa od vode važna je količina vode i iznos sniženja nivoa te
vode. U nekim drugim slučajevima, nisu važne količine vode ili sniženi nivoi, već i to da i
izuzetno male količine vode u velikoj meri doprinose izmeni svojstava stenske mase, npr.
izmeni karakteristika otpornosti na smicanje, povećanje lepljivosti, bubrenje, utiču na
uslove zbijanja podtla ili nasutog materijala i dr.

Sveukupne zastupljene vode uZemljinoj kori, na zemlji i atmosferi čine
hidrosferu. Prema F.P.Savarenskom hidrosfera se deli na nadzemnu i podzemnu. Količina
voda u nadzemnoj hidrosferi odredjuje se relativno tačno, za razliku od ostala dva dela. Po
proračunima M.I.Ljvoviča, u delu zemljine kore do dubine 5 km, količina podzemnih voda
iznosi oko 60.000.000 km3 (tablica br.8.1.), a po F.A.Makarenku 86.000.000 km3.

Tablica br.8.1.: Voda u hidrosferi, vreme vodorazmene, po M.Ljvovič-u

Vode hidosfere Zapremina vode
(x 103 km3 ) (%)

Puna vodorazmena
(godina)

Okeani i mora 1370 323 93,96 2.600
Podzemne vode
U zoni aktivne
vodorazmene

(60.000)

4.000

(4.12)

0,27

(5.000)

330
Lednici 24.000 1.65 10.000
Jezera 280 0,019
Vlažnost tla (85) (0,006) (0,9)
Para u atmosferi 14 0,001 0,027
Vode reka 1,2 0,0001 0,033
Ukupno hidrosfera 1.454.193 100 2.800

Iz tablice se vidi da najveća količina vode čini okeane i mora, a da puna vodorazmena
ukazuje na to da je u pitanju vrlo složeni proces kretanja vode: u vidu padavina iz
atmosfere, delimičnog površinskog oticaja i infiltracije, kretanja kroz stensku masu do
ponovnog izbijanja na površinu terena, isparavanja i novog dospeća u atmosferu.
Uobičajeno se taj proces kretanja vode u prirodi naziva hidrološki ciklus (Sl.8.1). Značajne
količine voda ulaze u sastav biosfere, a ima ih i u Kosmosu.

Sve vode čine ukupni bilans voda, a parcijalni delovi su samo deo sveukupnog
bilansa. Sa stanovišta hidrogeologije, za bilans podzemnih voda su naročito značajne
podzemne vode, ali i površinske i druge, bez obzira na njihovo poreklo, koje infiltracijom u
poroznu sredinu postaju podzemne.

142

Page 281

SADRŽAJ:

1. UVOD ................................................................................................................................3
2.GEOLOŠKO-GRADJEVINSKE SREDINE.......................................................................7

2.1. Geološka gradja zemlje i zemljine kore.......................................................................7
2.2. Sredine izgradjene od čvrstih stena............................................................................12
2.3. Gradjevinsko tlo.........................................................................................................13

3.PETROGENI MINERALI.................................................................................................15
3.1. Opšte o mineralima....................................................................................................15
3.2. Postanak minerala .....................................................................................................16
3.3. Unutrašnja gradnja minerala i njihov spoljašnji oblik...............................................17
3.4. Fizička svojstva minerala ..........................................................................................20
3.5. Klasifikacija i prikaz petrogenih minerala.................................................................24

4. STENE.............................................................................................................................44
4.1. Magmatske stene........................................................................................................45

4.1.1. Oblici magmatskih tela........................................................................................45
4.1.2. Sklop magmatskih stena......................................................................................47
4.1.3. Klasifikacija i prikaz magmatskih stena..............................................................49

4.2. Sedimentne stene........................................................................................................54
4.2.1. Postanak sedimentnih stena.................................................................................54
4.2.2. Sklop sedimentnih stena......................................................................................57
4.2.3. Klasifikacija i prikaz sedimentnih stena..............................................................59

4.3. Metamorfne stene.......................................................................................................66
4.3.1. Vrste metamorfizma............................................................................................67
4.3.2. Sklop metamorfnih stena ....................................................................................68
4.3.3. Klasifikacija i prikaz metamorfnih stena............................................................69

5. FIZIČKO-MEHANIČKO-TEHNOLOŠKA SVOJSTVA STENA..................................73
5.1. Fizička svojstva..........................................................................................................73

5.1.1. Osnovna fizička svojstva.....................................................................................73
5.1.2. Vodnofizička svojstva stena................................................................................78
5.1.3. Ostala fizička svojstva.........................................................................................82

5.2. Mehanička svojstva stena...........................................................................................86
5.2.1. Deformabilnost čvrstovezanih stena...................................................................86
5.2.2. Deformabilnost nevezanih i poluvezanih stena .................................................88
5.2.2. Čvrstoća stena.....................................................................................................90

5.3. Tehnološka svojstva stena..........................................................................................94
5.3.1. Bušenje stena.......................................................................................................94
5.3.2. Otpor stena prema miniranju...............................................................................95
5.3.3. Obradljivost stena................................................................................................96
5.3.4. Habanje stena......................................................................................................96
5.3.5. Rastresanje i zbijanje stena.................................................................................97

6. ENDOGENI PROCESI.....................................................................................................99
6.1. Nabiranje stenskih masa.............................................................................................99
6.2. Rasedanje.................................................................................................................103
6.3. Seizmičnost terena....................................................................................................106

7. OPŠTA STRUKTURNA SVOJSTVASTENSKIH MASA...........................................123

281

Page 282

7.1. Genitet i tropija.........................................................................................................123
7.2. Ispucalost stenskih masa..........................................................................................127

7.2.2. Parametri i klasifikacije pukotina......................................................................128
7.2.3. Parametri ispucalosti stenenske mase...............................................................134
7.2.4. Direktna i posredna ispitivanja ispucalosti stenskih masa................................138

8. INŽENJERSKA HIDROGEOLOGIJA..........................................................................141
8.1. Opšti deo..................................................................................................................141
8.2. Vrste podzemnih voda u stenskim masama.............................................................143
8.3. Hemijski sastav i agresivnost podzemne vode........................................................145
8.4. Svojstva i klasifikacije akviferske i izolatorske sredine ..........................................147
8.5. Hidrogeološki parametri ..........................................................................................152
8.6. Osnovni elementi kretanja slobodnih podzemnih voda...........................................156
8.7. Zaštita temeljnih jama od podzemnih voda..............................................................160

9. ALTERACIJE STENA...................................................................................................171
9.1. Vrste alteracija stenskih masa..................................................................................172
9.2. Površinsko raspadanje i hidrotermalne izmene........................................................172

10. EGZOGENI GEOLOŠKI PROCESI U TERENU........................................................181
10.1. Erozija....................................................................................................................181
10.2. Hemijska i mehanička sufozija..............................................................................186
10.3. Kliženje stenskih masa...........................................................................................188
10.4. Osipanje..................................................................................................................205
10.5. Odronjavanje..........................................................................................................205
10.6. Tečenje...................................................................................................................207
10.7. Puženje - suvo tečenje...........................................................................................207
10.7. Likvifakcija............................................................................................................208

11. POBOLJŠANJA SVOJSTAVA TERENA...................................................................210
11.1. Injektiranje stenskih masa......................................................................................212
11.2. Sidrenje...................................................................................................................218
11.3. Torkretiranje...........................................................................................................220
11.4. Dreniranje...............................................................................................................221

12. FAZE I CILJEVI GEOTEHNIČKIH ISTRAŽIVANJA TERENA ZA OBJEKTE ....224
12.1. Geotehnička istraživanja za podzemne objekte.....................................................231
12.2. Geotehnička istraživanja za hidrotehničke objekte ...............................................236
12.3. Geotehnička istraživanja za puteve i pruge............................................................239
12.4. Geotehnička istraživanja za objekte visokogradnje...............................................243

13. METODE INŽENJERSKOGEOLOŠKIH ISTRAŽIVANJA TERENA ....................246
13.1. Inženjerskogeološko kartiranje..............................................................................248
13.2. Istražno bušenje......................................................................................................252
13.3. Istražni iskopi.........................................................................................................259
13.4. Geofizička ispitivanja.............................................................................................265
13.5. Penetraciona ispitivanja..........................................................................................274

14. ZAŠTITA GEOLOŠKE SREDINE .............................................................................278

282

Similer Documents