Процесс изучения природной геологической обстановки местности до начала строительства

 Для предотвращения  неблагоприятного воздействия инженерно-геологических  процессов на территории и  сооружениях проводят инженерные, лесомелиоративные и другие мероприятия, осуществляют режимные наблюдения за развитием процессов, составляют и уточняют прогнозы, оповещают о степени опасности для принятия неотложных мер, исключающих катастрофические последствия.

Е. Обоснование сложности инженерно-геологических условий.

Даётся оценка категории сложности геологической  среды.

 

 

 

 

 

3. Методы инженерно-геологических исследований

 

1. Определение прочности.

В лабораторных условиях для этой цели используются методы:

– прямого среза;

– трехосного сжатия;

– сжатия-растяжения;

– испытания в приборе с независимым регулированием трех главных напряжений;

– испытания в приборе «шариковой пробы».

В полевых условиях в основном распространены следующие методы испытаний:

1) сдвиг штампа, прибетонированного к грунту;

2) срез целика, помещенного  в обойму и нагруженного сверху  нагрузкой; 

3) испытание крыльчаткой; 

4) зондирование с помощью  конуса.

При сдвиге штампа он обычно прибетонируется к основанию  и часть цементного раствора затекает в грунт, обеспечивая контактное сцепление. Сдвиг целика по существу воспроизводит срезной прибор. Нагрузка сверху и сдвигающие усилия создаются  домкратами, упирающимися в вертикальный портал и в упорный массив.

2. Определение коэффициента фильтрации.

Для хорошо фильтрующих  грунтов kf определяют с помощью прибора, состоящего из трубы длиной L, заполненной  грунтом, и двух трубок — подводящей и отводящей воду. При разности напоров H2—Н1 вода будет фильтроваться под действием градиента i.

Определив объём воды в колбе V, профильтровавшейся за время t, можно найти

kf = V/Ait,

где А — площадь  поперечного сечения образца  грунта.

При пылевато-глинистых  грунтах для определения коэффициента фильтрации приходится создавать большой напор. Тогда значение можно определять с помощью прибора конструкции Б. И. Далматова. В этом приборе образец грунта  помещается в кольцо, устанавливаемое на фильтрующее днище. Сверху располагается фильтрующий поршень. Вода поступает со значительным давлением под фильтрующее днище, проходит через образец грунта, заполняет пространство над поршнем и выливается в колбу. Для ускорения процесса фильтрации камера над поршнем заранее заливается водой. Как установлено опытами, вследствие образующегося выпуклого мениска вода поступает в колбу периодически и сразу в относительно большом количестве. Для устранения мениска на уровне сливного отверстия устанавливается пластинка с вырезом в месте отверстия. Это способствует капельному поступлению воды в колбу. Для исключения испарения воды прибор герметизируется завинчивающейся крышкой.

Для предотвращения движения воды вдоль стенок кольца к фильтрующему поршню прикладывают внешнюю нагрузку, большую, чем структурная  прочность грунта. Если это по каким-либо причинам нежелательно, берут образец, имеющий диаметр на 8... 10 мм меньше внутреннего диаметра кольца, и зазор между грунтом и стенками кольца заполняют нефильтрующим вязким веществом.

С помощью такого прибора можно устанавливать коэффициент фильтрации суглинков и глин при kf < 10-9 см/с. Коэффициент фильтрации песков и супесей для расчета притока воды в котлованы рекомендуется определять в полевых условиях методом пробных откачек или путем налива воды в скважины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Основные физико-механические свойства горных пород, знание которых необходимо для проектирования и строительства. Условия образования и строительные свойства грунтовых отложений

Для проектирования и строительства необходимо знание о следующих свойствах горных пород:

1. минеральный состав горных пород: породообразующие минералы, количество минералов в породе, их свойства, состав;
2. агрегатное состояние – минералы пород могут находиться не только в кристаллическом и аморфном состоянии, но и в коллоидном (глинистые);
3. химический состав пород;
4. структуры горных пород;
5. текстуры пород;
6. трещиноватость характерна для монолитных ОГП (брекчия, известняк, опока), но проявляется в разной степени (известняки всегда сильно трещиноваты; массивы гипса не бывают трещиноватыми);
7. прочность горных пород.

Важной характеристикой  горных пород является пористость, оказывающая влияние на прочностные и водные свойства (песчаники 10-15%, ракушечник 30-40%, пески 30-40%, глины и суглинки 40-50%, или 70-80%);

Способность к доуплотнению характерна для песчаных пород, которые чутко реагируют на вибрацию (землетрясение, работа механизмов и т.п.); глинистые породы способны впитывать воду, набухать, увеличиваясь в объёме при замачивании. Это явление может привести даже к деформациям сооружений. Не менее опасно и уплотнение глинистых пород при высыхании, когда они уменьшаются в объёме, что также может привести к неравномерной осадке сооружения (например, Пизанская башня) и даже к его деформации. ОГП, содержащие глинистые частицы, при увлажнении способны переходить сначала в пластичное состояние, а затем и в текучее.

Водопроницаемость – способность горных пород пропускать через себя (фильтровать) воду может проявляться у горных пород в зависимости от их трещиноватости (известняк), но ещё в большей степени – от их пористости

Химическая  активность горных пород выражается в их взаимодействии с 10%-ной соляной кислотой HCl. Осадочные породы, содержащие карбонат кальция, бурно реагируют с кислотой (лёсс, известняк, ракушечник, мел, мергель и обломочные породы, скреплённые карбонатным цементом). Другие породы могут растворяться в кислоте без бурных реакций (гипс и т. п.).

Морские отложения.

В морях накапливаются  исключительно разнообразные осадки, роль которых в формировании земной коры во все времена была чрезвычайно велика. Материал, растворённый в морских водах, усваивается биосом, который фильтрует воды. Всего полгода требуется для того, чтобы биос профильтровал через себя всю воду Мирового океана.

Накопление  осадков в морях контролируется разнообразными факторами, к которым относятся и поступление материала с суши, и климатическая зональность, характер течений, глубина бассейна, соленость, биопродуктивность поверхностных вод и другие. Распределение осадочного материала в современных морях весьма неравномерно. Имеются участки на дне, где мощность отложений нулевая в результате размыва и, вместе с тем, на пассивных окраинах у континентального склона мощность осадков достигает 15 км.

По происхождению  различают океанические осадки следующих  типов:

1. Терригенные, образующиеся за счет разрушения горных пород суши и последующего их сноса реками в океаны.
2. Биогенные, формирующиеся на океанском дне за счет отмерших организмов, главным образом, их скелетов.
3. Хемогенные, связанные с выпадением из морской воды некоторых химических элементов.
4. Вулканогенные, накапливающиеся в результате извержений как на самом океаническом дне, так и за счет тефры, приносимой ветрами после вулканических извержений на суше.
5. Полигенные. т.е. смешанные осадки разного происхождения.

В строительстве  активно применяется известняк, а так же различные ракушняки  в целях декоративного оформления.

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик грунтов

 

В процессе проведения инженерно-геологических изысканий  изучению подлежат грунты как основания, среда или материал будущих сооружений, заключенные в грунтах подземные воды, различные физико-геологические процессы во всех формах их проявления.

А. Буровые работы.

Наиболее трудоёмким, дорогостоящим и длительным по времени видом работ при инженерно-геологических изысканиях являются буровые работы.

 К буровым  работам относятся сооружение  скважин инженерно-геологического  назначения любого диаметра и  глубины, которое осуществляется  преимущественно механическим способом. Сооружение скважин помимо основного процесса – бурения скважин – включает в себя ряд вспомогательных работ: планировка площадки, монтаж и демонтаж вышки или мачты и другого бурового оборудования, приготовление промывочного агента, погружение и извлечение обсадных труб и др.

Под буровой  скважиной понимается горная выработка, имеющая цилиндрическую форму и  значительную длину  при сравнительно малом диаметре. При инженерно-геологических  изысканиях отношение длины к  диаметру находится в пределах 0,2 – 0,001.

Буровые скважины на изысканиях проходятся для изучения геологического разреза, отбора образцов грунта с целью определения его состава, состояния и физико-механических свойств.

Задачи, решаемые с помощью бурения, определяют ряд  специфических требований к этому процессу. Эти требования существенно отличаются от поисков и разведки полезных ископаемых, изучения и освоения подземных вод.

Сопоставляя геологоразведочное и инженерно-геологическое бурение, необходимо отметить, что техническая  база для них общая. Однако, располагая общей технической базой, инженерно-геологическое и геологоразведочное бурение преследуют различные цели и решают различные задачи. Эти различия сводятся к следующему.

Объектом инженерно-геологического бурения является верхняя часть  земной коры, находящаяся в зоне взаимодействия с инженерными сооружениями, для проектирования которых и осуществляется это бурение. Средняя глубина инженерно-геологических скважин составляет 10-15 метров. При геологоразведочном бурении средняя глубина скважин на порядок выше. Поэтому основной объём инженерно-геологического бурения осуществляется в нескальных грунтах, геологоразведочного – в скальных.

Образцы (керн), извлеченные в процессе геологоразведочного  бурения, изучаются в основном с  точки зрения их состава, при инженерно-геологическом бурении в равной мере является важным состав поднятых образцов, их состояние и свойства.

Перечисленные особенности предъявляют к технологии бурения инженерно-геологических  скважин дополнительные требования. В результате инженерно-геологического бурения необходимость определения показателей состава, состояния и свойств массива грунта определяет широкое применение грунтоносов для отбора монолитов, что совершенно нехарактерно для геологоразведочного бурения. Сравнительно небольшая глубина при инженерно-геологическом исследовании делает возможным применение здесь методов зондирования, которые принципиально не отличаются от бурения. При геологоразведочных работах эти методы практически не применяются.

Основными требованиями к скважинам инженерно-геологического назначения являются: 1) получение исчерпывающих сведений о геологическом и гидрогеологическом строении исследуемых территорий, 2) получение достаточных и достоверных данных о физико-механических свойствах грунтов, 3) обеспечение возможности производства опытных работ с должным качеством как в процессе, так и по окончании бурения.

Б. Статическое зондирование.

Статическое зондирование является одним из наиболее эффективных  методов исследования грунтов в  условиях их естественного залегания.

В соответствии с ГОСТ 20069 – 74 метод статического зондирования в сочетании с другими  видами инженерно-геологических исследований (динамическое и ударно-вибрационное зондирования) следует применять  для определения:

– инженерно-геологических элементов (мощности, границы распространения грунтов различного состава и состояния);

– однородности грунтов по площади и глубине;

– глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

– приближенной количественной оценки характеристик свойств грунтов (плотность, угол внутреннего трения, модуль деформации);

– сопротивления грунта под сваей по ее боковой поверхности;

– степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно сложенных грунтов.

 

 

 

Зондирование  следует выполнять по программе, составляемой согласно требованиям СНиП II-9-78 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

Глубина зондирования должна быть, как правило, не менее 10 м. Она может быть менее 10, но не менее 5 м при изысканиях под застройку  сравнительно легкими сооружениями. Глубина зондирования может также быть менее 10 м при близком залегании к поверхности коренных пород, а также твердых глинистых или плотных несвязных грунтов высокой несущей способности. При этом необходимо убедиться, что под конусом зонда находится несущий слой достаточной мощности. Убедиться в это можно, пробурив хотя бы одну скважину и заглубив ее в плотный слой минимум на три метра.