Министерство образования и науки Российской Федерации

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

25.00.08 «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение»

по географическим, геолого-минералогическим и техническим наукам

Программа-минимум

Содержит 18 стр.

2007 2 Введение В соответствии с формулой специальности настоящая программа охватывает область геологии, состоящей из трех взаимосвязанных разделов: I.Инженерная геология; II. Грунтоведение; III.

Мерзлотоведение. В основу программы положены следующие дисциплины (по разделам): 1) инженерная геодинамика, методики инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических исследований, региональная инженерная геология, мониторинг геологической среды; 2) грунтоведение, механика грунтов, техническая мелиорация грунтов; 3) общая геокриология, динамическая геокриология, механика мерзлых грунтов, инженерная геокриология.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комисии по наукам о Земле при участии МГУ им.

М.В.Ломоносова.

I. Инженерная геология 1. Общие вопросы Предмет, методология, цели и задачи инженерной геологии как геологической науки. История развития инженерной геологии и связь ее с другими естественными и техническими науками.

Горные породы, подземные воды, рельеф и современные геологические процессы как компоненты инженерно-геологических условий.

2. Инженерная геодинамика Классификация современных эндогенных и экзогенных геологических процессов. Понятие об инженерно-геологических процессах.

Напряженное состояние массивов пород. Геологические факторы, определяющие напряженное состояние массивов пород, и техногенные факторы, его изменяющие. Методы изучения напряженного состояния пород в массиве.

Инженерно-геологический анализ новейших тектонических структур и движений. Приуроченность древних и современных геологических процессов и явлений, кор выветривания к новейшим складчатым и разрывным структурам. Методы выявления современной подвижности разломов.

Сейсмическое микрорайонирование. Проявление землетрясений на поверхности. Сейсмическое районирование территории РФ (карты ОСР- А,В,С). Основные инженерно-геологические признаки для сейсмического микрорайонирования территорий городов, долин горных рек и др.

Наведенная сейсмичность.

Формирование и генетические типы трещин. Показатели трещиноватости массива пород и методы их определения. Структурнотрещинный анализ как основа инженерно-геологической оценки массива пород и прогноза процессов.

Инженерно-геологическое изучение процессов разуплотнения и выветривания пород. Процессы выветривания, факторы их обусловливающие и методы изучения. Древние и современные коры выветривания и их расчленение. Показатели степени и скорости выветривания.

Эрозионные процессы и селевые потоки. Геологические, гидрологические, метеорологические и техногенные факторы развития эрозионных и селевых процессов. Плоскостной смыв, оврагообразование и речная эрозия. Показатели, характеризующие степень и скорость развития эрозионных процессов. Типы селей и механизм их движения; районы распространения. Методы прогноза эрозионных и селевых процессов, способы предотвращения опасных последствий.

Абразия и переработка берегов водохранилищ. Геологические, гидрологические и техногенные факторы развития абразионного процесса.

Сопротивление пород волновому размыву. Переработка берегов водохранилищ как аналог абразии. Явления на водохранилищах. Волновой и уровенный режим водохранилищ. Методы прогноза переработки берегов и способы её предотвращения.

Обвалы, оползни, курумы и другие склоновые явления. Общая классификация склоновых явлений, факторы и механизм их развития.

Регионально-геологические и зонально-климатические закономерности развития склоновых явлений.

Обвалы и осыпи. Условия, основные факторы и механизм развития.

Генетические типы оползней. Условия, факторы и механизм образования. Динамика оползневого процесса.

Методы изучения, оценки и прогноза склоновых явлений. Способы оценки устойчивости склонов – сравнительно-геологические и расчетные.

Меры по предотвращению последствий склоновых процессов.

Просадки в лессах. Инженерно-геологическое расчленение лессовых толщ на геологические горизонты. Факторы, определяющие просадочность. Прогноз просадочности.

Карст в карбонатных, сульфатных породах и в солях. Геологические закономерности и основные условия развития карстовых процессов.

Оценка степени закарстованности и прогноз активизации (скорости) карста при естественном и измененном режиме подземных вод. Прогноз закарстованности и методы защиты.

3. Методика инженерно-геологических исследований Инженерно-геологические исследования для гидротехнического строительства. Факторы, обуславливающие устойчивость плотин ГЭС и гидрогеологических исследований на разных стадиях проектирования и эксплуатации водохранилища.

Инженерно-геологические явления на каналах (судоходных, оросительных, деривационных, водоводных) и их изучение. Задачи и содержание инженерно-геологических исследований по трассам каналов.

Инженерно-геологические явления при сооружении портов и берегоукрепительных сооружений. Задачи и содержание изыскания при проектировании портов.

Инженерно-геологические явления на бортах глубоких карьеров и методика их изучения. Методы расчетов и моделирования устойчивости бортов карьера.

проектирования открытых разработок и эксплуатации карьера.

Задачи и методика инженерно-геологических исследований для подземных сооружений и шахтных разработок месторождений полезных ископаемых. Факторы, влияющие на состояние и деформации пород вокруг подземной выемки. Сдвижение пород и образование мульд проседания при разработках месторождений полезных ископаемых, строительстве метрополитена, длительных откачках воды, нефти и газа.

Инженерно-геологическое изучение урбанизированных территорий.

Генеральный план города и задачи инженерной геологии при его реализации на стадиях: районная планировка, генеральный и детальный план реконструкции и застройки города.

4. Региональная инженерная геология Теоретические основы региональной инженерной геологии.

Региональные геологические и зональные факторы формирования инженерно-геологических условий. Принципы и признаки инженерногеологического районирования.

Инженерно-геологические карты и разрезы. Карты общие и специальные, условий и районирования, аналитические и синтетические, оценочные, прогнозные. Таксономические единицы инженерногеологического районирования территории, их признаки и принципы выделения на картах различных масштабов.

Инженерно-геологическая характеристика отдельных регионов России.

Общие вопросы Грунтоведение как научное направление инженерной геологии.

Теоретические и методологические основы грунтоведения. Предмет, объект, структура и задачи грунтоведения. История возникновения и развития грунтоведения, его современное состояние.

1. Состав и строение грунтов Твердые компоненты грунтов: содержание, строение и свойства первичных силикатов, простых солей, глинистых минералов, органического вещества и органо-минеральных комплексов, льда и газогидратов в грунтах. Влияние твердых компонент на свойства грунтов.

Жидкие и газовые компоненты грунтов. Состав и структура жидкой компоненты грунтов. Показатели количественного содержания и энергетического состояния жидкой компоненты. Классификация и свойства воды разных видов в грунтах. Влияние на свойства грунтов.

Газовая компонента грунтов: происхождение, состав и состояние газов в грунтах. Показатели содержания газов в грунтах. Влияние газов на свойства грунтов. Биотические (живые) компоненты грунтов. Видовой состав микро- и макроорганизмов в грунтах. Их содержание и условия существования в грунтах, влияние на строение и свойства грунтов.

Морфология структурных элементов грунта (их размер, форма, характер поверхности, особенности межфазных границ). Количественное соотношение структурных элементов, гранулометрический и микроагрегатный состав грунтов. Структурные связи в грунтах, их виды и типы контактов. Теория контактных взаимодействий. Пространственная организация грунтов: структура и текстура, их подразделение. Пустотность грунтов. Строение магматических, метаморфических, осадочных сцементированных и обломочных (дисперсных) грунтов.

2. Свойства грунтов Свойства грунтов, их подразделение.

Химические свойства грунтов: растворимость, кислотно-основные свойства, химическая поглотительная способность, химическая агрессивность.

Физико-химические свойства грунтов: адсорбционные, ионнообменные, диффузионно-осмотические, адгезионные (липкость), капиллярные, набухаемость, усадочность, водопрочность.

Физические свойства грунтов: плотность, водопроницаемость и влагопроводность, газопроницаемость, теплофизические, электрические, электрокинетические, электрохимические (коррозионные), магнитные и радиационные свойства.

Биотические свойства грунтов: биологическая активность и агрессивность, биологическая поглотительная способность.

Современные лабораторные методы определения химических, физико-химических, физических и биотических свойств грунтов.

Физико-механические свойства грунтов, их подразделение.

Деформационные свойства грунтов. Виды напряженного состояния и деформаций грунтов. Методы определений и показатели деформационных свойств. Соотношения между напряжениями и деформациями, обобщенный закон Гука. Объемная и сдвиговая деформируемость грунтов.

Факторы сжимаемости и просадочности.

прочностных свойств. Теории прочности грунтов. Факторы, определяющие прочность грунтов.

Реологические свойства грунтов. Методы определения и показатели ползучести, релаксации напряжений и длительной прочности.

виброуплотнение, разжижение и плывунность. Методы определения и показатели.

Роль литогенеза и петрогенеза в формировании свойств грунтов.

Лабораторные и полевые методы определения физико-механических свойств грунтов.

3. Характеристика основных типов грунтов региональные.

магматических, метаморфических, осадочных сцементированных (крупнообломочных, мелкообломочных, пылеватых и глинистых, (крупнообломочных, песчаных, пылеватых (лессовых), глинистых, биогенных грунтов и почв), техногенных и искусственных грунтов.

4. Массивы грунтов Инженерно-геологические особенности массивов грунтов. Типы Масштабный эффект. Пространственная изменчивость массивов, выделение инженерно-геологичеких элементов. Классификационные и расчетные показатели грунтов.

Поле напряжений в грунтовом массиве от собственного веса и от внешних сил. Устойчивость массива под нагрузкой. Деформации массивов и принципы расчета осадок зданий и сооружений.

5. Техническая мелиорация грунтов Объект, предмет, структура и задачи технической мелиорации пород.

Теоретические и методологические основы технической мелиорации пород. Методика, основы технологии и методы технической мелиорации пород, их классификация, возможности и области применения. Методы уплотнения пород. Методы обезвоживания, гидрофобизации, ликвидации просадочности, ликвидации набухаемости и усадочности грунтов. Методы снижения водопроницаемости пород. Методы закрепления и упрочнения пород. Методы создания геотехногенных массивов.

Методы очистки грунтов от загрязнений: локализация, деструкция и удаление загрязнений. Механические, химические, физико-химические, физические и биологические способы очистки грунтов от загрязнений.

Общие вопросы Понятие о криосфере; классификация объектов криосферы. Мерзлые методологические положения при изучении формирования, история развития и распространения мерзлых пород. Предмет геокриологии (мерзлотоведения) и его задачи. Общая и прикладная геокриология.

Значение изучения мерзлых горных пород в различных отраслях народного хозяйства. Место геокриологии среди других наук.

М.В.Ломоносова и западно-европейских ученых на образование многолетнемерзлых толщ в XIX – начала XX веков. Роль российских ученых в создании науки о мерзлых породах и ее развитии. Состояние геокриологии за рубежом.

1. Основные понятия и определения Породы мерзлые, морозные, охлажденные, талые и немерзлые.

Понятие "Криолитозона". Разновидности мерзлых толщ по времени их существования, площади распространения, вертикальному расположению.

криолитозоны. Разновидности мерзлых пород по генезису, составу и условиям образования. Слой сезонного промерзания (СМС) и слой сезонного протаивания (СТС). Слой с годовыми колебаниями температур.

Среднегодовые температуры пород. Талики и их классификация.

Перелетки как переходный тип от сезонномерзлых к многолетнемерзлым породам.

2. Географическое распространение и мощность мерзлых горных пород на Земном шаре и в пределах России Геокриологическая секториальность, ее причины и проявление в Европе.

Вертикальная геокриологическая поясность. Причины поясности, типы и зональные варианты поясности.

3. Термодинамические основы мерзлотоведения Источники энергии, определяющие тепловое состояние Земли, их относительное значение. Энергетический баланс Земли, основные составляющие теплообмена на земной поверхности и в подстилающих горных породах. Пространственная и временная изменчивость тепловых поверхности. Годовые теплообороты через земную поверхность и в подстилающих горных породах. Структура годовых теплооборотов. Роль формировании годовых теплооборотов. Мощность слоя с годовыми теплооборотами. Величина годовых теплооборотов и глубина сезонного промерзания и сезонного оттаивания пород. Влияние теплообменных процессов на годовые теплообороты и глубину сезонного промерзания и оттаивания пород. Многолетние теплообороты в массивах горных пород и процессы их многолетнего промерзания и многолетнего оттаивания. Роль конвективного теплообмена на многолетнее промерзание (оттаивание) пород.

4. Особенности состава и строения мерзлых пород и их свойства Состав мерзлых горных пород. Лед, как породообразующий минерал и мономинеральная горная порода. Генетическая классификация льда, содержащегося в мерзлых горных породах. Сведения по теории строения воды и льда. Модификации льда и их характеристика. Фазовый состав воды в мерзлых породах. Водно-физические свойства мерзлых пород, их пористость и объемный вес. Электропроводность мерзлых пород.

Теплофизические свойства талых и мерзлых пород.

5. Физические и физико-химические процессы в мерзлых, промерзающих и оттаивающих горных породах Миграция влаги в промерзающих и мерзлых горных породах. Точки зрения на природу и механизм миграции влаги в породах. Процессы трещинообразования в мерзлых породах. Физико-химические и геохимические процессы в промерзающих, мерзлых и оттаивающих породах. Криогенная структура и текстура мерзлых горных пород. Роль миграции воды в формировании криогенной структуры и текстуры пород.

Классификации структур и текстур мерзлых толщ горных пород.

Механизмы формирования структур и текстур мерзлых пород.

6. Сезонное промерзание и сезонное протаивание горных пород Области распространения процессов сезонного промерзания и сезонного протаивании горных пород. Возможное (потенциальное) сезонное промерзание и сезонное протаивание горных пород (по В.А.Кудрявцеву). Классификация типов сезонного промерзания и сезонного протаивания горных пород. Факторы влияющие на глубину сезонного промерзания и сезонного протаивания горных пород. Методы изучения сезонного промерзания и сезонного протаивания горных пород.

Существующие методы определения и расчета глубины сезонного промерзания и протаивания пород (метод Тумеля, формула Стефана, формула Лукьянова, формула Кудрявцева). Динамика сезонного промерзания и сезонного протаивания пород. Особенности состава и строения сезоннопромерзающих и сезоннопротаивающих горных пород.

7. Закономерности формирования состава, строения и развития многолетнемерзлых горных пород температурного поля мерзлых пород. Закономерности формирования состава, залегания и мощности многолетнемерзлых горных пород.

Широтная и высотная зональность мерзлых толщ. Динамика южной границы многолетнемерзлых толщ. Теория развития многолетнемерзлых многолетнемерзлых толщ горных пород (теория В.А.Кудрявцева). Методы изучения многолетнемерзлых пород. Криогенные типы пород: эпи-, диа-, криолитозоны. Криогенные этапы в геологической истории Земли.

История формирования многолетнемерзлых пород.

8. Многолетнемерзлые толщи в различных геолого-структурных условиях Влияние верхних граничных условий на мощности криолитозоны и непрерывность ее существования во времени. Тепловые потоки из недр земли и градиенты температур на территории Евразии и их влияние на криолитозоны. Влияние рельефа на мощности криолитозоны.

Закономерности формирования мощностей и строения криолитозоны в горно-складчатых областях. Закономерности формирования мощностей и строения криолитозоны на низменных равнинах (молодых платформах).

Закономерности формирования мощностей и строения криолитозоны на плоскогорьях и плато (древних платформах). Криолитозона Арктического шельфа и побережий морей Северного Ледовитого океана. Влияние ледников и ледниковых покровов на распространение, мощности и строение криолитозоны.

9. Мерзлотные физико-геологические процессы, явления и образования Криогенное выветривание. Криогенное пучение: природа и механизм процесса, виды пучения, формы и геологические результаты, зональные и региональные закономерности. Криогенное трещинообразование: природа и механизм процесса, формы и геологические результаты, зональные и региональные закономерности. Полигонально-жильные структуры:

механизмы образования, типы и виды структур, зональные и региональные закономерности развития и распространения. Термокарст как геологический процесс: условия, механизм и стадийность процесса, зональные и региональные закономерности развития и распространения термокарстовых явлений, образований и форм рельефа. Термокарстовые просадки, термоэрозия и термоабразия: механизмы процессов, формы и образования.

Солифлюкция: виды солифлюкции, формы рельефа, отложения, зональные и региональные закономерности развития и распространения.

Курумы и каменные глетчеры: зональные и региональные закономерности развития и распространения этих явлений. Пятна-медальоны и криотурбации: механизмы образования, зональные и региональные закономерности развития и распространения этих явлений. Наледи и наледные формы рельефа: зональные и региональные закономерности развития и распространения наледей и наледных форм. Оползни, оплывы, обвалы в криолитозоне: особенности, региональные и зональные закономерности развития и распространения этих явлений.

многолетнемерзлых пород Основные особенности подземных вод криолитозоны. Мерзлые толщи как криогенные водоупоры. Классификация подземных вод криолитозоны. Криогенное преобразование состава и минерализации подземных вод криолитозоны. Криогенное преобразование артезианских бассейнов и адбассейнов, гидрогеологических массивов и адмассивов, бассейнов карстовых вод и вулканогенных супербассейнов.

Криогенные бассейны напорных трещинных вод: особенности образования и распространения. Особенности питания, стока и разгрузки подземных вод артезианских областей платформ в условиях криолитозоны.

гидрогеологических горно-складчатых областей в условиях криолитозоны.

Особенности загрязнения и естественная защищенность подземных вод в условиях криолитозоны. Классы водоносных таликов и их значение в питании, стоке и разгрузке подземных вод в условиях криолитозоны.

Наледи как типичная форма разгрузки подземных вод в криолитозоне.

Зональные виды наледей и особенности их режима. Значение наледей в стоке вод в условиях криолитозоны. Подсчет естественных ресурсов подземных вод по наледям. Особенности поисков, разведки, изучения режима и эксплуатации подземных вод в криолитозоне. Тепловое взаимодействие мерзлых толщ и подземных вод.

11. Районирование и картирование области распространения мерзлых пород Цели, задачи и принципы мерзлотного районирования. Мерзлотная съемка. Цели и задачи мерзлотной съемки. Микрорайонирование при мерзлотной съемке. Методы мерзлотной съемки. Масштабы мерзлотной съемки. Применение аэрофото- и космосъемки при мерзлотных исследованиях. Принципы составления общих и специальных мерзлотных карт.

12. Основы механики мерзлых горных пород Формирование напряженно-деформированного состояния грунтов в процессе промерзания: напряжения и деформации пучения, температурного сокращения, морозобойное растрескивание.

Реологические процессы в мерзлых грунтах и основные виды их проявления: ползучесть, снижение прочности, релаксация напряжений.

Условно-мгновенная, длительная, предельно-длительная прочность.

Методы прогноза длительной прочности и длительной деформации мерзлых грунтов. Сопротивление мерзлых пород внешним нагрузкам.

Нормативные и расчетные характеристики мерзлых пород. Определение несущей способности мерзлых грунтов как оснований сооружений.

Понятие о твердомерзлом и пластичномерзлом состоянии мерзлых грунтов. Влияние льдистости, засоленности, заторфованности, температуры на прочность и деформируемость мерзлых грунтов.

Лабораторные и полевые методы испытания мерзлых грунтов. Процессы, происходящие при оттаивании мерзлых грунтов: осадки оттаивания и уплотнения, фильтрационная консолидация. Основные характеристики для определения осадок оттаивания грунтов: коэффициенты оттаивания и сжимаемости. Методы их определения в полевых и лабораторных условиях. Принцип линейности при оценке осадок оттаивающих грунтов.

13. Деформации сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах Основные причины деформаций сооружений: пучение, просадка при протаивании оснований, влияние наледных явлений. Примеры деформаций зданий, искусственных сооружений, земляного полотна, насыпей, выемок и т.п.

14. Методы строительства в области многолетней мерзлоты Принципы использования ММП в качестве оснований зданий и сооружений. Сохранение мерзлого состояния грунта в основании зданий;

охладительные устройства, эффективность их применения и методы расчета; термоизоляционные отмостки. Постепенное оттаивание мерзлых горных пород в основании сооружений в процессе их эксплуатации и приспособление конструкций сооружений к осадкам грунтов при протаивании. Предпостроечное протаивание многолетнемерзлых пород.

Стабилизация верхней поверхности ММП в основании зданий и сооружений. Стабилизация с помощью вентилируемого подполья и с помощью охлаждающего контура. Типы фундаментов, применяемых при различных методах строительства. Особенности дорожного и аэродромного строительства в области распространения многолетнемерзлых горных пород. Принципы строительства подземных коммуникаций в районах с многолетнемерзлыми породами. Использование снега и льда в инженерных сооружениях. Земляные работы в области многолетней мерзлоты.

Инженерная геология 1. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии.

М.: Недра, 1981.

2. Золотарев Г.С. Инженерная геодинамика. М., Изд-во МГУ. 1983.

3. Золотарев Г.С. Методика инженерно-геологических исследований.

М.:Изд-во МГУ, 1990.

геодинамика.Л.: Недра, 1977.

5. Ломтадзе В.Ю. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л.: Недра, 1978.

6. Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы. Под ред. акад. Е.М. Сергеева. М.: Недра, 1985.

7. Теоретические основы инженерной геологии. Социальноэкономические аспекты. Под ред. акад. Е.М. Сергеева. М.: Недра, 1985.

Грунтоведение 1. Грунтоведение/ Сергеев Е.М., Голодковская Г.А., Зиангиров Р.С., Осипов В.И., Трофимов В.Т.//5-е изд. Под ред. Е.М.Сергеева. М.: Изд-во МГУ. 1983.

3. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л:

Недра. 1984.

4. Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы/Под ред. Е.М.Сергеева. М.:Недра. 1985.

5. Ухов С.Б. и др. Механика грунтов. М.:Высшая школа. С.Д.Воронкевича. М.:Изд-во МГУ, 1981.

Геокриология 1. Вялов С.С. Реология мерзлых грунтов. М.: Стройиздат, 2. Геокриология СССР/Под ред. Э.Д.Ершова. М.:Недра, 1988-1989, т.

1- 3. Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Недра, 1990, 4. Методика мерзлотной съемки/Под ред. В.А.Кудрявцева.М.: Изд-во МГУ, 5. Общее мерзлотоведение/ Под ред. В.А.Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 6. Основы геокриологии/Под ред. Э.Д.Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1995, 1996, 1998, 1999, 2001, т. 1- 7. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях/ Под ред. В.А.Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 8. Роман Л.Т. Механика мерзлых грунтов. М.: МАИК "Наука/ Интерпериодика", 9. Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. М.: Изд-во МГУ, 10. Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы. М.: Изд-во МГУ, Дополнительная литература Инженерная геология 1. Инженерная геология СССР. Главный ред. акад. Е.М. Сергеев, т.т.

1–8, М.: Изд-во МГУ, 1976–1978 г.г.

2. Инженерная геология СССР. М.:, Недра, 1990–1992 г.г.

Грунтоведение 1. Королев В.А. Термодинамика грунтов/ Уч. пособие. М.:Изд-во МГУ. 1997.

2. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. В 2-х т. /Под ред. Е.М.Сергеева. М.:Недра. 1984.

Геокриология 1. Геокриологические опасности/ Под ред. Л.С.Гарагуля, Э.Д.Ершова. М.: Издательская фирма "КРУК", 2. Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Криогенные физикогеологические процессы и их прогноз. М.: Недра, 3. Ершов Э.Д., Данилов И.Д., Чеверев В.Г. Петрография мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 4. Лабораторные методы исследования мерзлых грунтов/Под ред.

Э.Д.Ершова. – М.: Изд-во МГУ,