Инженерная геология

Точность определении  направления подземного потока может  быть оценена величиной относительной погрешности от 3 до 20, в значительной мере погрешность зависит от скорости движения подземных вод. Метод может использоваться при скоростях фильтрации не ниже 0,5 м/сут. По времени существования конуса можно ориентировочно определить и скорость фильтрации.

Этот метод значительно  менее апробирован, по сравнению  с радиоиндикаторным, но он несколько  проще в пополнении и не требует  согласования с органами санэпидемнадзора.

Односкважинные методы осуществления направления движения подземных вод не рекомендуется использовать в породах с редкой и неравномерной трещиноватостью.

Индикаторные методы определения направления и скорости движения подземных вод.

Одним из важнейших показателей  миграции подземных вод является действительная скорость из движения или фильтрации V_δ, которая связана со скоростью фильтрации V соотношением: V_δ =V/n_a, (6)

где n_a-активная в фильтрационном отношении пористость породы, равная разности между полной плотностью n_o и объемным содержанием связной породы n_с и защемленного воздуха n_з , т.е. n_a= n_o- n_с- n_з.

при решении задач  следует учитывать, что действительная скорость фильтрации, определяющая конвективный перенос вещества и тепла с фильтрационным потоком, может изменяться за счет сорбции солей и растворов , выщелачивания, фильтрация микроорганизмов и других факторов.

При наличии карт гидроизогипс и данных о коэффициенте фильтрации пористости водоносных пород действительная скорость V_δ может быть определена по значению скорости фильтрации с учетом(6).

Однако более надежным представляется определение действительной скорости движения подземных вод с помощью специальных полезных опытов, среди которых наиболее практическое применение получили индикаторные методы, основанные на введении в испытуемый горизонт через пусковые скважины каких-либо индикаторов и определении скорости их передвижения в условиях подземного потока по времени появления индикаторов в наблюдательных скважинах.

В качестве наиболее часто  практикующих индикаторов используются вещества (флюоресцеин, уранин, эритрозин  и др.), электролиты, радиоактивные индикаторы.

Перед проведением опыта  участок работ необходимо хорошо изучить в геолого-гидрогеологическом отношении. В пусковых и наблюдательных скважинах с помощью геофизических  исследований раскодометрии, лабораторных работ и поинтервального опробования должны быть выделены соответствующим образом изучены и при необходимости изолированы пласты, горизонты или интервалы, подлежащие исследованию.

Наблюдательные скважины для прослеживания передвижения индикаторов закладываются ниже по потоку на расстоянии от 0,5 до 2 м в суглинистых и супесчаных породах, от 2 до 8ь в песчаных зернистых породах, от 3 до 15 в гравийно–галечных породах, от 15 до 30 в закарстованных породах. Количество наблюдательных скважин (односкважинные методы) если для таких определений используются данные наблюдений за изменением концентрации индикатора во времени или за его распространением непосредственно в пусковой скважине(фотографирование конусов распространения красителей).

Появление индикатора в  наблюдательных скважинах устанавливается химически, электролитическим и колориметрическим способами, при этом первые два дают наиболее надежные результаты.

 

23.

 

О́ползень — сползание и отрыв масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести.

Оползень - отделившаяся масса рыхлых пород, медленно и постепенно или скачками оползающая по наклонной плоскости отрыва, сохраняя при этом часто свою связанность и монолитность и не опрокидывающаяся.

Оползни возникают на склонах долин или речных берегов, в горах, на берегах морей, самые грандиозные на дне морей. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами. Смещение крупных масс земли или породы по склону или клиффу вызывается в большинстве случаев смачиванием дождевой водой грунта так, что масса грунта становится тяжелой и более подвижной. Может вызываться также землетрясениями или подрывающей работой моря. Силы трения, обеспечивающие сцепление грунтов или горных пород на склонах, оказываются меньше силы тяжести, и вся масса грунта (горной породы) приходит в движение. Оползни относятся к гравитационным формам рельефа.

 

Устранение причин, нарушающих естественную опору массива грунта. Причиной оползневых явлений часто являются размывы берегов, уничтожение естественного упора при рытье выемок и пр. В этих случаях могут быть полезны мероприятия по укреплению берегов, волноотбойные сооружения, устройство подпорных стен, прошивка оползневого участка сваями и пр.

Осушение оползневого  участка.

Это мероприятие является наиболее распространенным при борьбе с оползнями. Осушение может быть осуществлено как  поверхностным отводом воды, так  и путем устройства глубокого  дренажа (дренажные галереи, дренаж из керамиковых или бетонных труб, вертикальный дренаж в глинах, воздушный дренаж с естественной или искусственной вентиляцией и лр.), а также путем совместного применения обеих систем водоотвода.

 

 

24.

 

Относительная просадочность  лессовых грунтов определяется, как правило, в компрессионных приборах на образцах ненарушенной структуры  путем испытания их методами; 
одной кривой с испытанием одного образца грунта и замачиванием его на конечной ступени нагрузки. Метод позволяет определить сжимаемость грунта при природной или заданной влажности и относительную просадочность при заданном давлении на грунт; 
двух кривых, основанном на испытании двух образцов грунта с одинаковой степенью плотности, из которых один испытывается при природной влажности, а другой  в водонасыщенном состоянии. Этот метод обеспечивает определение сжимаемости грунта при природной влажности и полном водонасыщении, относительной просадочности в интервале изменения давления от нуля до конечного, начального просадочного давления; 
комбинированным, представляющим собой сочетание методов одной и двух кривых упрощенным, основанным на испытании одного образца грунта и загружении его вначале при природной влажности до давления 0,1 МПа, но менее природного от собственного веса грунта, замачивании грунта при этом давлении и последующем догружении до заданного давления при непрерывном замачиваний. Метод позволяет определить те же характеристики грунта, что и метод двух кривых.

 

25

 

ПЛЫВУН (а. drift sand, floating sand, running sand, quicksand; н. Schwimmsand; ф. terrain соulant, sable aquifиre; и. arena movediza, roca pastosa, fluidez de suelo) — насыщенные водой рыхлые слаболитифицированные, главным образом песчаные породы, способные растекаться и оплывать.  
 
Различают истинный и ложный плывун. Истинный плывун состоит из тонкозернистых и пылеватых песков, а также грунтов, содержащих гидрофильные коллоиды, выполняющие роль смазки. Характерная особенность этих плывунов — большая подвижность и способность быстро переходить в плывунное состояние при незначительном механическом воздействии, особенно при сотрясении или вибрации. При малой влажности и высокой плотности плывун обладает значительной прочностью. При влажности выше некоторой критической плывуны могут течь как единое целое под действием незначительных напряжений. Истинный плывун при промерзании подвергается сильному пучению, слабо фильтрует воду, высыхая, приобретает связность. В отличие от высокодисперсных пластичных грунтов пластические свойства истинных плывунов являются временными и после снятия нагрузки постепенно исчезают. Ложные плывуны не содержат коллоидных частиц, и их плывунные свойства проявляются при значительных напорных градиентах. По мере увеличения плотности ложные плывуны часто теряют плывунные свойства.

26.

 

Карст— совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).

 

Развитие карста

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод; г) минерализация воды на входе в грунт, должна быть меньше растворимости породы.

 Виды карста

По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.

27.

 

Морозное пучение, увеличение объёма промерзающих влажных почв и рыхлых горных пород вследствие кристаллизации в них воды (образующей ледяные прослойки, линзы и т. д.) и разуплотнения минеральных частиц. Наблюдается в областях распространения сезонно- и многолетнемёрзлых пород. М. п. вызывает неравномерное поднятие промерзающих толщ; неодинаковая величина поднятия объясняется различиями в условиях промерзания, составе пород, их влажности, плотности и т. д. Наиболее подвержены М. п. глинистые породы, поскольку их М. п. зависит не только от собственной влажности, но и от миграционной влаги, поступающей в промерзающий грунт из смежных немёрзлых зон. Напряжения, возникающие в грунтах при М. п., способны вызвать разрыв корневой системы растений, деформации и смещения сооружений и т. п. Для предупреждения неблагоприятных последствий М. п. проводят мелиоративные работы, обрабатывают грунт веществами, изменяющими его физико-химические свойства; применяют специальные строительные конструкции

Предохранение грунта от промерзания осуществляют покрытием его теплоизоляционными материалами, работами по удержанию снегового покрова, предварительным рыхлением грунта до промерзания и его засолением. Такая технология может иметь место при сооружении фундаментов мелкого заложения и повсеместно применяется в Скандинавских странах, где для защиты от мороза используют пенопропиленовую изоляцию (пенопласт). Предохранение грунта следует выполнять до начала устойчивых отрицательных температур. Теплоизоляционный слой размещают в самых важных местах — практически по всему периметру здания, благодаря чему становится, возможным заложение фундаментов глубиной 40 — 50 см даже в условиях очень сурового климата. Тепло, уходящее из дома в грунт через фундамент, плюс геотермальное тепло заставляют линию промерзания подниматься вверх по периметру фундамента. В результате снижаются тепловые потери, и глубина промерзания грунта под отапливаемым зданием резко снижается, а при хорошей тепловой изоляции промерзание вообще не происходит

28.

 

Основной объём  инженерно-геологических работ приходиться  на исследования, проводимые период до проектирования. На этом этапе инженерно-геологические  исследования обеспечивают получение необходимых данных, связанных с геологией местности, со свойствами грунтов и получением инженерных выводов. Изучение геологии местности позволяет установить лучший участок для строительства, влияние геологических 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 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 работы, получившие названия инженерно-геологической экспертизы. Задачей таких исследований является установление причин возникновения деформаций зданий и сооружений.

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 проводят все инженерно-геологические  работы, предусмотренные проектом для  данного участка:

- инженерно-геологическая  съёмка;

- разведочные  работы и геофизические исследования;

- опытные полевые  исследования грунтов;

- изучение подземных вод;

- анализ опыта  местного строительства и т.  д.

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

Инженерно-геологический  отчёт является итогом инженерно-геологических  изысканий. Отчёт передаётся проектной  организации, и на его основе выполняется  необходимая проектная документация для строительства. В общем виде отчёт состоит из введения, общей и специальной частей, заключения и приложений. Во введении указывают место проведения изыскательских работ и время года, исполнители и цель работ. В общей части, в её отдельных главах даётся описание:

- рельефа, климата,  населения, растительности;

- геологии с  приложением геологических карт  и разрезов;

- карт строительных  материалов, которые необходимы  для выполнения строительных  работ.

В специальных  главах большое внимание уделяется  грунтам и подземным водам. Грунты являются основным объектом исследований. Поэтому указываются, какие грунты, их свойства, выраженные в цифрах, что необходимо для определения расчётных характеристик, пригодность грунта для строительства объекта.