Эффузивно-осадочные горные породы

Диатомиты - слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая от панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Плотность 400... 1000 кг/м³, пористость 60...70%.

Трепелы - очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Плотность 500...1200 кг/м³, пористость 60...70%, коэффициент теплопроводности 0,17...0,23.

Применяют диатомиты и  трепелы для изготовления теплоизоляционных  материалов, легкого кирпича, а также  в производстве гидравлических вяжущих  в качестве активных минеральных  добавок.

Механические отложения  образовались в результате физического  выветривания горных пород под влиянием воды и температуры. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными  потоками на различные расстояния и  оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных горных пород.

Химическое выветривание проявлялось в результате взаимодействия составных частей горных пород с  различными веществами, находящимися в атмосфере. Так, полевой шпат (ортоклаз) под действием воды и углекислоты (находящейся в воздухе) разрушался, образуя минерал каолинит.

К физическому и химическому  выветриванию (разрушению) горных пород  часто присоединяется еще биохимическое  выветривание, являющееся результатом  жизнедеятельности животных и растительных организмов. В результате выветривания горных пород образуются дисперсные частицы, зерна и крупные обломки; некоторые из них цементируются  глиной, кальцитом или кремнеземом, образуя цементированные горные породы. В зависимости от крупности  зерен и цементации их различают  следующие виды механических отложений  осадочных горных пород.

Песок - рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16 — 5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бывают горные, речные, морские, дюнные, барханные и др. Применяют для приготовления бетонов и растворов.

Гравий - окатанной формы зерна крупностью 5...70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники - горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Наиболее прочные кремнеземистые песчаники имеют предел прочности при сжатии 200 МПа и более. Используют песчаники в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, так как они имеют высокие морозостойкость и прочность при истирании.

Конгломераты - горная порода, состоящая из сцементированных зерен гравия, а брекчия - то же, из сцементированных зерен щебня. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.

 

Эффузивно - осадочные горные породы

 

Промежуточное положение между  осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных  пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются  взаимные переходы, возникающие в  результате смешения материала разного генезиса.

 

 

 

 

 

Карта пьезометрической поверхности напорных вод (карты гидроизопьез)

 

Линии, соединяющие точки  с одинаковыми отметками пьезометрического  уровня, называют гидроизопьезами (или пьезогипсами). Карта гидроизопьез - совокупность таких линий, и строится она методом интерполяции отметок, т.е. аналогично карте гидроизогипс. Если напорных водоносных горизонтов несколько, для каждого из них на карте наносится своя система гидроизопьез.

С помощью карты гидроизопьез решают ряд практических задач, связанных с использованием артезианских вод для водоснабжения, с организацией защиты от них при вскрытии строительными котлованами кровли напорного пласта и т. д. по карте гидроизопьез изучают условия формирования потоков артезианских вод, определяют направление их движения (по нормали к гидропьезам в сторону меньших отметок), выделяют участки возможного самоизлива (при совмещении гидроизопьез с горизонталями), устанавливают гидравлическую связь напорных вод с реками и пр.

 

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ  ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

 

Техническое задание на инженерно-геологические изыскания выдает инженер-строитель, занимающийся проектированием объекта. В связи с этим инженер-строитель должен владеть определенными знаниями по инженерной геологии. Далее изыскания выполняет специализированная изыскательская организация. Каждая изыскательская организация, в том числе и по инженерно-геологическим изысканиям, специализируется, как правило, по определенному виду строительства - промышленно-гражданскому, дорожному, гидротехническому и др. Результаты изысканий в виде инженерно -геологического отчета передаются строительной проектной организации, где ведется проектирование объекта. В этой работе, как и при строительстве объекта, обязательно принимает участие инженер-геолог. В период эксплуатации объекта в ряде случаев также требуется участие инженера-геолога, чаще всего это бывает в связи с нарушением нормальной эксплуатации объекта (деформация зданий, подтопление фундаментов, оползневые процессы и т. д.).

В последнее время значительное место в строительной практике занимает вопрос реконструкции, перепрофилирования и реставрации зданий и сооружений, как правило, в пределах существующей городской застройки. Это накладывает  особую ответственность на инженеров-геологов, которые должны оценить степень  изменений в геологической среде  за период эксплуатации зданий и сооружений и выработать рекомендации по дальнейшим проектным решениям в связи с  изменившейся геологической обстановкой.

Цель инженерно-геологических  исследований — получить необходимые для проектирования объекта инженерно-геологические материалы.

Задача исследований —  изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных  геологических и инженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений.

Ведение инженерно-геологических  изысканий регламентируется основным нормативным документом в строительстве «Строительными нормами и правилами» СНиП 11.02—96 «Инженерные изыскания для строительства» и комплексом сводов правил.* Данные документы определяют порядок, состав, объем и виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов и различных геологических обстановках, а также состав документации по результатам изысканий, порядок их предоставления и приемки, а также ответственность исполнителей и заказчиков (проектировщиков).

Состав исследований определяется программой, согласованной с проектной организацией. В состав работ входят: сбор, изучение и анализ имеющихся геологических материалов по району строительства; инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемка; буровые и горнопроходческие разведочные работы; геофизические исследования; опытные полевые работы; стационарные наблюдения; лабораторные исследования грунтов и подземных вод; камеральная обработка и составление отчета.

Во всех случаях исследования должны начинаться со сбора имеющихся  материалов о природных условиях района (геологическом строении, гидрогеологических условиях, климате, гидрологии, почвенном покрове, топографии). Эту работу выполняют в подготовительный период до начала полевых работ; изучают материалы, хранящиеся в геологических фондах и других организациях, опубликованные работы, собирают данные об опыте строительства и эксплуатации аналогичных сооружений в местных природных условиях. Тщательный сбор и анализ имеющихся материалов, дополненный в ряде случаев рекогносцировочным обследованием района, позволяет целенаправленно составить программу исследований и значительно сократить их объем.

После проведения необходимых  организационно-хозяйственных мероприятий изыскательский отряд или партия выезжает на место будущего строительства и приступает к полевым работам (съемка, буровые, геофизические и другие работы).

Окончательная обработка  полевых материалов и результатов  лабораторных анализов производится в  стационарных условиях в течение  камерального периода. Камеральная  обработка материалов завершается составлением инженерно-геологического и гидрогеологического отчетов.

Объем выполняемых инженерно-геологических  исследований бывает различен. Это  связано со стадией проектирования (предварительные или детальные исследования), геологической изученностью района (изученный, малоизученный, неизученный), сложностью геологического строения (сложные складки, горизонтальное залегание слоев и т. д.), особенностями свойств грунтов (грунты, требующие и не требующие специальных работ), конструктивными особенностями сооружений и их капитальностью.

Основной объем инженерно-геологических  работ приходится на исследования, проводимые в период до проектирования. На этом этапе инженерно-геологические исследования обеспечивают получение необходимых данных, связанных с геологическими условиями местности, со свойствами грунтов и получением инженерных выводов. Геологическое изучение местности позволяет выявить лучший участок для строительства, влияние различных процессов на сооружение и влияние самого сооружения на природную обстановку. Изучение грунтов позволяет определить их свойства, решить вопрос о необходимости улучшения их свойств и составить представление о наличии в данном районе тех или иных строительных материалов. Важное место занимают инженерные выводы. При этом устанавливается глубина заложения фундаментов и величина допускаемых давлений на грунт, прогнозируются устойчивость сооружения, величины ожидаемых осадков и т. д.

В период строительства при проходке котлованов производят сверку наблюдаемых геологических и гидрогеологических данных с геологическими материалами, полученными в период инженерно-геологических исследований до проектирования. При наличии расхождений назначают дополнительные инженерно-геологические работы для подтверждения правильности выполненного проекта или внесения в него необходимых исправлений.

При эксплуатации зданий и сооружений во многих случаях целесообразны работы, связанные с подтверждением прогноза устойчивости объектов. Так, проводят наблюдения за характером и величиной осадок, режимом грунтовых вод и рек, размывом берегов, устойчивостью склонов и т. д. К этому периоду относят также работы, получившие название инженерно-геологической экспертизы. Задачей таких исследований является установление причин возникновения деформаций зданий и сооружений и решение вопросов по их устранению.

Инженерно-геологические  работы обычно выполняют в три  этапа:

1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный.

Подготовительные работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам. Осуществляется подготовка к полевым работам.

В полевой период производят все инженерно-геологические работы, предусмотренные проектом для данного участка:

1. инженерно-геологическую съемку;

2. разведочные (буровые и горнопроходческие) работы и геофизические исследования;

3. опытные полевые исследования грунтов;

4. изучение подземных вод;

5. анализ опыта местного строительства и т. д.

В течение камерального периода производят обработку полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составляют инженерно-геологический отчет с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и т. д.

Инженерно-геологический отчет является итогом инженерно-геологический изысканий. Отчет передается проектной организации, и на его основе выполняется необходимая проектная документация для строительства. В общем виде отчет состоит из введения, общей и специальной частей, заключения и приложений. Во введении указывают место проведения изыскательских работ и время года, исполнителей и цель работ. В общей части, в ее отдельных главах дается описание:

1. рельефа, климата, растительности, населения;

2. геологической обстановки с приложением геологических карт и разрезов;

3. картстроительных материалов, которые необходимы для выполнения строительных работ.

В специальных главах большое  внимание уделяется фунтам и подземным  водам. Грунты являются основным объектом исследований, поэтому указываются: какие грунты, их свойства, выраженные в цифрах, что необходимо для определения расчетных характеристик, пригодность грунтов для строительства объекта.

Подземные воды оцениваются  в двух направлениях: как источники водоснабжения при строительстве и эксплуатации объекта и как они могут помешать строительству. В этих случаях даются рекомендации по строительному водопонижению и устройству дренажей на период эксплуатации объекта.

В заключительной части отчета дается общая инженерно-геологическая оценка участка по пригодности для данного строительства, указываются наиболее приемлемые пути освоения территории, заостряется внимание на вопросах охраны окружающей среды.

Отчет обязательно должен иметь приложение, в котором дается различный графический материал (карты, разрезы, колонки скважин и др.), а также таблицы свойств грунтов, химических анализов воды, каталог геологических выработок и др.

Инженерно-геологический  отчет должен давать ответы на все  вопросы, которые стоят перед  строителем, но семь из этих ответов являются главными. Это фактически семь основных требований к инженерно-геологическим изысканиям. К ним относятся:  
1. оценка общих условий территории; 
2. обеспечение геологическими данными для выбора типа основания и конструкций фундамента;  
3. определение характера воздействия на грунты динамических нагрузок; 
4. возможное влияние на устойчивость объекта инженерно-геологических процессов;