Практикум по инженерной геологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПРАКТИКУМ  
ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ 

 
 
Рекомендовано в качестве учебного пособия  
Редакционно‐издательским советом 
Томского политехнического университета  
 
 
 
Составитель Л.А. Строкова  
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Томского политехнического университета  
2015 
 

УДК 624.131.1(076.5) 
ББК  26.3я73 
П69 
 
 
 
Практикум по инженерной геологии : учебное пособие / 
сост. Л.А. Строкова ; Томский политехнический университет. – 
Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 
128 с. 

 
 
 
 
В практикуме приведены примеры обработки информации, полученной в ходе инженерно-геологического изучения горных пород, оценки их физико-механических свойств. Задачи даны с подробными решениями и пояснениями. 
Предназначено для студентов геологических специальностей вузов 
(в том числе обучающихся по специальностям инженерной геологии, гидрогеологии), магистрантов, аспирантов, а также специалистов, работающих в 
области инженерно-геологических изысканий.  
 
УДК 624.131.1(076.5) 
ББК 26.3я73 
 
 
 
 
 
Рецензенты 

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент ЮГУ 

Т.И. Романова 
 
Кандидат геолого-минералогических наук, доцент ТГАСУ  

А.А. Краевский 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© Составление. ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2015 
© Строкова Л.А., составление, 2015 
© Оформление. Издательство Томского  
политехнического университета, 2015

П69 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Оглавление ....................................................................................................... 3 

Предисловие .................................................................................................... 4 

Введение .......................................................................................................... 6 

Работа № 1. Определение наименования грунта ......................................... 9 

Работа № 2. Определение показателей физических свойств грунтов ..... 13 

Работа № 3. Определение показателей деформационных свойств 

грунтов ........................................................................................................... 19 

Работа № 4. Определение показателей прочности грунтов ..................... 25 

Работа № 5. Изучение геологического разреза по данным   

буровых работ ............................................................................................... 36 

Работа № 6. Построение инженерно-геологического разреза ................. 71 

Работа № 7. Оценка инженерно-геологических условий площадки ....... 80 

Заключение .................................................................................................. 111 

Список использованной литературы ........................................................ 112 

Приложение 1 .............................................................................................. 114 

Приложение 2 .............................................................................................. 119 

Приложение 3 .............................................................................................. 123 

 

 

3

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Цель разработки данного учебного пособия – закрепить знания 
студентов, обучающихся по специальности «поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания», о системе инженерногеологических изысканий для строительства и производства инженерных работ. 
Задачи дисциплины: 
 сформировать знания о системе инженерных изысканий в строительстве; 
 ознакомить учащихся с задачами инженерно-геологических исследований для разработки проекта и рабочих чертежей различных зданий и сооружений; 
 показать разнообразие технологий и методик в области инженерно-геологических исследований; 
 познакомить учащихся с принципами комплексной оценки инженерно-геологических условий. 
Большое значение в изучении дисциплин и курсов геологического 
содержания имеет самостоятельная работа учащихся. Она имеет целью 
закрепление и углубление полученных знаний и навыков, подготовку к 
предстоящим занятиям и экзамену по дисциплине, а также формирование навыков умственного труда и самостоятельности в поиске и приобретении новых знаний. 
Для эффективной организации самостоятельной работы над учебным материалом целесообразно придерживаться следующих рекомендаций: 
1) иметь в своем распоряжении персональный компьютер с возможностью выхода в Интернет и минимальный набор компьютерных 
программ для работы с текстами и графикой (Word, Excel, Surfer, 
AutoCad и т. п.); 
2) познакомиться с учебной литературой по курсу, запомнить рубрикацию разделов, приложений; полезным будет приобретение компьютерной «Базы Знаний: гидрогеология, инженерная геология, геоэкология» (версия 5.10), содержащей пять основных модулей: «Библиотека», 
«Гидрогеологический калькулятор», «Карты», «Нормативно-методический модуль», «Словари и переводчики». Ознакомиться с содержанием «Базы Знаний» и условиями ее приобретения можно на сайте: 
http://www.hge.pu.ru. 

4

 

При работе над конкретной темой дисциплины: 
 проработать по учебникам и учебным пособиям нужный раздел и 
имеющиеся к нему приложения; 
 поработать с приложениями: предметным и именным указателями, указателем иностранных слов, толковым словарем; 
 по указанию преподавателя ознакомиться с электронными материалами по дисциплине; 
 при возникновении неясностей в рассматриваемой теме – задать 
вопрос преподавателю при личной встрече или по Интернету. 
По мере продвижения вперед не забывать регулярно «оглядываться 
назад», повторяя содержание пройденного материала, что позволит составить целостное представление о структуре дисциплины. Не забывать, 
что данная учебная дисциплина тесно связана с предыдущими курсами 
геологического содержания. 

 
 

5

 

ВВЕДЕНИЕ 

Основная цель геологического образования специалиста в области 

инженерной геологии – формирование геологических знаний, необходимых и достаточных для успешного решения разнообразных задач при 
освоении геологической среды. Структура современного геологического 
знания представлена на схеме (рис. 1). 

Итак, в курсе речь будет идти о таком разделе инженерной геоло
гии, в котором сосредоточены систематизированные знания об организации процесса получения геологической информации, необходимой и 
достаточной для проектирования и строительства различных зданий и 
сооружений. 

Эта информация охватывается понятием об инженерно-геологических 

условиях строительства и производства инженерных работ на конкретных территориях, при этом содержание информации неразрывно связано с формированием теоретических аспектов и практических навыков в 
области инженерной геологии в целом. 
Инженерно-геологические изыскания дают геопространственную 
информацию для рационального выбора и оценки строительной площадки или трассы, типа основания и способа производства работ нулевого цикла, для построения прогноза изменения природной среды и 
оценки рисков, связанных со строительной деятельностью человека. 
Из рис. 1 видно, что инженерная геология неразрывно связана с 
фундаментальными разделами геологического знания – кристаллографией, минералогией, петрологией, гидрогеологией, мерзлотоведением, 
исторической геологией, структурной геологией, геотектоникой и геофизикой, с которыми учащийся познакомился ранее. 
В современную эпоху любой специалист, занятый в области получения геопространственной информации, должен уделять особое внимание связи инженерно-геологической и геоэкологической составляющим в оценке условий строительства и эксплуатации различных 
сооружений, что в конечном счете определяет рациональное развитие 
всей техносферы в любой точке нашей планеты. В инженерных изысканиях эти два направления исследований должны развиваться параллельно, дополняя друг друга. Эффективность использования комплексной геологической и геоэкологической информации зависит от того, 
каким образом эта информация включена в процессы проектирования, 
строительства и эксплуатации различных зданий и сооружений, что 

6

 

предполагает широкое использование современных информационных 
технологий, позволяющих оценить полноту, достоверность и точность 
полученной информации. 

 
 

Рис. 1. Структура современного геологического знания (Захаров, 2014) 

Виды инженерно-геологических исследований чрезвычайно разнообразны и включают в себя технологии использования архивной информации об объекте исследований, дистанционные и контактные тех
Обеспечение рационального освоения 
и охраны геологической среды 

Геология месторождений 
полезных ископаемых: рудных, 
нерудных, угля, нефти, газа,  
подземных вод 

Науки о веществе земной коры 

Науки о строении земной коры 

Науки об истории земной коры 
(палеонтология, палеоботаника, историческая геология 

Науки о взаимодействии человека 
и геологической среды – геоэкология  
и геоинформатика 

7

 

нологии полевых и мониторинговых наблюдений и компьютерные технологии обработки и представления информации широкому кругу потребителей. Одну и ту же информацию можно получить с применением 
различных технологий, поэтому необходимо оптимизировать комплекс 
технологий по месту, времени, затратам труда и стоимости – в зависимости от проектируемых сооружений. При этом оптимизация, с одной 
стороны, должна опираться на действующие нормативно-методические 
документы, с другой стороны – подобная оптимизация является делом 
сугубо творческим. 

 

8

 

РАБОТА № 1 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИМЕНОВАНИЯ ГРУНТА  

Цель работы: освоить методики обработки результатов гранулометрического анализа и наименования грунта по ГОСТ 25100-2011. 
Задание 1.1. По приведенным ниже результатам ситового анализа 
несвязного грунта до и после испытания на истираемость постройте интегральную кривую зернового состава, определите степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дайте наименование грунта по этим 
показателям. 
Таблица 1.1 

Исходные данные гранулометрического анализа 

Наименование показателей 
Вариант  

№ 1 
№ 2 
№ 3 
№ 4 
№ 5 

Размер зерен, частиц (d, мм) 
Содержание зерен, частиц  (% по массе) 

более 200  
4 
2 
62 
4 
53 

200...100 
0 
4 
17 
4 
33 

100...60 
0 
2 
3 
6 
4 

60...40 
5 
3 
1 
5 
2 

40...20 
9 
6 
3 
11 
0 

20...10 
28 
14 
2 
43 
0 

10...5 
33 
28 
3 
19 
0 

5...2 
15 
17 
3 
4 
3 

менее 2  
6 
24 
6 
4 
5 

Полный остаток на сите с диаметром отверстий 2 мм после 
испытания на истираемость, % 
68 
54 
82 
88 
93 

Степень окатанности частиц 
ОК 
Н 
ОК 
Н 
Н 

Природная влажность, д. ед. 
0,18 
0,06 
0,12 
0,08 
0,15 

Плотность частиц грунта, г/см3
2,68 
2,66 
2,67 
2,69 
2,65 

Плотность грунта, г/см3 
1,86 
1,78 
1,92 
1,81 
1,73 

 
Решение (для варианта 1). Для установления наименования грунта 
по зерновому составу последовательно определяют суммарное содержание 
частиц (%), начиная от наиболее крупных фракций, и сравнивают его с табличными значениями ГОСТ 25100: крупнее 200 мм – 4 %, или менее 50 %, 
значит, грунт не валунный; крупнее 10 мм (4 + 9 + 5 + 28) = 46 %, или менее 
50 %, значит, грунт не галечниковый; крупнее 2 мм – (46 + 33 + 15) = 94 %, 

9

 

или более 50 %, следовательно грунт гравийный (с учетом преобладания окатанных частиц). Для построения интегральной кривой зернового 
состава вычисляют суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких фракций, и результаты сводят в таблицу  
 
Диаметры частиц (d, мм) 
< 2 < 5 < 10 < 20 < 40 < 60 < 100 < 200

Суммарное содержание частиц (А, %) 6 
21 54 
82 
91 
96 
96 
96 

По этим данным строят кривую (рис. 1.1, а), откладывая по оси 
абсцисс диаметры частиц, а по оси ординат суммарное содержание частиц (%) менее данного диаметра. С целью сокращения горизонтального 
размера графика, особенно при наличии в грунте частиц, отличающихся 
по размеру на несколько порядков, по оси абсцисс откладывают не диаметры, а их логарифмы (рис. 1.1, б). Эффективные диаметры d10 и d60 
находят графически, проводя горизонтальные прямые через точки на 
оси ординат, соответствующие 10 и 60 % суммарного содержания частиц, до пересечения с интегральной кривой и опуская перпендикуляр из 
точек пересечения на ось абсцисс (рис. 1.1) По графику определяют  
d10 = 3,3 мм, d60 = 11,5 мм и вычисляют степень неоднородности  
Cu = d60 / d10 = 3,5.  

 
а 

 
б 

Рис. 1.1. Интегральная кривая зернового состава в масштабе:  
а – обычном, б – полулогарифмическом 

10

 

Коэффициент выветрелости определяют из выражения kwr = (k1 – k0) / k1, 
где k0 – отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц 
размером более 2 мм, до испытания на истираемость равно отношению 
процентного содержания этих частиц, т. е. k0 = 6 / 94 = 0,06. По условию 
задачи после испытания на истираемость на сите 2 мм осталось 68 % 
частиц, следовательно, менее 2 мм оказалось 32 %. Таким образом,  
k1 = 32 / 68 = 0,47, тогда kwr = (0,47 – 0,06) / 0,47 = 0,87. Используя все 
вычисленные выше классификационные показатели, дают грунту наименование: крупнообломочный гравийный неоднородный, сильновыветрелый, ГОСТ 25100. 
 
Задание 1.2. По приведенным ниже результатам (табл. 1.2) ситового анализа несвязного грунта постройте интегральную кривую зернового состава, определите степень неоднородности и дайте наименование 
грунта по ГОСТ 25100. 
Таблица 1.2  

Исходные данные ситового анализа 

Наименование показателей 
Вариант  

№ 1 
№ 2 
№ 3 
№ 4 
№ 5 

Размер зерен, частиц (d, мм) 
Зерновой состав частиц, % по массе 

более 5  
13 
0 
0 
7 
5 

5...2 
5 
4 
2 
19 
3 

2...1 
22 
9 
5 
31 
6 

1...0,5 
35 
6 
10 
26 
11 

0,5...0,25 
12 
41 
17 
8 
23 

0,25...0,10 
7 
27 
35 
3 
30 

0,10...0,05 
3 
5 
22 
2 
13 

менее 0,05 
3 
8 
9 
4 
9 

Плотность частиц грунта, 
г/см3 
2,65 
2,66 
2,67 
2,65 
2,64 

Природная влажность, д. ед. 
0,18 
0,11 
0,17 
0,13 
0,09 

Плотность грунта, г/см3 
1,81 
1,77 
1,82 
1,78 
1,72 

11