Контрольная работа по «Инженерной геологии»

Во время  сдвига поверхность разлома расположена  вертикально и подошва двигается  влево либо вправо. В левосторонних сдвигах подошва движется в левую сторону, в правосторонних – в правую. Отдельным видом сдвига является трансформный разлом, который проходит перпендикулярно срединно-океаническим хребтам и разбивает их на сегменты шириной в среднем 400 км.

 

Рис. 1 Сдвиг

 

С инженерно-геологической  точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость.

Наличие дислокации резко  изменяет и усложняет инженерно-геологические  условия строительства – нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей.

 

ЗАДАНИЕ 5

 

1. Зная период  Т и амплитуду А колебаний  сейсмической волны, вычислить сейсмическое ускорение a и коэффициент сейсмичности К.

2. Подсчитать  сейсмическую инерционную силу S (в Н) воздействующую на сооружение при землетрясении. Массу сооружения Р принимают равной 5500 т.

3. Используя  величину сейсмического ускорения  и шкалу МSК [1], определить силу землетрясения в баллах. Все эти данные внести в табл. 5.

4. По данным  о силе землетрясения уточнить  расчетную балльность строительной площадки в районах сложенными: а) рыхлыми осадочными породами с глубиной залегания грунтовых вод до 5 м от поверхности земли; б) скальными породами (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия.

 

Номер варианта	Период сейсмической волны Т, с	Амплитуда колебаний сейсмической волны А, мм	Сейсмическое ускорение   a,   мм/с2	Сила землетрясения, бал.	Коэффициент сейсмичности Кs	Инерционная сила S, кН
1	1,55	90	1477,40	9	0,15	8125,15

 

1.

 мм/с²

 

2.

 кН

3. Так как  сейсмическое ускорение равно 1477,40, то, согласно  шкале MSK, сила землятресения составит: 9 баллов.

 

Сейсмическое  ускорение a,   мм/с2	Сила землятресения  Бал
250-500	6
500-750	7
750-1000	8
1000-2000	9
2000-3000	10
4000-5000	11
5000-6000	12

4.

а) учитывая тот факт, что  грунт состоит из рыхлых осадочных  пород и уровень грунтовых вод находится близко к поверхности земли и учитывая экономическую составляющую расчетная бальность строительной площадки в данном случае составит 10 баллов.

б) учитывая, строительная площадка основывается на скальных породах (гранитами, гнейсами), прикрытыми маломощным слоем сухого элювия, что говорит о слабом выветривании данных пород, в данном районе строительство зданий и сооружений возможно, учитывая бальность для данной условий 9.

ЗАДАНИЕ 6

Определить коэффициент  фильтрации массива водоносных песков по результатам откачки из одиночной совершенной скважины.

Номер варианта	Мощность водоносного горизонта Н, м	Дебит скважины Q, м3/сут	Понижение уровня воды в скважине S, м	Радиус влияния скважины R, м	Радиус скважины r, м
1	12	600	4	105	0,3

Решение:

 м/сут.

 

 

ЗАДАНИЕ 7

 

Составить описание геологического процесса заболачивание. При характеристике геологических процессов необходимо рассмотреть: причины образования, стадии развития, условия строительства сооружений в районах развития этих процессов, мероприятия по их предупреждению и борьбе с ними.

Болото (также топь, трясина)

Болото (также топь, трясина) — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли. Болота являются составной частью гидросферы. Первые болота на Земле образовались на стыке силура и девона 350—400 млн. лет назад.

Чаще встречаются в Северном полушарии, в лесах. В России распространены на севере Европейской части, в Западной Сибири, на Камчатке. В Белоруссии и на Украине болота сконцентрированы в Полесье (так называемые Пинские болота). 

Заболачивание – нарастающее переувлажнение почвогрунтов с изменением почвенно-растительного  покрова. Причин заболачивания несколько:

1. Подъем уровня  грунтовых вод вокруг созданных водохранилищ.

2. Нарушение  обычного для данного места  режима испарения, например после лесного пожара, когда резко падает количество транспирации вследствие уничтожения растений.

3. Естественное  расширение (нарастание) мохово-торфяных  болот на низменных равнинах, особенно в таежной зоне Западной Сибири.

4. Зарастание  озер болотной растительностью  и превращение их в зыбуны.

5. Общеклиматическое  (циклическое) понижение среднегодовых  температур воздуха и испаряемости.

Процесс образования  болот – длительный процесс. Заболачиванию главным образом подвергаются стоячие водоемы (гл. образом озера), а также места пониженного рельефа местности. К этому типу понижений относятся: долины рек, лощины. В нижних слоях торфяников может присутствовать пресноводный ил – сапропель.

Простейшая  схема заболачивания местности  выглядит следующим образом:

- Начальная  стадия. Заболачивание суши или  зарастание водоема, поступает  достаточное количество грунтовых  вод, формируются низинные болота с богатой растительностью.

- Вторая стадия. Происходит нарастание торфа, снижается грунтово-водное питание. Образуется болото переходного типа. Первый признак таких болот – появление сфагновых мхов.

- Третья стадия. Образование верхового болота. Водопитание  здесь осуществляется за счет атмосферных осадков. Эдификаторы болот – сфагновые мхи. Они могут быть с редким древесным ярусом.

 

Рис. 2 Стадии заболачивания  водоема

 

Рис. 2. Стадии заболачивания водоема: А – открытое водное пространство; Б – прибрежно-водяная растительность; В, Г – осоковое низинное болото; Д - сосновый лес на сфагновом болоте.

 

В районах, занятых  болотами, сейчас ведется интенсивное  строительство. Однако условия строительства на болотах представляют значительную сложность, поэтому необходимо специально рассмотреть этот вопрос.

Болота разделяют  на два различных вида: со сплошным заполнением торфом и со сплавиной. Болота со сплавиной – это водоем, в котором верхняя часть занята слоем плавающего торфа, а ниже находится вода. Минеральное дно болот обычно представлено слабыми, сильнопористыми, неуплотненными грунтами – результат отложений водных потоков в местных понижениях рельефа. 
Торф – это продукт разложения под водой растительных остатков, происходящего в условиях избытка влаги и недостатка кислорода. Торф является первой ступенью превращения растительных веществ в уголь. Торф содержит растительные остатки, сохранившие свою структуру, бесструктурную массу перегноя и воду. Содержание воды в торфе очень велико и достигает 85% по весу. 
По мере разложения торфа количество неразложившихся растительных остатков уменьшается, содержание гумуса возрастает, и торф по своим свойствам все более приближается к слабым, бесструктурным, разжиженным илистым и глинистым грунтам.

По степени  разложения торфы разделяют на пять категорий. В зависимости от степени разложения торфы имеют различные свойства. Торф I категории представляет на вид однородную бесструктурную массу. При сдавливании в руке он свободно продавливается между пальцами, но при этом вода не отделяется от массы торфа. Это объясняется влиянием значительного количества коллоидных частиц. В результате этого торф I категории почти не обладает водопроницаемостью. В торфе I и II категорий содержатся гуминовые кислоты, что заставляет принимать специальные меры, во избежание агрессивного воздействия их на цементы и бетоны. Вода в таком торфе имеет темно-коричневый цвет. 
В строительном отношении торф I категории – очень слабый, сильносжимаемый грунт, имеющий большое значение коэффициента уплотнения а. Под небольшим давлением такой торф способен уплотняться на 50% своей мощности. Сопротивление этого грунта сдвигу ничтожно. Например, шурф, вырытый в таком грунте па глубину в 2 м с откосами 1:1, очень быстро заплывает почти полностью.

Среднеразложившпйся торф представляет массу, сохранившую  некоторую структурность. При сдавливании  в руке масса такого грунта слабо  продавливается между пальцами, при этом частично выдавливается вода. Содержание гуминовых кислот здесь невелико. Вода в этих торфах окрашена в светло-коричневый цвет.

Среднеразложившпйся торф, хотя и сохранил еще некоторую  структурность, но все же обладает высокой сжимаемостью. Под давлением порядка 0,5 – 1 кг/см² этот торф способен уменьшить объем примерно на 35 – 40 %. Отрытый в таком грунте шурф также подвергается заплыванию, но процесс этот происходит медленно и обычно заполнение шурфа не превосходит одной трети глубины.

Неразложившийся торф представляет собой в основном скопление растительных остатков. Он имеет ясно выраженную волокнистую структуру. При сжатии в руке через пальцы он не продавливается. Вода, которая свободно выжимается из него, не имеет окраски. Способность такого торфа уплотняться пол давлением 0,5 – 1 кг/см² значительно меньше, чем у торфа других категорий, но все же еще весьма высока. Сопротивление сдвигу у торфов V категории зависит от их волокнистости и имеет незначительную величину. Например, если в таких торфах заложить шурф глубиной 2 м, откосы его устойчиво держатся под углом 45°.

Строительство на болотах – очень сложная задача. Прорезки торфов и опирание сооружения на нижележащие слои минеральных грунтов удается применить только в редких случаях. Во-первых, в ряде мест слои торфов имеют большую мощность. В этих условиях необходимо прорезать и этот слабый слой. Производство работ по проходке глубокого котлована, особенно в торфах I и II категорий, осложняется из-за слабой водоотдачи грунтов и малой их устойчивости.

Железобетонные  сваи в болотах обычно не применяют  из-за агрессивности среды по отношению к бетону и металлу, а применение деревянных свай затруднено из-за их ограниченной длины и быстрого разрушения при осушении болот. Свайные фундаменты устраивают только для сооружений компактной формы в плане. Употребление свай для каналов, дорог и трубопроводов ограничено их высокой стоимостью.

При применении свай для зданий приходится все здание целиком поднимать на сваи. Устройство свай только под стены вызывает в  дальнейшем необходимость кардинальной перестройки здания в связи со значительной осадкой полов. Тротуары и подъезды к зданиям выполняют со строительным подъемом, чтобы после осадки под ними торфов получилось нужное взаимное расположение тротуаров и полов.

Необходимо  обеспечивать надлежащую устойчивость свай, т. е. достаточно заглублять их в плотные грунты. Примером неудачного решения свайного основания под устой моста может служить строительство устоя на сваях длиной 11 м в Мичигане; при отсыпке дорожной насыпи давление ее вызвало выдавливание из – под устоя слоя торфов вместе со сваями, в результате чего произошла авария.

В аналогичных  условиях следует сначала устроить насыпь, а затем уже через нее  забивать сваи под устой. Длину свай нужно определять из условия достаточного их заглубления в подстилающие торфяник плотные слон грунта. 
Строительство насыпей для каналов и дорог па малоразложившихся торфах ведется непосредственно на торфе.