Кимкина В.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебно-методическое пособие по дисциплине  «Инженерная геология» для специальности

«0703000 – Гидрогеология и инженерная геология»

 

 

Утвержден на заседании  методического совета колледжа

_{Разработан} _2016г._

                                           (дата) 

Переработан_2017г.__

                                           (дата)

 

 

 

 

 г.Семей, 2017 г.

 

 

 

 

Кимкина В.М. УМП по предмету «Инженерная геология»-229 стр.

    

 

УМП разработано в соответствии с рабочей учебной программой и предназначено для студентов _II-IV_ курса колледжа специальности «0703000 – Гидрогеология и инженерная геология». Оно содержит основные материалы теоретического и практического курса по дисциплине «Инженерная геология» и состоит из 3-х разделов, а также содержит контрольные вопросы и задания по курсу. Сведения наиболее полно систематизированы и конкретизированы. Благодаря четким определениям основных понятий, их признаков и особенностей студент может сформулировать ответ, за короткий срок усвоить и переработать важную часть информации, успешно сдать экзамен. УМП  будет полезно не только студентам, но и преподавателям при подготовке и проведении занятий.

 

 

 

                 

Содержание

 

1. Предисловие.	5
2. Базовый опорный конспект.	6
3. Средства контроля предмета.	118
4.  Методические указания к практическим занятиям.	132
5. Список используемой литературы.	229

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предисловие.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей специальных дисциплин среднего и высшего звена. Пособие облегчит преподавание предмета «Инженерная геология», как молодому, так и опытному педагогу, так как содержит весь необходимый теоритический и практический материал. Так же данное пособие снабжено гиперссылками и приложением в виде диска, на котором собраны все необходимые презентации и видео материал, предполагающий более глубокое изучение предмета.

В учебно-методическом пособие собраны такие материалы, как рабочая программа содержащая перечень контрольных вопросов и заданий; базовый опорный конспект снабженный гиперссылками, рисунками и схемами; методические указания к практическим занятиям по предмету.

Настоящий сборник предназначен для реализации государственных  требований к  уровню подготовки и обязательному содержанию по предмету  «Инженерная геология» и является основой для разработки рабочей учебной программы учебными заведениями среднего профессионального образования.

Общий объем. – 248 часа теоретических занятий – 118 часов лабораторно-практических занятий – 90 часов курсовой проект-40

Настоящее УМП предусматривает изучение учащимися основ грунтоведения, полевых и лабораторных методов исследования грунтов, современных геологических и инженерногеологических процессов, а также методики инженерно-геологических исследований для обоснования различных видов строительства.

Настоящее УМП помимо таких организационных форм и методов организации познавательной деятельности обучающихся, как лекции, практические и лабораторные работы,  для повышения именно активности познавательной деятельности обучающихся,  предусматривает широкое применение таких форм и методов, как научно-исследовательская работа студентов под руководством преподавателя, ориентированное индивидуальное задание на производственную практику. Форма учебных занятий выбирается преподавателем, исходя из дидактической цели, содержания материала и степени подготовки студентов. Рекомендуется также для активизации познавательной деятельности обучающихся  использовать различные нетрадиционные типы занятий и новые педагогические технологии.

 

 

 

 

 

 

 

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ. 

Как показывает опыт строительства, для каждого сооружения необходимо детальное геологическое исследование (изыскание горных пород) с целью обследования данного участка для строительства. Недоработка этих исследований может привести к следующим ситуациям, которые могут вызвать аварию сооружений: Аварийные ситуации:

1.      Уплотнение горных пород под действием веса сооружения осадка фундамента в связи с этим;

2.      Уплотнение водонасыщенных горных пород, в результате растворения легко растворимых солеей в составе горных пород подземными водами (просадка);

3.      Чрезмерное давление сооружения на породу, которое приводит к выпору пород изпод фундамента;

4.      Влияние физико-геологических явлений и процессов (землетрясений, оползней, селей и др.).

В связи с этим инженерная геология должна решать задачи:

a)     Изучить природную обстановку и свойства грунтов, влияющих на устойчивость сооружения (отсутствие геологических процессов);

b)    Рассчитать конструкцию фундамента и его тип, обеспечивающий надежность сооружения, составить прогноз устойчивости сооружения на весь период его эксплуатации;

c)     Изучить взаимное влияние сооружения и окружающей среды, изыскать наиболее рациональное размещение сооружения с учетом природной

остановки;

Академик Саваренский определил инженерную геологию, как отрасль геологии, решающую задачи приложения геологии к строительному делу.

Можно выделить три раздела инженерной геологии:

1.      Грунтоведение;

2.      Инженерная геодинамика;

3.      Методика инженерно-геологических исследований.

История развития инженерной геологии выделяет три этапа:

1.      До ХХ века инженерно-геологические изыскания не велись. Строительство проводилось на сновании опыта.

2.      Появляется геологическая документация. Рекомендации и выводы носят качественный характер.

3.      Современный этап. После 40-х годов ХХ века в инженерной геологии стали примнется количественные методы прогнозов, что позволило строить дорогостоящие сооружения в сложных геологических условиях.

 

РАЗДЕЛ I. Основы грунтоведения.

 

Грунтоведение - это раздел инженерной геологии, который изучает горные породы, как основание для будущих сооружений.

Можно выделить следующие задачи грунтоведения:

1.      Классификация физико-механических свойств грунтов, изучение показателей этих свойств, выделение грунтов с одинаковыми свойствами (типизация);

2.      Определение количественных показателей свойств грунтов;

3.      Прогноз возможных физико-механических свойств грунтов в процессе эксплуатации сооружения и оценка влияния этих изменений на устойчивость сооружения;

4.      Составление программы улучшения свойств грунтов (технической мелиорации);

5.      Региональное изучение территории, с целью выбора районов первоочередного

строительства.

 

1.1. Формирование физико-механических свойств грунтов

 

Литогенез горных пород. Понятие о генезисе.

Генезис горных пород – это их происхождение, образование.

Литогенезом называется процесс образования горных пород и все изменения, которые привели ее в современный вид.

По генезису породы разделяются на магматические, метаморфические и осадочные.

Магматической называется порода, возникшая из расплавленной магмы. При тектонических движениях земной коры, магма может подняться на поверхность Земли, при этом образуются два типа пород: интрузивные (образуются в земной коре) и эффузивные (излившиеся на поверхность, где в результате быстрого остывания становятся более рыхлыми и непрочными чем интрузивные). Метаморфические породы образуются на глубине 10-15 км под действие высоких температур и давления из пород магматического и осадочного происхождения. В результате образуется слоистая порода, при этом свойства метаморфических пород, образованных из магматических, как правило, ухудшаются, из осадочных – улучшаются.

Литогенез всех пород проходит по плану:

1.      генезис;

2.      диагенез – преобразование породы под действием внешних условий;

3.      метаморфизм – преобразование породы на большой глубине под действие большого давления и температуры;

4.      выветривание.

 

Литогенез осадочных горных пород.

 

Литогенез осадочных горных пород можно рассмотреть применительно к данной схеме следующим образом:

1) Генезис осадочных пород называется седиментогенез (осадконакопление), который можно представить в виде следующих этапов:

I.            Выветривание скальных пород и образование продуктов выветривания. 

II.         Транспортировка продуктов выветривания, во время которого частицы сортируются, дробятся.

III.      Накопление продуктов выветривания на дне водоемов.

2) Диагенез (осадконакопление) осадочных горных пород тоже происходит в три этапа:

1.      накопление и предварительное уплотнение осадка (ранний диагенез);

2.      собственно диагенез – это дальнейшее уплотнение осадка, его литификация за счет дегидратации и перекристаллизации;

3.      катагенез (поздний диагенез) – это преобразование химической структуры осадка под

действием химических реакций.

 

3). Метаморфизм – под действием тектонических движений порода может опустится в зону метаморфии, где под действием температуры и давления преобразуется в слоистую структуру;

4). В результате обратных тектонических движений порода может попасть в зону выветривания,

где разрушается под действием солнца, температуры и воды.

 

Генетические типы четвертичных пород.

 

Элювиальные грунты – образуются как продукт выветривания коренных пород. Они обладают неоднородностью состава и часто подлежат удалению при строительстве. В зависимости от состава породы (глина, известковая масса) образуются сланцы, глины, известняки.

Делювиальные грунты – образуются в результате смыва с водораздела или верхней части склона более легких компонентов грунта (глинистые и пылеватые частицы, мелкий песок). Делювиальные грунты – глинистые, неоднородные по составу, часто бывают обводнены и недостаточно устойчивы.

Коллювиальные грунты – образуются в результате склоновых гравитационных процессов, их мощность невелика.

Пролювиальные грунты – образуются в результате смыва и переноса поверхностных отложений временными дождевыми и снеговыми потоками.

Аллювиальные грунты – представляют собой продукт переноса и отложения наносов рекой. Их состав и свойства различны для горных и равнинных рек. Аллювий горных рек, как правило, состоит из валунно-галечникового хорошо окатанного и отсортированного материала.

Грунты ледникового происхождения – бывают геолого-генетических разновидностей: моренные, водно- и озерно-ледниковые.

Озерно-болотные отложения относятся к биогенным и представлены торфом, сапропелем, заторфованным болотным мергелем. Общей чертой этих грунтов является их высокая влажность, большая влагоемкость и малая несущая способность.

Грунты эолового происхождения. К ним относятся барханные пески пустынь, дюнные пески побережий озер и морей и некоторые виды лессовых отложений. Все эти грунты характеризуются невысокой связью, легким или пылеватым гранулометрическим составом, большой однородностью, а пески – хорошей отсортированностью.

Грунты морского и лагунного происхождения возникли в результате аккумуляции осадков. Характерными грунтами здесь являются глины, суглинки, илы с прослойками солей.

 

Составные части грунтов

 

В естественном виде грунты представляют собой трех фазную систему, состоящую из жидкой, твердой и газообразной фазы, которая изучается по направлениям: минеральный состав, гранулометрический состав, структура.

 

Минеральный состав грунтов.

 

По минеральному составу грунты можно разделить на группы:

I.        Группа – первичные минералы нерастворимы в в оде;

II.     Группа – вторичные минералы нерастворимые в воде;

III.  Группа – вторичные минералы растворимы в воде; IV. Группа – органические и органоминеральные соединения.

К первичным минералам относятся минералы материнских магматических пород с неизмененным химическим составом.

Вторичные минералы получаются из них путем химических преобразований, происходящих в процессе диагенеза при условии наличия мельчайших частиц породы, они имеют более слабые химические связи и поэтому химически более агрессивны.

Минералы первой группы (кварц, полевые шпаты, роговая обманка) в общем виде имеют большие размеры частиц, следовательно высокую водопроводимость, высокие механические качества (щебень, галька, гравий, песок).

Вторая группа минералов представляет глинистые грунты, состоящие из вторичных минералов скальных пород после химических преобразований. Общие свойства: высокая гигроскопичность, пластичность, химическая агрессивность.

По эти и другим признакам минералы этой группы делятся на 3 вида:

1). Монтмориллононит (инколлоидные глины); 2). Иллит (гидрослюды; 3). Каолининит.

Минералы I группы имеют темную окраску (Са, Mg, Fe) и имеют пакетное строение кристаллической решетки, причем расстояние ионами внутри пакета меньше, чем между пакетами, куда и проникают молекулы воды, раздвигая эти слои, что приводит к набуханию грунта.

Минералы группы каолинита. Сюда входят: каолинит, галлаузит, диккит и накрит. Характерными для минералов этой группы является одинаковый химический сосав, прочная и относительно малоподвижная кристаллическая решетка, небольшое набухание при увлажнении и невысокая обменная способность.

Минералы группы монтмориллонита. К этой группе относятся монтмориллонит, , нонтронит и др. Разновидности отличаются составом катионов в кристаллической решетке. Особенностью строения кристаллической решетки монтмориллонита является более слабая связь между пактами, что обуславливает значительно большую гидрофильность и набухаемость монтмориллонита по сравнению с каолинитом.

Гидрослюды. В группу гидрослюд входят продукты различной степени гидратации слюд (илит, глауконит, гидромусковит, гидробиотит и др).

Минералы этой группы отличаются от двух предыдущих изменчивостью химического состава и по своим свойствам занимают промежуточное положение между группами каолинита и монтмориллонита.

К минералам III группы относятся водорастворимые соли – хлориды, сульфаты, карбонаты. В песчано-глинистых грунтах упомянутые выше минералы могут встречаться в виде хорошо-, средне- или слаборастворимых солей, находящихся в виде прослоев, пропластков, стяжений, конкреций или рассеянных по всему объему грунта.

В случае, если в грунте содержится более 0,3% растворимых солей, то грунт считается засоленным. К IV группе относятся органические и органоминеральные соединения, часто встречающиеся в грунтах, находящихся в условиях избыточной влажности (озерно-болотные, пойменные, старичные, лиманные).

Органические остатки, встречающиеся в грунтах, в большинстве случаев растительного происхождения. Они присутствуют в виде примесей, прослойков, примазок.

Органические вещества существенно влияют на физико-механические свойства песчано-глинистых грунтов, придавая им большую гидрофильность, которая обуславливает их высокую влагоемкость, пластичность, липкость, набухание, большую сжимаемость, малую прочность и низкую несущую способность, замедленное размокание и большую длительность осадки грунта под нагрузкой.

 

Коллоидные свойства глинистых частиц.

 

Было установлено строение глинистой частицы, в центре ее находится минеральная частица, имеющая заряд. Вокруг нее формируется слой прочно связанной воды в виде диполей.

Глинистая частица, свободная от прочно связанной воды называется ядром.

При наличии слоя прочно связанной воды она называется гранулой, а сам слой называется адсорбированным. Вокруг адсорбированного слоя формируется второй неплотный слой диполей воды, который называется диффузионный слой, а частица вместе с диффузионным слоем имеет завершенный вид и называется мицелла.

Несколько глинистых частиц, подходя близко друг к другу могут взаимодействовать, образуя единый диффузионный слой, в результате чего образуется агрегат, который по мере вовлечения других частиц увеличивается в объеме и, в конце концов, выпадает в осадок.

В связи с этим рассматривают свойства глинистых частиц:

1.       коллоидной частицей – называется частица, способная находиться длительное время во взвешенном состоянии;

2.       коагуляция – это процесс образования агрегатов коллоидных частиц и выпадение их в осадок. Различают электролитную, механическую и тепловую коагуляцию;

3.       пептизация – процесс, обратный коагуляции, т.е. процесс перехода осадка в коллоидный раствор, в результате разрушения агрегатов частиц под действием встряхивания или других причин;

4.       адсорбция – способность втягивать и удерживать в себе воду глинистыми частицами. Перечисленные свойства характерны для глинистых коллоидных растворов, но подобный механизм свойственен водонасыщенным глинистым грунтам, в связи с этим различают следующее состояние грунтов: золь и гель.

Золь – разжиженное состояние грунтов, в результате нарушения коллоидных связей.

Гель – это более плотное состояние глинистых грунтов в результате коагуляции частиц и образования агрегатов.

Рассматривают процесс тиксотропии - процесс перехода глинистого грунта из геля в золь, в результате чего несущая способность грунта уменьшается во много раз. Тиксотропия происходит под действием другого воздействия при избыточной влажности грунта.

 

Структура и текстура грунтов.

 

Под структурой понимается совокупность признаков:

1). Размер, форма, характер поверхности частиц и агрегатов;

2). Взаимное расположение между частицами и агрегатами;

3). Наличие и характер внутренних структурных связей между частицами и агрегатами.

Под агрегатами понимаются образования состоящие из многих частиц, сцементированными различными структурными связями.

Структура формируется в процессе литогенеза (например, для скальных пород, равномернозернистая, пористая и т.д.).

В природе существуют следующие основные структуры (микроструктуры) осадочных пород, выделенные по 1 структурному признаку – размеру частиц:

1). Пелитовая – образованная глинистыми частицами 0,0005<Ø<00,05 <0,005 мм.

2). Алевритовая – образованная пылеватыми частицами 0,0005<Ø<00,05 мм;

3). Псаммопилитовая структура – образованная песчаными частицами 0,05<Ø<2 мм; 4). Псефитовая структура – для крупнообломочных грунтов Ø>2 мм.

На практике встречаются комбинации указанных структур, названия определяются в соответствии с представительством каждой структуры.

По первому структурному признаку (по характеру поверхности) различают брекчевидную (угловатую, неокатанную) и конгломератовидную (окатанную) структуры.

Образование агрегатов возможно при наличии структурных связей, которые формируются в процессе диагенеза.

За счет образования агрегатов с помощью коллоидного и карбонатного цемента, возможно образование трех видов агрегатов (структур).

1). Макро структуры (комковая, глыбовая, ореховидная и т.д.) – характеризуется размером агрегатов;

2). Мезо структуры – образуются отсортирования легко растворимых солей в агрегатах глинистых и пылеватых грунтов.

 

 

Различают типы мезо структур: агрегатная (склонная к просадке) структура и комковая и т.д.

По второму структурному признаку (взаимному расположению частиц и агрегатов) можно выделить виды структур: раздельно-зернистая (рыхлая) и раздельно-зернистая (плотная).

 

 

 

Текстура – это совокупность признаков, характеризующих неоднородность породы в пласте, определяется взаимным расположением и соотношением участков породы разного минерального состава и структуры.

 

Типы структур песчано-глинистых грунтов связные с:

1.       условиями отложения: слоистые (тонко, толсто, косо и неправильно слоистые, ленточная, линзовидная) и массивные;

2.       диагенетическими изменениями: массивная, макропористая;

3.       процессами метаморфизма – сланцеватые;

4.       высыханием осадка – сетчатые;

5.       оползневыми явлениями – плойчатые;

6.       эоловыми явлениями – гребенчатая и кавернозная;

7.       суффозными явлениями – дырчатая, правильная.

 

Под текстурой грунтов следует понимать совокупность признаков, характеризующих неоднородность сложения грунтовой толщи в пласте, т. е. неоднородность в расположении структурных и механических элементов в отдельных пластах грунта.

 

 

 

Основные типы текстуры грунтов а — слоистая (ленточная); б — порфировая; в — ячеистая; г — слитная

Текстура грунтов обязана своим происхождением как условиям образования грунтовых отложений, например периодичности осаждения частиц в текучей и спокойной воде, так и последующим изменениям в величине и направлении внешнего давления. Различают следующие основные виды текстуры грунтовых толщ: слоистая, порфировая, ячеистая и слитная.

Наиболее распространены слоистые текстуры грунтов, среди которых можно различать ленточное сложение (например, в тонкослойных озерно-ледниковых отложениях с перемежающимися тонкими глинистыми и песчаными слоями), косослойное сложение, наблюдаемое в некоторых видах мелководных морских отложений, и сланцеватое в глинистых и илистых грунтах, подвергавшихся в геологическом прошлом значительным давлениям с частичной цементацией. Ярко выраженная слоистая текстура грунтов и все ее разновидности делают грунты анизотропными, т. е. физические свойства таких грунтов (например, водопроницаемость, сопротивление сдвигу, упругость и пр.) будут резко различны в различных направлениях.

В грунтах порфировой текстуры обе составляющие (грубозернистый материал и дисперсный — глинистый) участвуют в общем сопротивлении грунта действию внешних сил, но такие свойства, как сжимаемость, водопроницаемость, сопротивление сдвигу и упругость грунтов, будут зависеть главным образом от свойств мелкодисперсного материала, в который включены крупные обломки горных пород.

Ячеистая текстура характерна для некоторых видов засоленных, а также для дисперсных мерзлых грунтов, промерзание которых происходило в условиях неодностороннего охлаждения. Грунты ячеистой текстуры в различных направлениях, часто во взаимно-перпендикулярных, разделены на ряд отдельностей, промежутки между которыми заполнены одним из компонентов, составляющих грунт, например прослойками солей, льда и т. п., образуя подобие ячеек.

Наконец, слитной текстурой обладают некоторые древние глины и илы, подвергавшиеся в геологическом прошлом значительным давлениям, а также некоторые разновидности лессов и лессовидных суглинков, недоуплотненных, но сцементированных солями. Контрольные вопросы:

 

-          Что следует считать грунтом?

-          Почему к грунтам относят в основном породы осадочного происхождения?

-          Назовите группы осадочных отложений, выделяемые по генезису и свойствам.

-          Кратко охарактеризуйте типы грунтов, различных по генезису.

-          Как подразделяются грунты оснований в соответствии с ГОСТом (номенклатура грунтов оснований)?

-          Что такое дисперсные грунты? Назовите составные их части.

-          Назовите четыре основные группы минералов, входящих в состав дисперсных грунтов и

кратко охарактеризуйте их влияние на свойства грунтов.

 

1.2. Вода и воздух в грунтах.

 

Существуют следующие виды воды в грунтах:

1). Связанная вода:

                                а)      физически связанная,

                                б)      химически связанная,

                                в)      капиллярная.

                                г)       свободная вода;

2). вода в твердом состоянии;

3). Вода в газообразном состоянии в виде пара;

Связанная вода формирует физико-химические свойства грунтов.

Свободная вода является универсальным растворителем способствует образованию некоторых процессов, под действием напора и скорости движения (суффозия, фильтрация, оползни и т.д.) Вода в твердом состоянии формирует специальные кристаллические процессы.

Академик Саваренский выделил следующие виды химически связанной воды:

1). Конституционная вода – входит в состав кристаллической решетки минералов в виде ионов Н⁺ и ОН^-, удаляется только в результате разрушения кристаллической решетки (плавления)и необратимого изменения свойства грунтов;

2). Кристаллизационная вода – входит в состав кристаллической решетки в виде молекулы Н2О, удаляется при высоких температурах (ниже точки плавления), при этом получается минерал с другими свойствами;

3). Цеолитовая – входит в состав минералов в виде нейтральной молекулы, удаляется при температуре свыше 105⁰С, при этом изменяются свойства минералов.

Физически связанная вода связана с минералами молекулярными силами и формирует физические свойства грунтов.

Различают прочносвязанную, рыхлосвязанную и очень рыхлосвязанную воду.

Рыхлосвязанная вода формирует пластичные свойства грунтов, очень рыхлосвязанная – текучие свойства.

Под капиллярными силами следует понимать силу Лапаласа, возникающую при искривлении поверхности жидкости и поднимающую воду в тонких трубках-капиллярах. Различают: капиллярно-поднятую и капиллярно-подвешенную воду.

В первом случае капилляр-кайма достигает уровня грунтовых вод, поднимает воду на поверхность, где она испаряется, накапливая в почве соли, возникает засоление.

Во втором случае капилляры имеют положительный эффект, сохраняя воду после атмосферных осадков в верхнем слое.

Свободная вода существует в следующих видах:

-          Потоки подземных вод (под действием силы тяжести и давления); -             Просачивающиеся воды;

-          Неподвижная вода.

Роль свободной воды:

-          Она является универсальным раствором;

-          Замерзая, вызывает морозное пучение и выветривание;

-          Изменяет консистенцию пород, оказывает влияние на физико-механические свойства;

-          Вызывает нежелательные природные процессы.

 

Инженерно-геологическая классификация грунтов.

Академик Саваренский выделил 5 групп грунтов:

1). Скальные твердые очень прочные практически несжимаемые (магматические породы, метаморфические и твердые осадочные).

2). Твердые относительно компактные достаточно прочные (выветренные породы 1 группы и слабо сцепленные осадочные породы).

3). Мягкие пластичные водонепроницаемые, физические свойства которых зависят от влажности (глинистые).

4). Рыхлые несвязанные дисперсные породы с высокой водопроводимостью (песчаные и крупнообломочные).

5). Мягкие очень слабые с большим количеством органических веществ (торф, ил).

-          Контрольные вопросы:

 

-          Приведите классификацию форм и видов воды в грунтах.

-          Охарактеризуйте виды и свойства связанной воды.

-          Покажите где размещается в грунте свободная, а где – связанная вода (нарисуйте схему).Какого происхождения газы, содержащихся в грунтах, и в каком состоянии они могут находиться?

-          Что такое газовая составляющая и от чего она может завесить?

 

1.3. Понятие показателей физико-механических свойств грунтов. Гранулометрический

состав и физические свойства грунтов

 

Для характеристики свойств грунтов применяются количественные критерии, которые называются показателями. По назначению показатели делятся на классификационные и расчетные (косвенные и прямые).

Классификационные показатели используются на ранних стадиях исследований для классификации (типизации) пород, определяются в полевых условиях на простых приборах и приспособлениях.

Это такие показатели, как цвет, блеск, твердость, пластичность.

Расчетные показатели предназначены для проведения расчетов с различными целями:

-          Косвенные расчетные показатели служат для проверки правильности проведения типизации расчетом и для вычисления прямых расчетных показателей;

-          Прямые          расчетные      показатели     предназначены         для      вычисления             конечных характеристик, определяющих устойчивость и надежность сооружений: осадки фундамента, просадки, несущей способности основания и т.д. Все показатели можно условно разделить на группы:

а) Показатели физических свойств;

б) Показатели водно-физических свойств;

в) Показатели водных свойств;

г) Показатели механических свойств.

 

Гранулометрический состав

 

Гранулометрический состав – это относительное содержание в грунте фракций различного размера . выраженное в процентах к массе абсолютно сухого грунта.

Фракция – это группа частиц определенного интервала размеров.

В природе осадочные грунты представлены следующими размерами фракций:

2)      Крупно-обломочная фракция (валуны, галька, гравий) – от 200 до 2 мм

3)      Песчаная – от 2-0,05 мм

4)      Пылеватая – от 0,05-0,0005 мм

5)      Глинистые частицы - ᴓ<0,005 мм

Песчаные фракции состоят, в основном, из обломков кварца, полевого шпата и других первичных минералов.

Пылеватые фракции также состоят из из более мелких первичных минералов.

Глинистые фракции состоят из вторичных минералов глинистого происхождения.

Описанные фракции являются основными 1,2 – называются обломочными, 3, 4 – дисперсными.

Гранулометрический состав применяется для решения вопросов:

а. Для оценки процессов суффозии грунтов, выбора отверстий фильтров водозаборных скважин;

б. Ориентировочное определение коэффициента фильтрации;

в. Оценка пригодности грунтов для строительных целей.

Методы определения гранулометрического состава грунтов Различают следующие методы:

а. Ситовой метод (обломочные грунты);

 

б. Метод двойного отмучивания (пылеватые грунты);

 

 

 

в. Пипеточный метод (глинистые грунты);

 

 

г. Ареометрический метод (пылеватые и глинистые).

 

 

Показатели физических свойств

Физические свойства определяю состав и состояние грунта. К ним относятся: минеральный состав, гранулометрический состав, плотность (масса), влажность пористость. Вводятся следующие условные обозначения:

М – масса грунта естественного сложения; V - объем грунта; m_т - масса твердых частиц;

m_в - масса воды в грунте; m_т+m_в=M

V_т - объем твердых частиц;

V_п - объем пор в грунтах; V_т+V_п=V

V_в - объем воды в грунтах.

V_п=V_в

 

Показатели плотности (массы) грунта

К показателям плотности (массы) грунта относятся: плотность влажного грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц грунта.

Плотностью грунта называется отношение массы грунта к его объему.

Плотность влажного грунта – это отношение массы всего грунта, включая воду в порах к объему всего грунта, включая объем пор.

 

Для большей части грунтов (исключая илы, торф и др.) значения плотности грунта колеблются в пределах 1,5-2,2 г/см³, плотность относится к расчетным показателям свойств грунтов. Наиболее распространенным способом определения плотности песчано-глинистых связанных грунтов являются методы режущего кольца и гидростатического взвешивания.

Плотность сухого грунта – это отношение массы твердых частиц грунта, исключая воду в порах к массе сего грунта , включая объем пор.

 

Сравнивая формулы 1 и 2 можно сделать вывод о разнице значений по массе воды содержащейся в грунтах, т.е. вычислить влажность.

Плотность твердых частиц грунта - это отношение массы твёрдых частиц к объему твердых частиц грунта

 

Сравнивая формулы 2 и 3, можно получить информацию о величине пористости пород.

Показатели пористости

Пористость – это объем пор в грунте. Пористость имеет 2 показателя – абсолютная пористость (n) и коэффициент (e) пористости.

Абсолютная пористость – это отношение объема пор в грунте к объему всего грунта.

 

 

Коэффициент пористости – это отношение объема пор в грунте к объему твердых частиц.

 

 

 

 

Показатели влажности

 

Влажность – это количество воды в порах дисперсных грунтов. Влажность имеет три показателя: естественная (абсолютная) влажность, степень влажности и полная влагоемкость.

Естественная (абсолютная) влажность – это отношение массы воды в грунте к массе сухого грунта. Вычисляется по формуле:

 

Где m₁ – масса влажного грунта с бюксой, m₂ – масса сухого грунта с бюксой, m₀ – масса бюксы. Степень влажности – это отношение естественной влажности к полной влагоемкости:

 

где – Wе – естественная влажность, Wп – полная влагоёмкость, ρ_S – плотность твердых частиц грунта, e – коэффициент пористости.

 

Контрольные вопросы:

-          Назовите основные свойства грунтов и виды показателей этих свойств по их назначению.

-          Что такое гранулометрический состав грунта? Фракция? Назовите основные виды фракций и соответствующие им размеры частиц грунта.

-          Что такое эффективный диаметр, средний диаметр, коэффициент неоднородности?

-          Назовите и кратко охарактеризуйте физические свойства дисперсных грунтов.

-          Что такое плотность грунта? Назовите показатели плотности грунта, их отличие друг от друга и назначение.

-          Приведите физические и расчетные формулы показателей пористости.

-          Каково косвенное влияние плотности и пористости на все другие свойства грунтов?

 

 

 

1.4. Свойств и состояние глинистых грунтов при взаимодействии их с водой

 

При взаимодействии с водой проявляются водные свойства грунтов, которые, в свою очередь разделяются на водно-физические и собственно водные свойства.

К водно-физическим свойствам относятся свойства грунтов, которые изменяют физическое состояние при взаимодействии с водой, к ним относятся: Пластичность, консистенция, набухание, усадка, размокание, липкость.

К собственно водным относятся такие свойства, которые показывают способность грунтов поглощать, пропускать через себя и удерживать в себе воду. К ним относятся: водонасыщение, водопроницаемость и водоотдача.

 

Водно-физические свойства и их показатели.

 

Пластичностью – способность глинистого грунта под воздействием внешних усилий менять свою форму без разрыва сплошности, а после прекращения действия усилия сохранять полученную форму.

Консистенцией принято называть степень подвижности глинистых частиц, связанную с определенной для данного грунта влажностью.

Показателями пластичности являются верхний и нижний пределы пластичности и число пластичности.

Верхний предел пластичности W_L(влажность на пределе текучести) – это влажность при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее.

 

 

 

Нижний предел пластичности Wp(влажность на пределе раскатывания) – это влажность при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое.

Число пластичности Ip(разность двух пределов) – это диапазон влажность, при которой грунт сохраняет свои пластические свойства.

Число пластичности является классификационным показателем. По нему глинистые грунты делятся на супеси, суглинки и глины.

супесь – Ip<0.07 суглинок – 0.07< Ip<0.17 глина – Ip>0.17

Показателем консистенции является коэффициент консистенции I_L – это отношение разности естественной влажности и нижнего предела пластичности и  к числу пластичности:

 

По коэффициенту консистенции глинистые грунты делятся на  твердые, пластичные и текучие: Твердая - I_L<0

Пластичная - 0<I_L<1

Текучая - I_L>1

 

Липкость

Под липкостью понимают способность связанного грунта при определенной влажности налипать на различные предметы, приходящие в соприкосновение с грунтом. Липкость измеряется силой, необходимой для отрыва постороннего тела от грунта.

 

 

 

 

Усадка

Усадкой называется уменьшение объема и линейных размеров образцов грунта при высыхании.

Явление усадки свойственно глинистым и органогенным грунтам. Она сопровождается неравномерной деформацией грунта при высыхании, появлением в нем трещин, увеличением его водопроницаемости. Влажность, соответствующая постоянному объему грунта называется пределом усадки.

 

Набухание

Свойство глинистых грунтов увеличиваться в объеме при  взаимодействии с водой называется набуханием. Оно сопровождается увеличением пористости и влажности грунта, при этом консистенция грунта становится более мягкой.

 

 

 

 

Размокание

Размокание заключается в потере сплошности и прочности грунта в результате ослабления или разрушения внутренних связей при взаимодействии с водой. Оно характеризует степень водоустойчивости.

 

Собственно водные свойства грунтов

 

Водонасыщение

Под водонасыщением понимают свойства дисперсных грунтов впитывать и удерживать в себе свободную воду. Этим свойством обладают как глинистые, так и раздельно-зернистые грунты, поскольку и те и другие имеют поры.

Водонасыщение грунта можно выразить отношением:

 

 

Водоотдача

Способность грунтов свободно отдавать воду, вытекающую из грунта под действием силы тяжести. Характеризуется коэффициентом водоотдачи.

 

Водопроницаемость

 

Водопроницаемостью называют способность грунтов пропускать через себя воду. Свойство является настолько важным, что по водопроницаемости все горные породы на делят на две большие группы: водопроницаемые водонепроницаемые.

Показателем водопроницаемости служит коэффициент фильтрации (k_ф), который в зависимости от способа его определения и других условий может рассчитываться по различным формулам.

 

Контрольные вопросы:

-          Что называется весовой влажностью, и каким способом ее можно определить?

-          Что такое степень влажности и для чего необходим этот показатель?

-          Назовите все показатели влажности грунта.

-          Водно-физические и водные свойства дисперсных грунтов, перечислить и объяснить их влияние на поведение грунтов.

-          Что такое пластичность? Что называется пределами пластичности? Для чего необходимо определять эти пределы?

-          Приведите классификацию грунтов по числу пластичности.

-          Какая существует связь между содержанием в грунте глинистой фракции и числом пластичности и почему между этими величинами наблюдается прямая зависимость?

-          Что такое консистенция? Приведите классификацию глинистых грунтов по консистенции.

-          Что такое липкость глинистого грунта и чем она обусловлена?

-          Что такое усадка, и каким показателем она характеризуется?

-          Набухание, его виды и от чего оно зависит?

-          Что характеризует свойство размокания грунта, и какие другие свойства грунтов оно косвенно характеризует?

-          Назовите и кратко охарактеризуйте водные свойства дисперсных грунтов.

 

1.5. Деформационные и прочностные свойства глинистых грунтов

 

Механическими называются свойства грунта, проявляющиеся при воздействии на них каких-нибудь сил.

К ним относятся:

1.      Деформационные (сжимаемость);

2.      Прочностные (механическая прочность грунтов);

3.      Реологические (проявляющиеся спустя некоторое время).

 

Деформация грунтов. Показатели деформационных свойств.

 

Рис. 39. А так испытывается сжимаемость в лаборатории:

1 — груз; 2 — образец грунта; 3 — штамп; 4 — измеритель деформации

 

 

Сжимаемость рыхлых грунтов – это способность горных пород уменьшаться в объеме под влиянием внешней нагрузки, что приводит к уменьшению пористости.

При больших нагрузках, дальнейшее возможно лишь при дроблении частиц, что характеризуется механической прочностью грунтов.

Показателями деформационных свойств являются: коэффициент компрессии (сжимаемости), модуль общей деформации, модуль сжимаемости и степень консолидации. Эти показатели получают в результате компрессионных испытаний.

Компрессией – называется сжимаемость грунтов в условиях невозможности их бокового расширения.

При компрессионных испытаниях ведутся наблюдения за изменением высоты образца по специальным приборам, производится вычисление коэффициента пористости. По результатам опыта строятся графики зависимости h=f(P), e=f(P), которые называются компрессионными кривыми.

 

Коэффициент компрессии a – это тангенс угла наклона прямой с наименьшей погрешность заменяющую компрессионную кривую или изменение коэффициента пористости в интервале двух давлений. Определяется по формулам:

 

 

 

Где e_1,e₂ – коэффициенты пористости при давлениях Р₁ и Р₂.

Коэффициент компрессии является классификационной характеристикой, позволяющей разделить грунты по степени сжимаемости на:

Практически несжимаемый а меньше 0,001

Слабо сжимаемый а 0,001-0,01

Средне сжимаемый а 0,01-0,1 Сильно сжимаемый а более 0,1

 

Модуль общей деформации:

 

 

Где а – коэффициент компрессии, β – безразмерный коэффициент, зависящий от относительной поперечной деформации грунта, который принимают равным:

Для песков – 0,8

Для супесей – 0,7

Для суглинков – 0,5

Для глины – 0,4

 

Модуль сжимаемости показывает величину сжатия образца или слоя грунта мощностью 1 м при приложении к нему внешней нагрузки Р.

 

 

Где _ΔН – сжатие образца или слоя грунта при нагрузке Р, мм; Н – высота образца или мощность слоя, м.

Ниже приводится классификация грунтов по величине относительной сжимаемости (Ес, мм/м):

Практически несжимаемый – менее1;

Слабо сжимаемый – 1-5;

Средне сжимаемый – 2-60;

С повышенной сжимаемостью – 21-60; Сильно сжимаемый – более 60.

 

Степень консолидации (модуль осадки).

Степенью консолидации называется отношение величины сжатия в данный момент времени к полной величине сжатия при завершении консолидации.

 

Где V – степень консолидации;

ΔНt – сжатие или осадка в данные момент времени; ΔН – полное сжатие при завершившейся консолидации от нагрузки.

 

Механическая прочность грунтов

 

Для определения механической прочности структурных связей, используют схему сдвига, так как разрыв структурной связи происходит при горизонтальном перемещении частиц грунта относительно друг друга. Образец грунта испытывают в сдвиговых приборах при трех ступенях вертикальной нагрузки (Р₁, Р₂, Р₃), получая при этом значения сопротивления грунта сдвигу τ₁, τ₂, τ₃. По результатам опыта строят график зависимости τ=f(Р).

 

 

 

Рис. 42. В лаборатории также определяется прочность грунтов:

а — сдвиг в приборе: 1 — поршень, 2 — образец грунта, 3 — плоскость сдвига: б — как определяется угол трения и сцепления грунта: Т — сдвигающее усилие, N — вертикальное давление

 

Анализ графиков для песков и глинистых грунтов показывает, что для связанных (глинистых) грунтов необходимо затратить усилие на сдвиг, даже при отсутствии вертикального давления – это усилие необходимо для разрушения структурных связей глинистых пород. Эта величина называется коэффициентом сцепления (С). Угол наклона графика к горизонтальной оси называется углом внутреннего трения (φ).

Математически уравнение параллельного переноса имеет вид:

τ=tgφ+C (закон Кулона)

 

Контрольные вопросы:

1.      Что такое механические и реологические свойства дисперсных грунтов, их виды и значение?

2.      Что называется компрессией? Назовите виды компрессионных кривых.

3.      От чего зависят деформационные свойства (сжимаемость) грунта?

4.      Приведите все показатели сжимаемости грунтов.

5.      Какими способами можно определить сжимаемость грунтов?

6.      Нарисуйте наиболее характерные компрессионные кривые различных по свойствам грунтов.

7.      Что такое консолидация глинистого грунта и от чего она зависит?

8.      Что определяет прочность дисперсных грунтов? Приведите уравнение Кулона для связанных и несвязанных грунтов.

9.      От чего зависит прочность дисперсного грунта?

10.  Какими способами определяют прочность дисперсного грунта?

 

1.6. Твердые горные породы

 

Физические свойства твердых скальных пород

 

Скальные и полускальные горные породы как твердые тела, характеризуются следующими физическими свойствами: плотностью породы, плотностью частиц, пористостью, трещиноватостью, влажностью. Пористость является одной из основных характеристик физических свойств твердых пород. Под пористостью принято понимать общий объем пор в единице объема породы.

Общая пористость в твердых породах подразделяется на первичную и вторичную, а так же на открытую или эффективную и закрытую пористость.

Первичная пористость возникает в породе вместе с ее образованием из магмы, осадка или в процессе диагенеза. Вторичная пористость появляется при перекристаллизации отдельных компонентов, суффозии растворимых минералов, дегидратации и др.

Помимо характеристик плотности и пористости большое значение при оценке физических свойств твердых пород имеет трещиноватость, которую можно охарактеризовать как дополнительную пористость, возникшую в породах в результате тектонических движений и экзогенных процессов (в основном выветривания). Количественная оценка трещиноватости может быть дана с помощью коэффициента трещиноватости:

 

Где Kтр – коэффициент трещиноватости,

  S₁ – площадь трещин на исследуемой площадке,   S – площадь всей исследуемой площадки.

Коэффициент трещиноватости изменяется от 2% для слабо трещиноватых пород до 20% для очень трещиноватых пород.

 

Механические свойства скальных пород

 

Механические свойства изучаются по следующим направлениям:

1.      Механическая прочность, характеризующая прочность структурных связей;

2.      Деформационные характеристики;

3.      Прочие механические характеристики, отражающие сопротивление грунтов при горнобуровых разработках.

1.При увеличении нагрузки в любом твердом теле, увеличивается и деформация образца, пока она не станет предельной, после чего наступает разрушение структурных связей. Максимальная нагрузка (Рмах), при которой наступает разрушение структурных связей, характеризует временное сопротивление грунта сжатию – это механическая прочность материала на сжатие.

Существуют так же характеристики на растяжение, на изгиб, кручение и т.д. -  это все показатели механической прочности скальных пород, которые относятся к прямым расчетным показателям. Они определяются на специальных приборах – механических прессах, где нагрузка увеличивается и фиксируется, т.е. замечаются при появлении видимых трещин образца.

2.Различают 2 вида деформаций твердых грунтов – упругие и пластичные.

Упругие деформации в горных породах наблюдаются при небольших нагрузках.

Закон Гука – механическое напряжение упруго-деформированных грунтов прямо пропорционально их относительной деформации.

 

На практике упругие деформации проявляются крайне редко. Рассмотрим пластичное деформирование горных пород

                            h₁    h₂

 

абсолютная поперечная деформация образца;

 

относительная поперечная деформация образца;

 

абсолютная продольная деформация образца;

 

относительная продольная деформация образца.

Для характеристики пластичных деформаций вводится коэффициент Пуассона равный отношению относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации.

 

Который изменяется от 0,1 до 0,4 и является прямым расчетным показателем.

Таким образом, механические свойства скальных грунтов характеризуются следующими прямыми расчетными показателями:

1.      Прочностные свойства – предельным сопротивлением грунта сжатию;

2.      Упругие свойства – модулем Юнга;

3.      Пластичные свойства – коэффициентом Пуассона.

Помимо деформационных и прочностных характеристик скальных пород к механическим можно отнести следующие свойства:

а. Крепость – общее сопротивление горной породы воздействию внешних сил, стремящихся разрушить внутренние связи породы;

б. Твердость – сопротивляемость горной породы проникновению в нее режущих инструментов;

в. Истираемость – характеризуется потерей веса после механической обработки образца на круге истирания;

г. Разрабатываемость – характеризуется сопротивляемостью горных пород разрушению при копании, бурении, отбойке, экскавации, взрывании;

д. Буримость – характеризуется сопротивлением горных пород внедрению бурового инструмента;

е. Морозостойкость – характеризуется изменением прочности и сплошности горной породы при неоднократном замораживании и оттаивании.

 

Контрольные вопросы:

1.      Что такое скальные и полускальные грунты? Дайте их характеристику.

2.      Назовите физические свойства скальных и полускальных пород.

3.      Что такое трещиноватость? Дайте ее оценку.

4.      Назовите механические свойства твердых пород.

5.      Перечислите и кратко охарактеризуйте дополнительные физико-механические свойства твердых пород, представляющие практический 

интерес.

 

1.7. Мерзлые грунты

 

Мерзлые грунты являются четырехкомпонентными системами, в которых кроме твердой, жидкой и газообразной фаз существует лед.

Различают сезонно мерзлые грунты, которым относятся периодически замерзающие и оттаивающие верхние слои земли в большинстве районов земного шара, и многолетние мерзлые грунты, находящиеся в мерзлом состоянии постоянно, т.е. неопределенно долгое время.

Специфичность свойств этих грунтов заключается в том, что при переходе воды в лед они приобретают свойства твердых пород. Важным показателем свойств мерзлых грунтов является их льдистость, характеризующая цементирующее действие льда.

Относительное сжатие определяется путем испытания образца грунта в компрессионном приборе и рассчитывается по формуле

 

 

Где h_м– высота образца в природном мерзлом состоянии в условиях невозможности бокового расширения при заданном давлении; h_т - высота того же образца в тех же условиях после перехода в талое состояние.

 

Контрольные вопросы:

1.      Назовите особенности мерзлых грунтов.

2.      Что такое коэффициент оттаивания, сжимаемости при оттаивании, сцепление мерзлых грунтов?

 

1.8. Грунты особого состава

 

В эту группу грунтов входят породы, которые имеют очень слабые и неблагоприятные для строительных целей свойства. К ним относятся:

1.      Илы;

2.      Торфы и заторфованные грунты;

3.      Засоленные грунты:

4.      Лессовые грунты;

5.      Техногенные грунты.

К илам относятся супесчано-глинистые отложения в начальной стадии формирования, образовавшиеся как структурный осадок в водном бассейне при наличии микробиологических процессов. Их диагностические признаки: темная окраска, гнилостный запах, жидкотекучая консистенция, высокая пористость, наличие органических веществ.

Отличительными признаками ила, находящегося в природном состоянии, является высокая влажность, высокий коэффициент пористости и наличие гумуса – полностью разложившегося органического вещества в количестве 10%.

Илы обладают ничтожной несущей способностью и при встряхивании или ударе легко переходят в разжиженное состояние.

Торфы и заторфованные грунты представляют собой грунты органического происхождения, образовавшиеся в болотах в результате накопления и разложения растительных остатков и содержащие минеральные примеси.

В зависимости от степени разложения торфы представляют собой темно-коричневую или черную массу землистой, волокнистой или однородно-вязкой структуры.

Диагностическим признаками являются: темная окраска, способность мазаться, большая влагоемкость, содержание растительных остатков от 10 до 60% и более, большая сжимаемость, и высокая водоотдача. Торф обладает высокой сжимаемостью и поэтому имеет низкую несущую способность. Водопроницаемость торфа колеблется в широких пределах и зависит от степени его разложения.

Заторфованными грунтами называются такие образования, в которых содержание органических остатков составляет менее 60%.

Засоленные грунты – к ним относятся песчано-глинистые осадочные отложения, в которых накопление солей произошло в процессе их формирования.

Причинами, приводящими к засолению грунтов, являются:

а. Бессточный рельеф;

б. Недостаточное увлажнение при преобладании испарения над осадками;

в. Наличие в геологическом разрезе или в поверхностных водах повышенного количества солей;

г. Малая проницаемость грунтов или наличие водоупорных прослоек;

д. Капиллярное поднятие грунтовых вод;

е. Подтопление территорий, вызванное неправильной эксплуатацией оросительных систем.

Присутствие солей в грунтах приводит к изменению их свойств: прочности, сжимаемости, водопроницаемости, размоканию, набуханию, угла естественного откоса, липкости и др.

Засоленные грунты в следствие выщелачивания солей при длительном замачивании или фильтрации способны давать суффозионную осадку.

Процентное содержание солей, оказывающих влияние на изменение свойств, для различных грунтов различно от 0,3-5%.

Основными типами засоленных грунтов являются солончаки, солонцы и такыры.

 

Техногенные грунты - это обширные площади искусственно намытых или насыпных грунтов, возникающих в результате производственной деятельности человека.

Техногенные грунты можно объединить в 4 группы:

I.            Грунты, состоящие из бытовых отходов (свалки);

II.         Грунты, состоящие из отходов промышленного и строительного производства; III.           Грунты, состоящие из отвалов пустой породы, при разработке полезных ископаемых; IV.     Намывные, насыпные и уплотненные грунты.

Техногенные грунты подразделяются по способу укладки, однородности состава и сложения, виду исходного материала и степени естественной уплотненности.

Лессовые грунты – глинистые грунтовые породы, имеющие в своем составе легко растворимые соединения, образующие в сухом виде прочные структурные связи, которые распадаются при увлажнении. Лессовым грунтам свойственны характерные признаки: цвет от желтовато-серого до светло-бурого, рыхлое сложение, вертикальная и столбчатая отдельность, однородная текстура, иногда – слоистая, невысокая или средняя влажность, легкая размываемость, размокаемость, просадочность водопроницаемость.

Литологически они представлены супесями, суглинками и глинами со значительным содержанием пылеватой фракции. Также выделяют собственно лесс – грунты эолового происхождения. Просадочностью называется способность лёссового макропористого грунта очень быстро размокать, терять прочность и уплотняться (под нагрузкой).

В качестве примера проявления просадочности, ниже приведена схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах. Причина появления подобных трещин – утечки воды из канала и замачивание лёссового основания.

 

 

 

 

 

Схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах.

Ширина раскрытия трещин составляла 30 – 40 см, а величина просадки 0,3 – 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном – у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (то же в г. Запорожье и т.д.). 

 

Характеристика просадочности лёссовых грунтов

 

Для определения просадки лёссового грунта в лабораторных условиях проводят компрессионные испытания. Образец лёссового грунта помещают в одометр, уплотняют давлением Р1, а затем через пористый диск поршня выполняют замачивание водой. По результатам испытаний строят зависимость h=f(P) (см. схему).

 

 

Схема одометра для проведения компрессионных испытаний лёссового грунта и график компрессионной кривой лёссового грунта до и после замачивания.

 

На представленном графике обозначено:

1 – компрессионная кривая лессового грунта до замачивания; 2 - тоже после замачивания водой. В соответствии со СНиП – коэффициент относительной просадочности определяется следующим образом:

 

,

где h – высота (см) образца природной влажности обжатого давлением Р1 равным давлению от всего сооружения и собственного веса вышележащего грунта. h^I – высота (см) того же образца грунта после пропуска через него воды при сохранении давления Р1.

H  – высота (см) того же образца грунта природной влажности, обжатого давлением равным природному.

 

Если по результатам испытаний δпр < 0,01 – то считается, что лёсс не просадочен. Если δпр > 0,01 – лёсс просадочен.

В геологических отчетах обычно приводят график δпр = f(p), или вычисленные результаты в виде таблицы (см. схему).

Зависимость коэффициента относительной просадочности от прикладываемого

 

Зависимость коэффициента относительной просадочности от прикладываемого давления. На представленном графике Рн – начальное давление, при превышении которого лёсс становится просадочным. Интервал давления 0 - Рн – лёссовый грунт не просадочен - связи прочны. Контрольные вопросы:

1.      Какие грунты относят к специфическим? Чем обусловлено выделение этой группы грунтов?

2.      Что такое илы? Перечислите их диагностические признаки.

3.      Какие грунты относят к заторфованным? Назовите их диагностические признаки.

4.      Что такое засоленные грунты? Перечислите их виды, районы формирования, свойства и причины засоления.

5.      Охарактеризуйте типы лессовых грунтов по просадочности.

6.      Что такое технические грунты? Как они образовались? Приведите их классификацию.

 

1.9. Инженерная мелиорация грунтов

 

Искусственное улучшение свойств грунтов называется технической (инженерной) мелиорацией.

Многие свойства грунтов являются неблагоприятными для строительства и нуждаются в улучшении. К таким свойствам можно отнести водопроницаемость, сжимаемость, просадочность и т.д., определяемые высокой пористостью пород (для рыхлых грунтов), трещиноватость, растворимость и т.д., определяемые структурой и минеральным составом (для скальных пород).

Все способы мелиорации можно представить в виде двух групп: 

1.      Коренного улучшения свойств пород, т.е. комплекса свойств на длительное время;

2.      Временное улучшение свойств пород на период строительства. Мелиорация грунтов с жесткими структурными связями

Цементация – это метод коренного улучшения свойств горных пород, направленный на уничтожение трещиноватости.

Сущность метода: через систему буровых скважин в массив нагнетается цементный раствор, при наличии широких трещин добавляется соответствующий заполнитель (песок, гравий) и создается давление для продавки раствора по трещинам. При проведении метода необходимо провести подготовительные работы: промывку трещин, подбор соответствующей марки цемента в соответствии с агрессивностью п.в. и т.д.

Достоинства: метод коренного улучшения всех свойств г.п. на длительный срок.

Недостатки: высокая себестоимость, большой объем подготовительных работ, невозможность повторных инъекций.

Глинизация – предназначена для снижения фильтрационных свойств трещинных массивов. Для этого через систему скважин закачивается глинистый раствор с высокими коллоидными свойствами, что приводит к закупорки трещин.

Достоинства: низкая себестоимость, простота технологии, устойчивость глины к агрессии п.в.

Недостатки: со временем происходит вымывание глины п.в., начиная с периферийных зон.

Горячая битумизация – предназначена для снижения фильтрационных свойств грунтов, для чего через систему скважин закачивается горячий битум.

Достоинства: высокая устойчивость битума к агрессии п.в., дешевизна, возможность повторных инъекций.

Недостатки: уменьшаются только фильтрационные свойства, прочностные характеристики не улучшаются, т.к. битум пластичен. При замерзании битум уменьшается в объеме, что приводит к вторичной трещиноватости.

 

Мелиорация рыхлых грунтов.

Замораживание – это способ временного улучшения несущей способности грунта (плывуны и др. водонасыщенные грунты) на период строительства. Для чего через систему скважин пропускается хладагент, в результате чего массив замерзает, что позволяет вести работы. После проведения работ массив размораживается естественным способом.

Достоинства: позволяет проводить работы на плывунных грунтах.

Недостатки: высокая себестоимость, сложность оборудования, большой объем подготовительных работ, значительное время, ухудшение свойств грунта в результате пучения.

Силикатизация – химическое закрепление грунтов. Сущность его состоит в том, что через систему скважин подаются либо два раствора, в результате чего образуется «жидкое стекло», либо один раствор, который закрепляет частицы грунта подобно цементу.

Достоинства: позволяет улучшить все свойства грунтов на длительный срок, дешевизна метода.

Недостатки: сложность технологии и химических работ.

Холодная битумизация – применяется для уменьшения водопроницаемости песчаных пород, для чего через систему скважин закачивается битумная эмульсия.

Достоинства: низкая себестоимость, простота технологии.

Недостатки: со временем частицы битума вымываются током п.в.

Электродренаж – предназначен для осушения глинистых пород с низкой водопроницаемостью. Механические методы улучшения свойств грунтов – заключаются в применении специальных механизмов для уплотнения: укаткой с помощью катков, трамбованием, грунтонабивными сваями, виброуплотнением, энергией взрыва и .т.д.

 

Контрольные вопросы:

1.      Что понимают под термином техническая мелиорация грунтов и для чего производятся эти мероприятия?

2.      Какие группы методов улучшения (мелиорации) существуют?

3.      Назовите методы улучшения скальных пород.

4.      Назовите методы улучшения дисперсных грунтов.

5.      Перечислите и кратко охарактеризуйте механические методы улучшения грунтов.

 

1.10. Отбор, консервирование и хранение проб грунта.

 

Показатели должны характеризовать как состав, так и состояние грунтов в массиве. Отбираемые пробы могут быть как нарушенной, так и ненарушенной структуры и естественной влажности.

Проба грунта ненарушенной структуры и естественной влажности называется монолитом.

Отбор монолитов.

Отбираемая проба должна быть представительной, т.е. количество грунта должно быть таким, чтобы сосав и свойства пробы соответствовали составу и свойствам опробуемого слоя, а размер пробы должен соответствовать технологическим требованиям лабораторных исследований.

Монолиты отбирают из горных выработок и скважин. В зависимости от вида и состояния грунта отбор может производиться без применения жесткой тары, если грунт сохраняет форму, и с применением жесткой тары, если грунт слабосвязанный (способ контейнеров).

Монолиты песчано-глинистых грунтов рекомендуется отбирать без применения промывочной жидкости, а рыхлых отложений – с применением тяжелого обволакивающего глинистого раствора.

Монолиты мерзлых грунтов необходимо отбирать с сохранением мерзлого состояния грунта. Консервирование и транспортировка монолитов.

Наиболее распространенным методом консервирования является парафинирование монолитов. Для этого монолит туго обматывают марлей, пропитанной горячим парафином (с добавление битума для вязкости), после чего весь монолит покрывают толстым слоем парафина и к верхней грани прикрепляют этикетку. 

На этикетке должно быть указано:

а. Наименование организации или подразделения;

б. Наименование объекта изысканий;

в. Номер монолита;

г. Наименование выработки и ее номер;

д. Интервал глубины отбора;

е. Наименование грунта по визуальному осмотру;

a. Должность и фамилия лица, отобравшего образец;

ж. Дата отбора.

Укладка в ящики производится плотно, с заполнением промежутков между ними опилками, стружкой, сеном и пр. В зимний период монолиты следует перевозить в утепленном кузове, а монолиты мерзлых грунтов при отрицательной температуре – транспортом, оборудованном холодильной камерой. Условия хранения монолитов.

Условия хранения монолитов должны обеспечивать сохранность их влажности и структуры в течение всего времени до окончания лабораторных исследований. Поэтому монолиты следует хранить в специально приспособленных помещениях с относительной влажностью 50-60% и температурой 2-20⁰С.

Сроки хранения консервированных монолитов не мёрзлых, скальных, полускальных, маловлажных песчаных и глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции не должны превышать 3 месяцев, а более влажных, пластичной консистенции – 1,5 мес; монолиты мерзлых грунтов необходимо хранить в специальных камерах с относительной влажность воздуха 80-90% при отрицательной температуре. При отсутствии этих требований срок хранения монолитов на должен превышать 15 суток.

 

Контрольные вопросы:

1.      Что такое монолиты? Для чего их отбирают и исподльзуют?

2.      Назовите способы отбора монолитов из шурфов и скважин.

3.      Опишите процесс консервации монолитов.

4.      Для чего монолит снабжается паспортом (этикеткой) и каково его содержание?

5.      Расскажите об условиях хранения монолитов?

 

1.11. Статистическая обработка результатов определения показателей свойств грунтов.

 

Типизация грунтов при инженерно-геологических исследованиях

Типизация – разделение массива грунта на слои с одинаковыми физико-механическими свойствами. Типизация проводится по следующим признакам: возрасту и генезису (стратиграфо-генетические комплексы), политологии (инженерно-геологические виды), по характеру изменения физикомеханических свойств (и/г элемент).

I.                  Стратиграфо-генетическим комплексом пород называются грунты одного возраста и происхождения. На карте они показываются цветом – для четвертичных пород по генезису, для до четвертичных – по возрасту.

II.               Инженерно-геологическим видом называется горная порода одного и того же стратиграфо-генетического комплекса, которую можно отнести к одной литологической разности по классификационным показателям. Например – супеси, глины, песок мелкозернистый и т.д.

Для дальнейшего выделения однородных слоев анализируется изменчивость некоторых основных показателей в плане и разрезе. В связи с чем различают закономерный и не закономерный скачкообразный типы изменчивости.

Скачкообразный незакономерный тип изменчивости – это такой тип изменчивости при котором при изменении частных значений показателей с глубиной среднее арифметическое значение остается постоянным. Такой тип изменчивости характеризует однородные по составу грунты с близкими свойствами. Получение слоев таких грунтов является конечной целью типизации. Скачкообразная закономерная изменчивость предполагает закономерное изменение среднего значения показателя с глубиной на фоне скачкообразного изменение частного значения показателя. Такой характер изменчивости типичен для неоднородных массивов и требует продолжения процесса типизации, пока в пределах каждого из вновь полученных слоев не будет получен первый тип изменчивости.

III.            Конечным элементом типизации является инженерно-геологический элемент – слой горной породы одного и того же и/г вида, если выполняются следующие условия (ГОСТ-20522):

1.      Показатели свойств горных прод в пределах выделенного слоя изменяются незакономерно;

2.      Если в изменении показателей присутствует закономерность, то она настолько мала, что ею можно пренебречь;

3.      Коэффициенты вариации (изменчивости) для W_e,e≤0.15, а для φ, C≤0.30.

 

Методика выделения инженерно-геологических элементов

 

Для получения расчетных значений показателей, после проведения типизации, рекомендуется обработка частных значений показателей с целью получения расчетных:

1.      Построение графиков изменчивости частных значений показателей с глубиной. Для глинистых грунтов – W_L, W_p, I_p, W_e, e; для песков – K_H, W_e, e, для грубообломочных – K_H, e, We заполнителя.

2.      Вычисление статистических критериев (среднего арифметического и коэффициента вариации - Ᾱ, V).

3.      На основании анализов статистических критериев определение нехарактерных значений показателей и исключение их из дальнейших расчетов (Ai- Ᾱ≤δсм*ν).

4.      Вычисление нормативных значений показателей С^н, tgφ^н.

5.      Вычисление поправок и получение расчетных значений показателей.

 

Получение нормативных значений показателей.

Нормативным           значением      показателя,    согласно         ГОСТу           20522,             следует             считать           среднее арифметическое, з исключением С^н, tgφ^н. Для С^н, tgφ^н нормативное значение получается методом наименьших квадратов, в соответствии с уравнением Кулона:

τ=tgφ+C

 

tgφ^H=1/Δ(nΣτ_ip_i-Στ_iΣp_i)

 

C^H=1/Δ(Στ_iΣp_i²-Σp_iΣτ_ip_i), 

 где - Δ=n _iΣ(p_i)²-(Σp_i)²,

где τ_i и p_i – частные значения характеристик, полученных при лабораторных

                         опытах на сдвиг.

Коэффициент вариации и среднее квадратичное отклонение определяется: Δ_с=δ_τ√(1/ Δ* Σp_i²) δ_tgφ=δ_τ√(n/ Δ)

δ_τ=√[1/(n-2) Σ(p_i tgφ^н+ С^н-τ_i)²] где n – количество проб.

 

Получение расчетных значений показателей

Для получения расчетных значений показателей необходимо к нормативному значению ввести поправки, учитывающие ухудшение свойств показателей с течением времени. Для этого нормативное значение искусственно уменьшают или увеличивают, т.е. изменяют так, чтобы величина показателя ухудшала свойства грунта по данному показателю.

По ГОСТу-20522 расчетное значение показателя определяется по формуле: А= Ᾱ(1±ρ)

Где ρ – показатель точности оценки среднего арифметического ρ=Vtα, для φиC ρ=Vtα/√ n

где V – коэффициент вариации n – количество проб

tα – коэффициент, взятый по таблице №2 ГОСТа 20522 в зависимости от уровня доверительной вероятности α и числа степеней свободы К

К=n-1 для φиC

К=n-2 для других показателей. α – показывает степень достоверности при замене нормативного значения на расчетное, что в свою очередь определяется стадией проектирования и важность проектируемого объекта.

 

Контрольные вопросы:

1.      Для чего необходимо производить обработку данных исследований (лабораторных, полевых) методами математической статистики?

2.      Что такое графики изменчивости показателей?

3.      Как установить нормальность распределения показателя?

4.      Приведите формулы для вычисления обобщенных расчетных показателей свойств грунтов.

5.      Что такое нормативные и расчетные значения показателей свойств грунтов?

 

РАЗДЕЛ 3. Физико-геологические и инженерно-геологические процессы и явления

 

Инженерная геодинамика и ее задачи

Геологическими процессами и явлениями – называют процессы, возникающие в земной коре под действием естественных факторов, и порождающие явления изменяющие природную обстановку и окружающую среду.

Процессы, связанные с производственной и строительной деятельностью человека, называются инженерно-геологическими.

Инженерная геодинамика изучает геологические и инженерно-геологические процессы и явления с целью их количественного прогноза, установления интенсивности их развития, выявления степени угрозы окружающим территориям или возводимым сооружениям.

Инженерная геодинамика занимается вопросами охраны и использования геологической среды, как неотъемлемой части внешней среды.

 

Категории процессов и явлений

 

№ п.п.	Процессы и определяющие факторы	Виды явлений
1.	2.	3.
1.	Действие климатических факторов: выветривание, мерзлотные процессы	Выветривание, криогенные и пост криогенные явления
2.	Деятельность ветра (эоловые пр-сы)	Развевание, навевание
3.	Деятельность поверхностных вод	Струйчатая эрозия, оврагообразование, геологическая          деятельность рек, абразия, сели
4.	Деятельность подземных вод	Суффозия, плывуны
5.	Деятельность            поверхностных         и подземных вод	Карст, просадки
6.	Действие силы тяжести на склонах (склоновые или гравитационные процессы)	Оползни,      обвалы,          осыпи,           курумы, лавины.
7.	Проявление внутренней энергии Земли	Сейсмические явления, вулканизм.
8.	Действие производственной и строительной деятельности человека	Деформация основания сооружений, сдвижение горных работ при подземных работах, оседание земной поверхности при эксплуатации полезных ископаемых, усиление сейсмической
		активности в           связи водохранилищ.	с	устройством

 

3.1.Процессы, связанные с деятельностью факторов выветривания

 

Выветриванием называется процесс непрерывного изменения и разрушения горных пород под действием ряда внешних факторов. Процесс выветривания начинается с поверхности и распространяется на глубину, постепенно изменяя материнскую породу. В результате процессов выветривания образуется кора выветривания или элювий, которая разделяется на (снизу вверх): монолитную, глыбовую, мелкообломочную зоны и зону тонкого дробления. Различают три вида выветривания: физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание проявляется в механическом разрушении пород, которое приводит к изменению их гранулометрического состава и образованию обломочных грунтов.

 

Химическое выветривание проявляется в изменении химического состава горных пород в результате растворения, окисления, гидратации и дегидратации минералов, входящих в состав горной породы.

Биологическое выветривание – разрушение пород в процессе жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов.

 

 

Наиболее интенсивно химическое и биологическое выветривание проявляется в теплом влажном климате, тогда как физическое выветривание преобладает в засушливом с резкой сменой дневных и ночных температур.

Мероприятия по борьбе с выветриванием: съем элювия, покрывающего чехлом склон и грозящего обвалами, оползнями, недобор грунтов до проектной отметки в случае, если эти грунты подвержены быстрому выветриванию.

 

 

Контрольные вопросы:

1)      Какие процессы и явления называются геологическими, а какие – инженерногеологическими? Что такое процесс и явление?

2)      Что такое определяющий фактор и на какие виды делятся геологические процессы в зависимости от этого фактора?

3)      Охарактеризуйте виды выветривания и строение выветрелой зоны.

 

3.2.Эоловые процессы

 

Геологическая роль ветра определяется его энергией и заключается в двух процессах: разрушительном (скальных пород) и переносном (дефляции рыхлых отложений).

Данные процессы приводят к выбиванию частиц породы из массива скальных пород и переносу большого количества мелкообломочного материала в пониженные части рельефа, что формирует пустынные ландшафт. Формы эоловы отложений:

Барханы – это песчаные холмы, которые медленно перемещаются в направлении ветра (скорость 30 м/год).

 

Дюны – песчаные грядообразные, вытянутые вдоль побережья холмы, движущиеся внутрь материка.

Грядовые пески – представляют собой вытянутые в форме гряд или валов отложения эоловых песков в районах полупустынь.

Бугристые пески – это более низкие, чем грядовые, холмообразные образования с пологими склонами, покрытые растительностью.

Мероприятия по борьбе с эоловыми процессами

Угроза заключается в том, что при движении барханов или дюн премещаются громадные массы песка, которые засыпают дороги, ирригационные каналы и сооружения, населенные пункты.

Строительство и эксплуатация требуют постоянной борьбы с движущимися песками.

Для этой цели применяются следующие мероприятия:

а. Устройство щитовых ограждений вдоль дорог и каналов для задержки движения песков;

б. Закрепление песков различного вида эмульсиями и растворами;

в. Фитомелиорация – посадка растений, создание лесополос, посев трав и пр.

 

Контрольные вопросы:

1)      Перечислите виды ветровой деятельности и районы ее проявления в РК.

2)      Назовите формы эоловых отложений.

3)      Назовите мероприятия по борьбе с эоловыми процессами.

 

3.3.Процессы, связанные с деятельность поверхностных вод

 

Здесь рассматриваются следующие процессы: речная эрозия, морская (озерная) абразия, оврагообразование, сели.

Речная эрозия

 

Эрозионная деятельность реки осуществляется различными несколькими способами:  при помощи переносимых речным потоком осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки как абразивный материал; 

за счёт растворения пород ложа (важную роль в этом играют растворённые в воде органические кислоты); 

за счёт гидравлического воздействия воды на рыхлый материал ложа (вымывание рыхлых частиц);  дополнительными факторами могут служить разрушение берегов во время ледохода, темроэрозионные процессы и др. 

Эрозия может быть направлена на углубление дна долины – донная (или глубинная) эрозия, или на размыв берегов и расширение долины – боковая эрозия. Эти два вида эрозии действуют совместно.

 

 

 

Развитие глубинной (а) и боковой (б) эрозии

 

 

 

Интенсивность глубинной эрозии определяется в первую очередь уклоном русла (и, соответственно, энергией потока). При преобладании глубинной эрозии формируются глубокие врезы с крутыми берегами и V-образным сечением речной долины, пойма развита фрагментарно (на островах и небольших участках у выпуклых берегов излучин). В рельефе такие участки нередко представлены глубокими каньонами. 

 Интенсивность боковой эрозии зависит от угла подхода стрежени потока к берегу. Стрежень - линия, соединяющая точки наибольших скоростей на поверхности воды. На прямых участках стрежень обычно располагается близ середины водотока, в таких условиях боковая эрозия не проявляется. На извилистых участках происходит отклонение стрежени к одному из берегов, что приводит к сжатию потока и его «набеганию» на этот берег, сопровождающемуся размывом последнего. «Прижимание» потока к берегу обуславливает образование циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена к противоположному берегу. Поскольку придонные слои наиболее насыщены обломочным материалом (в том числе и образованным за счёт эрозии берега), то происходит перемещение материала от размываемого берега к противоположному, где происходит его аккумуляция в форме прирусловой отмели. Формирование прирусловой отмели приводит к ещё большему искривлению русла и отклонению стрежени к размываемому берегу, определяя направление боковой и глубинной эрозии. Наибольшая скорость размыва берега отмечается там, где к нему прижимается стрежень потока. Выше и ниже по течению происходит последовательная смена зоны очень сильного размыва сильным, средним, слабым и, наконец, берег перестаёт размываться и переходит в прирусловую отмель. Таким образом, изгиб русла приводит к образованию чередующихся вдоль берега зон ускорения и замедления течения и поперечной циркуляции, направленной от вогнутого берега к выпуклому.

 

 

Различные условия взаимодействия речного потока с берегами рек (по Р.С. Чалову):  а – стрежень проходит посередине русла, берега не размываются;  б – поток походит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега;  у противоположного берега образуется аккумулятивная отмель

 (h – превышение уровня воды у вогнутого берега на средним уровнем в данном сечении).

 

 

 

 

Согласно описанному выше механизму в процессе размыва берегов образуются крутые изгибы речной долины – меандры. Узкие «перегородки» между меандрами в период половодий могут размываться, что приводит к спрямлению русла реки и образованию стариц. Старица – это замкнутый водоем, обычно продолговатой извилистой или подковообразной формы, образовавшийся в результате полного или частичного отделения участка реки от её прежнего русла. Старицы некоторое время могут сохранять связь с рекой, но постепенно входы в них заносятся речными отложениями – происходит их превращение в старичные озёра, а затем - в болота или сырые луга.

 В русле меандрирующих рек при уменьшении уклона русла и извилистости могут возникать намывные острова. На широких участках долины при относительно прямолинейных очертаниях русла и поймы может формироваться серия таких островов, что приводит к ветвлению русла – его разделению на несколько потоков. Эти острова перемещаются вниз по течению, постоянно изменяя очертания.

 Скорость эрозии определяется сочетанием ряда факторов: энергии потока, состава пород ложа, развития растительности, интенсивности техногенного воздействия и пр. Зависимость скорости размыва берегов от состава пород приведена в таблице.

Речная эрозия нередко приводит к активизации других экзогенных геологических процессов. Так, интенсивная глубинная эрозия, приводит к образованию каньонов и V-образных долин с крутыми склонами, на которых активно проявляются обвальные и осыпные процессы. Подмыв высоких берегов, сложенных трудноразмываемыми породами, при боковой эрозии приводит к развитию оползней, осыпей и обвалов. 

 

Морская (озерная) абразия

 

В смысле угрозы для сооружений более важной является разрушительная деятельность моря или абразия, которая приводит к отступлению бровки берега в сторону суши, обрушению больших блоков породы, разрушению защитных сооружений и возникновению вторичных явлений таких, как обвалы, оползни.

Факторы, способствующие возникновению абразии, подразделяются на две группы:

1.      Ветровые и приливные волны, твердый обломочный материал, переносимый волнами и морскими течениями;

2.      Литологический состав и условия залегания горных пород в береговой полосе,

водопрочность пород, форма очертания берегового склона.

 

Определяющим фактором абразии является энергия ветровой и приливной волны, которая формируется под действием ветра и имеет большую энергию размыва.

Морские течения, имеющие сравнительно небольшую скорость, практического значения в процессе размыва не имеют, но играют большую роль в процессе размыва.

Таким образом, основным разрушительным фактором абразии является ударная сила волны. Вторая группа факторов зависит от пород берегового склона. Это прежде всего литологопетрографический состав пород. Склоны, сложенные рыхлыми песчано-глинистыми отложениями разрушаются гораздо быстрее, чем сложенные скальными породами.

Условия залегания горных пород также играют значительную роль при разрушении берега. В случае падения пластов в строну берега обрушение его происходит наиболее быстро, т.к. вода подрезает целую пачку пластов или полную мощность слоя. При горизонтальном залегании разрушение берега несколько замедляется и наиболее медленно оно протекает при пологом падении пластов в сторону моря.

Также водопрочность пород играет большую роль при определении интенсивности абразии. Очень большую роль играет форма очертания и крутизна берегового склона.

 

 

Меры борьбы с переработкой берегов:

 

 

Оврагообразование.

Формирование оврагов начинается с образования эрозионных борозд – переходных форм от плоскостного к линейному размыву поверхности склонов. Борозды возникают за счёт плоскостного стока дождевых и талых вод при слиянии небольших струек в наиболее пониженных участках склона. Дальнейшая эрозия в бороздах проводит к образованию более крупных форм – рытвин. Для рытвин характерны крутые незадернованные борта и продольный профиль, близкий к профилю склона. За счёт наиболее крупных и быстро растущих рытвин в процессе их углубления и расширения образуются овраги, обладающие продольным профилем, отличным от профиля склона. Дно молодых оврагов отличается неровностью. По мере дальнейшего углубления профиль оврага постепенно выравнивается за счёт развития глубинной эрозии, направленной на приближение к уровню базиса эрозии. Верхняя часть оврага представляет собой крутой уступ, за счёт размыва которого овраг продвигается вверх по склону. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрессивной или попятной эрозией. Скорость роста оврагов может быть очень высокой и достигать нескольких метров в год; при разработке промоин, осложняющих склоны оврагов, может возникать ветвящаяся овражная система. По мере развития овраг своим истоком приближается к водоразделу, а устьем к базису эрозии, его продольный профиль приобретает вогнутую форму, а поперечный – V-образным, с крутыми незадернованными склонами. В условиях незначительной скорости углубления происходит расширение оврага, он приобретает U-образный профиль и затем превращается в балку – эрозионную форму, характеризующуюся наличием плоского дна и пологих склонов, закреплённых растительностью.

 Водный поток, движущийся по дну оврагов и балок во время дождей и таяния твёрдых осадков, переносит мелкий обломочной материал. В низовьях оврага, где энергия потока снижается, могут образовываться конусы выноса оврагов.

 

 

Меры борьбы с оврагообразованием:

 

Сели

 

Зарождение временных горных потоков связано с ливневыми дождями и интенсивным таянием снега и ледников. В верхней части горных склонов система сходящихся рытвин и промоин образует водосборный бассейн. Ниже располагается канал стока – русло, по которому движется вода. Значительный уклон русла обуславливает высокую энергию потока, по пути движения он подхватывает большое количество обломочного материала разного размера. Насыщение обломочным материалам может превратить водный поток в сель – временный разрушительный поток, перегруженный грязе-каменным материалом. В грязе-каменном потоке, имеющим значительно большую плотность, чем вода и высокую кинетическую энергию, способны перемещаться даже глыбы, размером до нескольких метров. Сели могут формироваться также при обвале больших масс обломочного материала в горные реки, прорыва ледниковых или запрудных озёр.

При выходе на предгорную равнину скорость водных или грязе-каменных потоков уменьшается, потоки разветвляются, и переносимый материал откладывается, образуя конус выноса временного горного потока в виде полукруга, поверхность которого наклонена в сторону предгорной равнины.

 

 

 

 

 

 

Методы борьбы с селевыми потоками Различают активные и пассивные методы борьбы.

Пассивные представляют борьбу с потоками в области транзита и разгрузки, т.е. в тот момент, когда сель уже начался. Данный метод предусматривает строительство подпорных стенок, трассирование склона и устройство специальных селехранилищ на пути селевого потока. Активные методы борьбы с селем предполагают мероприятия в пределах области питания, т.е. в местах зарождения селя:

1.      Отвод жидкой фазы поверхностного потока от места будущего проявления селя;

2.      Сохранение почвенной растительности в пределах очага;

3.      Обсадка склона травянистыми или кустарниковыми растениями, закрепляющими твердую поверхность склона;

4.      Систематическое наблюдение за ледниками  и искусственное регулирование их объема.

 

 

 

Контрольные вопросы:

1)      Назовите все процессы, связанные с деятельностью поверхностных вод и их определяющий фактор.

2)      Чем определяется интенсивность оврагообразования?

3)      Охарактеризуйте стадии развития оврага.

4)      Нарисуйте схему мероприятий по борьбе с оврагами.

5)      В чем заключается геологическая деятельность рек и каковы ее последствия?

6)      Перечислите мероприятия по борьбе с неблагоприятными последствиями водной эрозии.

7)      Назовите факторы, обуславливающие волновую деятельность морей и озер; к чему

приводит эта деятеьность?

 

3.4.Процессы, связанные с деятельностью подземных вод

 

Суффозия

 

Суффозией называется процесс выноса частиц грунта (механическая суффозия) или легко растворимых солей (химическая суффозия) потоком подземной воды с образованием пустот, воронок, провалов, иногда сопровождающийся оседанием поверхности земли.

Наиболее активно суффозия проходит при условиях:

-          Гидравлический градиент должен быть больше 5, что обеспечивает турбулентный характер движения;

-          Соотношение крупных и мелких фракций должно быть более чем 1:20.

-          Наиболее активно суффозия происходит на контакте двух слоев, если соотношение коэффициентов фильтрации больше двух.

-          Для каждой грунтовой породы существуют критические скорости, начиная с которых процесс суффозии активизируется.

Химическая суффозия происходит в засоленных грунтах. При изучении суффозии проводят следующие работы:

-          Изучается геоморфология района;

-          Гидрогеологические условия;

-          Изучается режим и физико-механические свойства водоносного грунта, особенно близкого к поверхности.

Формы проявления суффозии: суффозионная осадка, лессовый карст, суффозионные оползни.

Мероприятия по борьбе с суффозией

-          Правильный подбор фильтра водозаборной скважины, устройство насыпных фильтров, гравийных фильтров.

-          Предотвращение поступления воды к участкам, склонным к суффозии, посредством дренажа.

-          Защита глинистых заселенных пород путем установления специальных покрытий (гидроизоляция).

-          Уменьшение скорости подземных вод вблизи сооружений, путем создания искусственных преград потоку.

-          Методы мелиорации для уменьшения водопроводимости пород (битумизация, глинизация).

 

Плывуны

Плывуны – это песчано-глинистые водонасыщенные грунты, ведущие себя наподобие вязких жидкостей. При вскрытии их выемкой они разжижаются и приходят в движение в строну выемки. В свободном состоянии они не обладают несущей способностью. По своему составу и свойствам плывуны бывают истинные и ложные.

Ложные – представляют собой обычные несвязанные раздельно-зернистые грунты, которые переходят в плывунное состояние в результате полного водонасыщения и возникновения в них гидродинамического давления движущегося грунтового потока.

Истинные плывуны, могут быть разнообразными по своему гранулометрическому составу – от песков до суглинков. В этих грунтах существуют структурные связи коллоидного характера. Они обладают высокой гидрофильностью и малой прочностью. При ударах, сотрясениях, вибрациях часть связанной воды высвобождается, структура грунта разрушается и он разжижается (тиксотропия).

 

Методы борьбы: замораживание, силикатизация, электроплавление, дренаж, электродренаж.

 

 

Контрольные вопросы:

1)      Перечислите и кратко опишите процессы, связанные с деятельностью подземных вод.

Что является основным определяющим фактором этих процессов?

2)      Что такое суффозия и в каких видах и формах она проявляется?

3)      Что такое плывуны и в чем заключается свойство их тиксотропности?

 

 

 

3.5.Процессы, связанные с деятельность поверхностных и подземных вод

 

Просадочность в лессовых грунтах

 

Рассмотрена подробно в главе «Грунты особого состава и свойства».

 

Методы борьбы с просадками

-          Сооружение водозащитных устройств и дренажных сооружений.

-          Применение методов мелиорации лессовых пород: механическое уплотнение, обжиг и т.д.

Карст

Карстом называют процесс растворение горных пород и образование специфических форм карстового рельефа.

Для активного развития карста необходимы следующие условия: наличие легкорастворимых карстующихся пород при условии расположения их выше базиса эрозии, растворяющая деятельность поверхностных и подземных вод – определяется минерализацией, напором и химсоставом поверхностных и подземных вод и скоростью их движения.

Большое значение приобретает в процессе карстообразования базис эрозии – наименьшая абсолютная отметка, к которой стекаются подземные воды. В связи с этим можно выделить зоны развития карста: зона аэрации, зона сезонных колебаний уровня, зона глубинной циркуляции.

 

Инженерно-геологическая оценка карста и методы борьбы.

В качестве методов изучения карста, следует сначала выделить работу по выявлению признаков карста и определению интенсивности развития. Для этого существует классификация территории  по устойчивости против карста. Породы считаются неустойчивыми, если образуются 5-10 карстовых воронок на 1 км² в год., устойчивыми 1 воронка на 1 км².

 

 

Карстовые пещеры.

 

 

Методы борьбы

-          Планировка территории;

-          Отвод поверхностных вод;

-          Каптаж или дренаж подземных вод;

-          Устройство противофильтрационных завес;

-          Закрепление закарстованных пород методами технической мелиорации.

 

Оползни

Под оползнем следует понимать перемещение масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести, связанное в ряде случаев с деятельностью поверхностных и подземных вод и носящее характер скольжения или сдвижения пород по склону. Элементы оползня:

1.      Вао выпора – возвышение, образующееся в основании склона и состоящее из нарушенных и перемятых грунтов.

2.      Тело оползня – вся масса сползающего материала по склону грунта, ограниченная по глубине поверхностью (зеркалом) скольжения.

3.      Оползневые террасы – ряд уступов, расположенных один ниже другого и ориентированных параллельно бровке склона.

4.      Стенка срыва – верхняя часть поверхности скольжения, образовавшаяся в результате смещения вниз оползневого тела.

5.      Над оползневой уступ – примыкающая к оползню площадка, расположенная выше бровки склона, не подверженная оползанию.

6.      Поверхность скольжения (зеркало скольжения) – поверхность, по которой происходит смещение оползня.

 

 

 

 

Признаки оползня

Для своевременного прогнозирования оползня, рекомендуется набор следующих признаков, подлежащих анализу:

1.      Оползневые трещины – это система различных трещин, которая формирует со временем поверхность скольжения.

2.      Образование оползневого цирка – определяется многократным нивелированием.

3.      Образование трещин на будущей поверхности скольжения ( выявляется путем бурения).

4.      Наличие валов у подножия оползневого склона.

5.      Наличие оползневых уступов (нивелированием).

6.      Наличие застоя воды, заболоченности участков в пределах оползневого цирка, которая появляется при подвижке склона в результате нарушения гидрогеологии водных грунтов.

7.      Наличие взбугренных участков на склоне, образованных в результате обтекания рыхлыми грунтами пород более твердых участков поверхности скольжения.

8.      Повышение влажности пород и нарушение структуры в зоне поверхности скольжения (определяется геофизическими методами).

9.      Нарушение целостности слоев и изменение элементов их залегания.

10.  Нарушение целостности зданий и сооружений.

 

 

 

Классификации оползней

Классификация Саваренского

Принцип: соотношение положения поверхности скольжения и напластования.

а. Асеквентный – данный оползень проявляется в однородных породах, когда поверхность скольжения намечается по линии наибольшего ослабления структурных связей между частицами. Чаще всего такой оползень возникает в песчаных грунтах.

б. Консеквентный – распространен в слоистых массивах, при чем плоскость скольжения параллельна плоскости напластования. Обычно срыв происходит по подошве наиболее ослабленного слоя.

в. Инсеквентный – наиболее катастрофический по характеру проявления. Здесь устойчивость склона определяется механической прочностью несущего слоя.. Такие оползни характерны для берегов рек и озер.

 

Классификация Родионова

Принцип: причина, вызывающая смещение оползня зависит от его структуры.

Различают 3 основных типа оползня:

Структурные оползни – это такие, когда смещение происходит в результате изменения структуры горных пород (выветривание).

Консистентные – чаще всего происходят в глинистых породах в результате изменения влажности, а следовательно консистенции г.п.

Суффозионные оползни – происходят чаще всего в песчаных горных породах за счет ослабления структурных связей при интенсивной суффозии.

 

Классификация Попова

Принцип: по возрасту и по генезису.

Существует 2 группы: современные оползни, древние оползни.

В свою очередь современные оползни по фазе развития подразделяются на движущиеся, приостановившиеся, остановившиеся, закончившиеся.

Древние оползни по фазе развития делятся на древние и погребенные.

 

Классификация Дранникова

По характеру смещения и глубине захвата.

Поверхностные         оползни,         охватывающие          глубину          сезонных        изменений:             оплывные, солифлюкционные потоки.

Глубинные оползни: ступенчатые, оползни скольжения, оползни выдавливания, суффозионные.

 

Количественные методы оценки устойчивости склона

Большое значение для прогнозирования имеет расчет устойчивости склона, которая зависит от двух групп факторов.

1.      Стимулирующая возникновение оползня или подвижки (масса, конфигурация, геологическое строение, наличие растительности, механические воздействия, различные геологические процессы такие, как выветривание, изменение рельефа, геотектоника, эрозия, абразия);

2.      К другой группе факторов можно отнести причины, препятствующие возникновению оползней (повышение базиса эрозии, климат, развитие растительности на склоне).

Первая группа факторов определяет повышение прочностных свойств, удерживающих склон. Вторая группа может быть представлена ввиде совокупности факторов, сдвигающих склон. Был предложен коэффициент устойчивости склона, который равен:

 

Где знаки суммы показывают совокупность данных характеристик, взятых по отдельным блокам оползня:

С_i – коэффициент сцепления tg_i – угол внутреннего трения.

P_i – масса данного блока, которая способствует сползанию.

M_i – это совокупность

 

По этой формуле видно, что если Ку>1, то склон устойчив, если Ку<1, то происходит оползень. и если Ку=1, то склон находится в неустойчивом состоянии.

По данной формуле при режимных работах проводят наблюдения за всеми параметрами, по результатам которых строят графики зависимости Ку=f(t) Возможны следующие ситуации:

1.      График снижается, приближаясь к линии Ку<1, что говорит о снижении устойчивости склона (ситуация требует срочного вмешательства).

2.      Положение склона достаточно надёжное, устойчивое, в этом случае возможны ограничения различного рода на слонах (строительство, водопотребление, динамические нагрузки) в зависимости от близости графика Ку=1.

3.      Говорит об увеличении устойчивости склона, что определяется природными факторами и

фазой развития склона.

 

Методы изучения оползня

1)      Расчетный метод основан на определении Ку, расчете поверхности скольжения.

2)      Метод моделирования, основан на изготовлении моделей склона и искусственном увеличении сил, снижающих устойчивость склона.

3)      Метод аналогии – здесь устанавливается тождественность геологического, геоморфологического строения данного склона со склоном, Ку которого уже длительное время изучается.

4)      Метод историко-геологический – данный метод предполагает сравнение геологических условий оползня в настоящее время и в прошлом и оценка в связи с этим фазы развития оползня.

5)      Методы учетов – предполагает учет балансов всех земных масс и влияние факторов,

изменяющих устойчивость склона.

 

Динамика оползневого процесса Оползень, как показывает опыт, проходит три стадии развития:

1)      Подготовительная – заключается в том, что различные факторы. На этой стадии основная задача геологов заключается в оценке Ку склона, косвенного изучения намечающейся поверхности скольжения, анализ оползней, развивающихся в данной фазе в прошлое время.

2)      Смещение земляных валов – это еще не оползень, но под влиянием факторов, снижающих устойчивость склона, начинаются проявляться отдельные подвижки частей и массива в целом.

3)      Собственно оползневой процесс – характеризуется моментом, когда Ку<1. Задача

геологов – изучение механизма смещения, создание легенды процессов для архива.

 

Методы изучения оползневых процессов 1) Изучение архивных материалов по району.

2)      Сбор метеорологических, климатических данных, изучение гидрогеологических условий.

3)      Проведение инженерно-геологической съемки масштаба: по району – 1:50 000, по участку – 1:2 000 и крупнее. В том числе:

а. Горно-буровые работы.

б. Гидрометрические работы.

в. Лабораторное определение показателей.

г. Полевые опытные работы.

д. Стационарные наблюдения.

е. Геофизические работы.

 

 

 

 

Методы борьбы с оползнями

 

Все методы борьбы можно разделить по следующим направлениям:

1)      Разработка мероприятий, которые приводят к нейтрализации или уменьшению деятельности, снижающих устойчивость склона.

2)      Разработка мероприятий, повышающих устойчивость склона.

3)      Мероприятий, направленные на уменьшение амплитуды колебания устойчивости склона.

К первой группе мероприятий можно отнести следующие: 

а. борьба с переработкой берегов рек и озер; 

б. искусственный или естественный дренаж, предотвращающий доступ п.в. к поверхности скольжения; 

в. запрещение строительства сооружений в пределах оползневого склона, строительство сооружений, имеющих создающих динамические нагрузки вблизи склона.

Ко второй группе мероприятий можно отнести:

а. искусственной закрепление склона забивными сваями;

б. устройство подпорных стенок, сооружение дренажных систем и пр. мероприятия, снижающие водопритоки к оползневым районам.

К третьей группе методов можно отнести профилактические мероприятия:

а. запрещение в пределах оползневого района буро-взрывных работ и геологической проходки.

б. Запрещение строительства сооружений с динамическими нагрузками.

 

Обвалы, камнепады, осыпи

 

Обвалы – это внезапное обрушение больших массивов пород с горных склонов, сопровождающееся опрокидыванием о дроблением. Они возникают в результате ослабления внутренних связей вследствие выветривания и увлажнения пород.

По составу обрушившихся пород обвалы делятся на каменные, земляные и мешанные.

Камнепады – или вывалами называют падение со склонов отдельных камней или глыб. Причиной камнепадов, чаще всего, являются атмосферные осадки, приводящие к увеличению силы тяжести на склоне и уменьшению силы трения и сцепления.

Осыпями – называется скопление глыбового или обломочного материала на склоне и у его основания.

Угол, образуемый осыпью с горизонтальной плоскостью, называется углом естественного откоса и зависит от крупности и степени окатанности частиц: чем крупнее обломки и чем больше их угловатость, тем круче угол осыпи и наоборот. В зависимости от этих условий осыпи делятся на действующие затухающие и неподвижные.

Курумами – называют осыпи, состоящие из крупнообломочного материала, располагающегося в большинстве случаев у подножия склона в виде шлейфа и имеющие очень пологие поверхности.

 

 

Методы борьбы с обвалами и осыпями

Обвалы, камнепады, осыпи представляют собой большую угрозу для существования различных  сооружений в горах и предгорьях. Во всех случаях методы борьбы разделяются на:

а. Профилактические, направленные на предупреждение явления или приостановление его развития в начальной стадии. 

б. Инженерные, направленные на устранения действия процесса или снижение его интенсивности.

В местах развития мощных, постоянно действующих каменных осыпей устраивают защитные железобетонные галереи или даже тоннели. Остановить движение курумов гораздо сложнее и здесь основной метод борьбы сводится к осушению глинистой подстилки, на которой они находятся. В скальных породах применяется тампонаж цементация трещиноватых пород.

 

Контрольные вопросы:

1)      Дайте общую инженерно-геологическую оценку склоновых процессов.

2)      Что такое оползень? Перечислите элементы оползня.

3)      Назовите определяющий и сопутствующий факторы, обуславливающие возникновение оползней.

4)      Назовите природные условия, сопутствующие активному развитию оползней различных типов?

5)      По каким признакам можно выделить оползни различных типов?

6)      Как оценивается степень устойчивости склона? Какие вы знаете методы расчета устойчивости?

7)      Расскажите о мероприятиях по борьбе с оползнями.

8)      Что называется обвалом горных пород? Приведите классификацию обвалов.

9)      Что такое осыпи и на какие типы их разделяют?

10)  Что такое курумы и чем объясняется их подвижность?

11)  Перечислите профилактические мероприятия по борьбе со склоновыми процессами.

 

3.6.Процессы, связанные с промерзанием и оттаивание пород

(мерзлотные процессы) Строение толщи мерзлых пород

Горные породы, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, называются мерзлыми.

К сезонно-мерзлым – относятся такие породы, которые летом оттаивают, а зимой промерзают. Многолетнемерзлыми породами называют такие породы, которые в течение сотен и тысяч лет сохраняют мерзлое состояние. Зона развития многолетнемерзлых пород называется криолитозоной.

По вертикали криолитозона делится на две части:

1)      Верхнюю – деятельный слой или слой сезонного промерзания и оттаивания.

2)      Нижнюю – собственно мерзлые грунты, горные породы, температура которых никогда не бывает положительной.

В геологическом разрезе различают два типа мерзлоты – сливающуюся и неслипающуюся.

Сливающаяся мерзлота – это такое строение геологического разреза, когда деятельный слой при замерзании непосредственно переходит в многолетнюю мерзлоту.

Не сливающаяся мерзлота – это такое строение геологического разреза, когда между промерзшими деятельным слоем и мерзлыми грунтами остается слой талого грунта, т.е. слой протаивания оказался больше слоя промерзания.

 

Геологические явления криолитозоны

 

Морозное пучение – это увеличение объема водонасыщенных грунтов в результате расширения воды в порах при замерзании.

Морозное пучение проявляется ввиде пучин – поднятий поверхности земли высотой 0,2-0,5 м удлиненной формы в виде бугров пучения, которые образуются вследствие поднятия пород деятельного слоя нижележащей массой льда, непрерывно увеличивающейся в объеме в результате подпитывания под мерзлотными водами.

Термокарст – явление проседания и последующего образования провалов, блюдец, воронок на поверхности многолетнемерзлых пород при оттаивании и скоплении льда  в весенний период. Наледи – наледи отличаются от бугров пучения тем, что они представляют собой плащеобразное потокообразное скопление льда на поверхности земли, образовавшееся в результате излива и замерзания речных или подземных вод.

Солифлюкция – так называют движение со склонов рыхлых водонасыщенных отложений под действием силы тяжести в результате оттаивания многолетнемерзлых пород.

 

 

 

 

 

Мероприятия по борьбе с мерзлотными явлениями и процессами

 

1)      Строительство сооружений без учета мерзлотного состояния грунта. Это касается скальных и полускальных мерзлых грунтов и других пород, не дающих после оттаивания значительных просадок.

2)      Строительство сооружений с соблюдением условий сохранения термического режима на протяжении всего периода их эксплуатации. Этот вариант применим в случае высокой льдистости грунтов, грозящей при поступлении тепла от сооружения недопустимыми деформациями основания.

3)      Строительство сооружений, допускающих значительные деформации основания, в условиях оттаивания грунтов (грубообломочные льдистые отложения, в которых исключается выпор грунтов основания).

4)      Строительство с предварительным оттаиванием грунтов и применением различных

способов их уплотнения и улучшения.

 

Контрольные вопросы:

1)      Охарактеризуйте распространение многолетнемерзлых пород.

2)      Дайте описание криолитозоны и типов мерзлоты.

3)      На какие виды подразделяются многолетнемерзлые породы?

4)      Дайте характеристику криогенныфх и посткреогенных процессов и объясните разницу между ними.

5)      Перечислите мероприятия, применяемые для борьбы с криогенными и посткриогенными явлениями.

 

3.7.Процессы, связанные с сейсмичностью

 

Под землетрясением обычно понимают интенсивные колебания земной поверхности, вызванные сильными подземными толчками, возникающими в результате высвобождения громадного количества внутренней энергии Земли.

Точка, в которой возникает сейсмический толчок, лежащая на некоторой глубине от поверхности, носит название гипоцентра. Проекция гипоцентра на дневную поверхность называется эпицентром.

По происхождению различают пять типов землетрясений:

1)      Тетанические, вызванные тектоническими движениями земной коры и составляющие подавляющее большинство землетрясений. Они характеризуются широким площадным распространением высоко бальностью.

2)      Вулканические, связанные с извержением вулканов. Имеют локальное распространение, но могут обладать большой силой.

3)      Денудационные (обвальные, провальные), порождаемые падением больших массивов горных пород со склонов или провалами в процессе карстообразования. Имеют также локальный характер и сравнительно высокую бальность.

4)      Техногенные, возникающие в результате взрывов, проводимых в инженерных и строительных целях.

5)      Морские (моретрясения или цунами), связанные с поднятием морского дна и возникновением в результате этого разрушительной морской волны.

Интенсивность землетрясения зависит от состава и состояния пород среды, в которой распространяются сейсмические волны, глубины залегания уровня подземных вод, тектонических нарушений, характера рельефа и глубины залегания очага землетрясения.

Принципы антисейсмического строительства

При проектировании зданий и сооружений в сейсмических районах следует учитывать интенсивность и повторяемость сейсмического воздействия. Для этого составлены карты сейсмического районирования, которые дают представление о зонах возникновения очагов землетрясений и их интенсивности.

Разрушение сооружения начинается в зависимости от его расстояния от эпицентра землетрясения либо в результате вертикального толчка, либо под действием горизонтальной сдвигающей составляющей поверхностной волны.

Непосредственной причиной разрушения конструкции является инерционная сила, возникающая в результате сейсмического толчка в массе сооружения.

В случае совпадения периода колебания основания с собственным колебанием сооружения величина инерционных сил может увеличиваться в несколько раз по сравнению с расчетной. Поэтому при выборе места будущего сооружения нужно, чтобы период собственных колебаний сооружений резко отличался от периода колебаний основания.

Основные принципы изысканий и строительства в сейсмически активных районах сводится к следующему:

1)      Проведение сейсмического микрорайонирования для уточнения приращения бальности и производство расчетов сооружения с учетом сейсмических сил.

2)      При выборе оптимальных условий для размещения будущих сооружений необходимо избегать участков, сложенных рыхлыми, обводненными или водонасыщенными грунтами.

3)      Сооружения не следуют размещать на участке резко пересеченного рельефа и в

районах развития склоновых или карстовых процессов.

 

Контрольные вопросы:

1)      Что понимают под землетрясением и каковы причины этого явления?

2)      Какими видами волн передаются колебательные движения при землетрясении?

3)      Какие типы землетрясений вы знаете?

4)      Каким образом можно оценить  силу землетрясения?

5)      Какие природные факторы влияют на интенсивность землетрясения? Что такое предвестники землетрясения и к чему сводится прогнозирование землетрясений

6)      В чем заключаются принципы антисейсмического районирования

 

3.8.Процессы, связанные с инженерной деятельностью человека

 

Процессы, обусловленные статическими нагрузками от инженерно-геологических сооружений и застроенных площадей.

Определяющим фактором этого процесса является давление от веса здания и сооружения, передающегося на грунты основания. Процесс осадки от сооружений наблюдается также на насыпных и намывных грунтах, недостаточно «слежавшихся» после укладки основания.

 

Деформация грунта основания в результате уплотнения нагрузкой от сооружений. Такая деформация носит название осадки и выражается в изменении отметок поверхности земли под сооружением или в изменении мощность активной зоны.

Допустимой называется такая осадка сооружения, которая не приводит к нарушениям его работы. Процессы, вызванные динамическими нагрузками и взрывами.

Динамические нагрузки возникают при работе различных механизмов, в местах постоянного движения транспорта, а также при добыче полезных ископаемых. В скальных породах динамические нагрузки ведут к раскрытию трещин и обвально-осыпным явлениям. Процессы, возникающие при подземном способе разработки полезных ископаемых.

Разработка твердых п.и. подземным способом, с образованием больших по объему полостей, ведет к возникновению в этих полостях горного давления, что приводит к сдвижению горных пород в сторону выработки. Сдвижение начинает развиваться от выработки и имеет следующие зоны:

1)      Обрушения – ближайшая к выработанному пространству, где порода характеризуется полной потерей сил внутренних связей;

2)      Трещиноватости – характеризуется разрывом сплошности пород с образованием трещин от нескольких миллиметров до метров;

3)      Плавных сдвижений – зона перемещений и деформаций, не сопровождающихся нарушением сплошности.

 

 

Процессы, возникающие при осуществлении водохозяйственных мероприятий.

Длительное увлажнение поверхностного слоя грунтов путем систематических поливов и транспортировки воды по каналам оросительной сети приводит к нарушению сложившихся гидрогеологических условий территории: повышению уровня грунтовых вод, изменению их химсостава, засолению поверхностных горизонтов.

 

 

 

Процессы, обусловленные созданием больших водохранилищ в долинах рек.

Строительство крупных гидроузлов в долинах рек вызывает активизацию экзогенных и эндогенных процессов в окружающей геологической среде. Активизация первых приводит к переработке берегов водохранилища, эрозии, оползням, обвалам, а также к суффозии, карсту и просадкам, обусловленным подпором грунтовых вод, активизация вторых – к сейсмической деятельности, выражающейся в появлении вначале слабых, а с течением времени усиливающихся локальных землетрясений.

Появление сейсмических толчков в сейсмически малоактивных районах или резкое оживление сейсмической деятельности в связи с постройкой и заполнением водохранилищ.

Дополнительная нагрузка от воды при заполнении водохранилища способствует опусканию его ложа, влияет на изменение порового давления в пластах и приводит к высвобождению сейсмической энергии, что вызывает землетрясение.

 

Контрольные вопросы:

1)      Какие процессы и явления и явления называются инженерно-геологическими и чем оно отличаются от естественных геологических процессов?

2)      Что такое осадка грунтов основания и чем она обусловлена? Чем отличается осадка от просадки?

3)      В результате чего может возникнуть выпор грунтов из-под сооружения?

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 4. Общая методика инженерно-геологических исследований

 

4.1.Инженерно-геологическая съемка. 

 

Основные положения.

Инженерно-геологическая съемка – это комплекс работ проводимых с целью оценки инженерногеологических условий территорий предназначенной для освоения строительными мероприятиями или для мелиорации.

 На основании определенной категории сложности территории  определяется количество горно-буровых выработок на единицу площади их глубина и система расположения. Основные методы проведения инженерно-геологической съемки:

 1.Метод ключевых участков – основан на концентрации инженерно-геологических исследований на отдельных типичных для всей территории участков, затем полученные данные экстраполируются на прилегающую площадь. Метод применяется при мелиоративной съемке, когда не требуется высокая точность картирования.

2.                  Маршрутный метод исследования – здесь изучаемая площадь разбивается профилями или створами ориентированными вкрест простирания основных структур или вдоль направления максимальной изменчивости грунтов, кроме того помимо максимальной обнаженности территории, а также вдоль оврагов, рек, ручьев и т.д. На этих профилях сконцентрированы все необходимые исследования, метод применим при крупномасштабных съемках.

3.                  Ландшафтно-индикационный основан на том, что внешние физиологические признаки на поверхности земли (черты рельефа, гидрографии, инженерная деятельность и др.) находятся в зависимости с инженерно-геологическими и гидрогеологическими характеристиками в верхней части разреза (УГВ, Минералогия, химический состав и т.д.). Поэтому на основании снимков ограничивающих площадь развития отдельных индикаторов характеризующих внутренние структурные закономерности, затем с помощью специально разработанных таблиц можно с достаточной достоверностью начертить на карте инженерно-геологическую характеристику в верхней части разреза, для подтверждения проводят минимальное количество горных выработок применим при мелиоративной съемке. Контрольные вопросы:

1.дайте определение инженерно-геологической съемки

2.методы проведения инженерно-геологической съемки

 

Методы получения данных при инженерно-геологической съемке

Методы получения были определены основными видами работ, рекомендуемыми при инженерногеологических исследованиях.

Проведение съемки включает следующие виды работ:

1)      Сбор обобщение и анализ имеющихся фондовых материалов, необходимых для следующих мероприятий: составления программы  изысканий, составления отчета и заключения об инженерно-геологических условиях.

При этом используются: технические отчеты прошлых лет, фондовые материалы геологосъемочных работ, различного рода карты и пояснительные записки к ним, аэро-космоснимки, отчеты о полевых и лабораторных исследованиях, проявление и активность инженерногеологических и геологических процессов, различного рода климатические и экономические факторы.

2)      Дешифрирование аэро-космоснимков и визуальные наблюдения.

3)      Маршрутные исследования –предшествуют всем другим видам работ. Цель их ускорить дешифрирование, увязать фондовые материалы с конкретной природной обстановкой, скорректировать места проведения разведочных работ по проекту на местности.

4)      Геофизические работы – их проведение позволяет сократить объем горно-буровых работ и снизить затраты на проведение исследований.

5)      Горно-буровые работы имеют место при всех видах съемок и могут быть

представлены следующими видами:

 

Таблица видов и назначения горных выработок

№№ п.п.	Наименование горных выработок	Максимальная глубина, м	Условия применения горных выработок	Стадия проектирования
1.	Закопушка	0,6	Для вскрытия первого от поверхности слоя г.п. и его опробования	Для пред проектной стадии и проектной
2.	Расчистки	1,5	Для вскрытия грунта на склонах и врезах, если мощность	Для пред проектной стадии и
			перекрывающих отложений меньше 1м	проектной
3.	Канавы	3,0	Для вскрытия крутопадающих слоев при мощности перекрывающих отложений меньше 2,5м	Для пред проектной стадии и проектной
4.	Шурфы, дудки	25,0	Для вскрытия изучаемых грунтов, залегающих горизонтально или с небольшим уклоном	Для проекта и рабочей документации
5.	Шахты		Определяется программой исследований	Проходятся в особых случаях
6.	Скважины	100	Для вскрытия любых грунтов	На всех стадиях

 

Основным видом исследований является проходка скважин, которые по назначению делятся на:

разведочные, технические, специальные.

По способу проходки: вращательные, пневмоударные, вибрационные.

Разведочные скважины (картировочные) проходят, в основном, для типизации грунтов и отбора образцов грунта нарушенной структуры с целью описания состава и состояния грунтов и получения гидрогеологической информации.

Данные скважины бурятся минимальным диаметром от 127  мм до 168 мм.

Технические скважины проходятся для отбора монолитов (с помощью грунтоносов) и проб нарушенной структуры с целью изучения физико-механических свойств грунтов. Их диаметр определяется внешними габаритами грунтоноса и может быть от168 мм до 219 мм.

Специальные скважины проходятся для проведения в них опытных полевых и гидрогеологических работ. Их диаметр определяется габаритами оборудования, необходимого для проведения этих работ ( в частности диаметром штампа ≈ 325 мм).

При инженерно-геологических исследованиях основной задачей является отбор проб естественной влажности и ненарушенной структуры, поэтому они бурятся (в рыхлых грунта) без применения промывочной жидкости.

6)      Опробование – ведется с целью отбора проб грунта для лабораторных исследований с целью получения показателей их физико-механических свойств.

7)      Опытные работы – проводятся для подтверждения всех прямых расчетных показателей ф/м свойств грунтов и получения корреляционного коэффициента, показывающего насколько данные лабораторных исследований отличаются от данных, полученных опытным путем.

8)      Режимные стационарные наблюдения – проводятся для наблюдения за опасными геологическими и инженерного геологическими процессами  (ОГП) на изучаемой территории (участке).

9)      Лабораторные работы – ведутся для получения показателей физико-механических свойств грунтов и исследования грунтовых вод (химсостав и агрессивные свойства).

10)  Камеральные работы – проводятся для обработки данных полученных при проведении изысканий.

11)  Топогеодезические работы – проводятся для привязки всех горных выработок и

профилей маршрутов и ВЭЗ.

 

Контрольные вопросы:

1)      Что называется инженерно-геологической съемкой, и какие виды работ входят в нее?

2)      Что такое категории сложности инженерно-геологических условий и на основании

каких факторов их устанавливают?

 

4.2.Инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200 000, цели и задачи съемки.

 

1.      Съемка – это отображение на плоскости и разрезе основных природных факторов. При отображении геологических факторов (возраст, строение условия залегания) съемка называется геологической.

2.      При отображении физико-механических свойств горных пород, структуры происхождения изучаемых процессов – инженерно-геологическая съемка.

3.      При гидрогеологической съемке отображается происхождение, распределение пластов их структура, гидродинамка, физические свойства и химический состав.

4.      При экологических съемках отражаются факторы природной среды, участвующих в распределении загрязнений различного рода, а также элементы накапливаемые загрязнителями. Принципы съемочных работ заключаются в определении параметров природного обострения в определенных точках и распределении характеристик на определенной площади.

5.      Информация получаемая в местах скважин и точках наблюдения, группируется по профилям, расположенными между профилями и скважинами определяет точность съемки и зависит от масштаба. Масштаб съемки определяется задачами и точностью исследований. Обзорные съемки применяют для сопоставления природных факторов по крупным регионам. Мелкомасштабные съемки – это изучения общих природных факторов на территории государства и оценка изменения факторов с течением времени. Съемки крупного масштаба, для решения конкретных задач на различных стадиях проектирования и в различных условиях.

Ключевые вопросы любой съемки:

1.      - обоснование рационального количества скважин и т/н с целью гарантировать объективность карты и обосновать экологическую выгодность работ.

2.      Задачи инженерно-геологической съемки масштаба 1:200000

3.      - оценка геологических природных факторов оказывающих влияние на освоение территории;

4.      - оценка районов первоочередного строительства по результатам инженерно-геологического районирования;

5.      - изучение инженерно-геологических явлений, процессов влияющих на освоение территории;

6.      - общие задачи можно представить в конкретном виде:

7.      - должны быть отражены климатические, геологические и другие факторы определяющие устойчивость сооружения;

8.      - должны быть выявлены типы пространственной изменчивости всех комплексов работ;

9.      - выявлена взаимосвязь между природными процессами и деятельностью человека;

10.  - составлен прогноз изменчивости геологических условий при взаимодействии природных процессов и технологии;

11.  - провести регистрацию и нанесение на карту всех процессов.

12.  - На картах должны быть определенные компоненты они отражают:

13.  -.Геологическое строение, условия залегания и тектонику района;

14.  -. Инженерно-геологические условия (химический состав, тип в/г);

15.  -. Геоморфологические условия (тип рельефа);

16.  -. Геокриологические условия в районе развития многолетие мерзлых пород; 17. -. Современные процессы, в виде современных и погребенных форм;

18. -. Физико-механические свойства пород.

 

Контрольные вопросы:

1.      Виды и объемы работ при инженерно-геологической съемке?

2.      Цели и задачи съемки?

 

4.3.Комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба

1:200 000 и 1:50 000 для целей мелиорации.

 

Съемка масштаба 1:200 000 Задачи:

1.      оценка природных условий территории и прогноз изменения при мелиоративном освоении;

2.      выяснить гидрогеологические особенности с целью определения расчетных показателей необходимых для оценки запасов п/в, проектирование дренажей, оросительных систем, расчета водно-солевого баланса;

3.      установить распространение геолого-литологических комплексов покровных отложений до регионального водоупора.

4.      выбор объектов первоочередного измерения с целью мелиорации масштаба 1:200000 и проектирование основных стадий на выбранном объекте при съемке 1:50000.

5.      Изучение состояния естественного и возмущенного режима п/в в течении всего периода эксплуатации массивов орошения с целью определения возможного изменения их обстановки.

 Гидрогеологические условия орошаемости земель в процессе съемки могут быть типизированы и отнесены к одному из 47 типов мелиорации, которые могут быть объединены в 3 группы:

1.      регион со сравнительно простыми гидрогеологическими условиями, с высокой степенью дренированности, с устойчивым глубоким залеганием УГВ со сбалансированным питанием.

2.      районы с гидрогеологическими условиями средней сложности- характеризуются удовлетворительной естественной дренированностью, распределением в основном пресных в/г с различным залеганием УГВ. Иногда возникает необходимость регулировать режим подземных вод. 

3.      районы со сложными гидрогеологическими условиями характеризуется слабой и весьма слабой естественной дренированностью, отсутствием естественных стоков подземных вод, что определяет их застойный характер. 

 В результате воды активно участвуют в процессах почвообразования и поэтому здесь нужны дополнительные работы по борьбе с засолением и заболачиванием.

 При проектировании массивов орошения, необходимо исследуемый район отнести к одному из этих типов и затем проблема комплексной съемки сводится к решению следующих вопросов съемки:

1.      Проведение поисковых работ для выявления перспективных водоносных горизонтов по средством поинтервальных откачек из картировочных скважин.

2.      Исследование фильтрационных свойств зоны аэрации, чтобы составить схему рационального полива и спрогнозировать объем фильтрации в в/г. Эта задача решается с помощью проведения наливов для всех генетических комплексов.

3.      Инженерно-геологическое изменение состоит в типизации всех пород согласно ГОСТ20522 для целей наиболее рационального распределения массивов орошения. 

Методика съемки масштаба 1:200000 для целей мелиорации.

Ниже приведена характеристика основных видов съемочных работ для целей мелиорации:

1.     Анализ фондовых материалов – перед проведением съемки анализируются графические материалы по региону, в том числе гидрогеологическая карта масштаба 1:200000,результаты  геофизических работ. Данные карты кладутся в основу проектирования, на них наносятся основные проектные работы. По результатам формируется рабочая гипотеза. 

2.     Аэрофотометоды – дешифрирование аэрофото- и космо-снимков с целью определения ландшафтных индикаторов.

Важно установить районы с одинаковыми ландшафтными индикаторами 1:17000, 1:30000.В процессе работ по дешифрированию , в начале выбираются до пяти ярко выраженных участков узловые (опорные), а затем , опираясь на них проводится сплошное дешифрирование.  

3.     Геофизические исследования – в начале задаются 2 рекогносцировочных профиля в крест друг другу, метадом ВП и ВЭЗ. Причем один в крест простирания основных геоструктур. Глубина исследований должна быть такой, чтобы изучить в/г ниже регионального водоупора. Задача геофизического изучения заключается в определении максимальной изменчивости всех обьектов массива. После чего закладываются опорные геофизические профиля, на которых ориентируются все проектные работы, расстояние между ними 8-15 км(максимум)-3-5 км (минимум) в зависимости от сложности территории, причем необходимо, чтобы каждый ландшафт был пересечен минимум тремя профилями. 

 По всем опорным профилям проходят маршрутные исследования. Задача маршрутного исследования: изучение на местности ландшафтных индикаторов для корректировки мест заложения скважин и других проектных работ. 

4.     Горно-буровые работы. Разведочные работы – основной метод проведения съемки. Выработки закладываются на разведочных профилях таким образом, чтобы отобразить каждый геоморфологический элемент. По своему назначению горно-буровые работы могут быть 4-х групп:  1группа. Опорные скважины – 300-500 м с условием, что они вскрывают в/г лежащий ниже регионального водоупора 50-100м проходят 3-ю его часть. Основные назначения опорных скважин: а) поинтервальные опробования всех в/г;

б) интерпретация основных геофизических электроразведочных работ;

в) оценка степени влияния на свойства эксплуатационных водоносных горизонтов, лежащих ниже регионального водоупора.

 2группа. Разведывания гидрогеологической скважины проходят до регионального водоупора. Назначение: поиски и разведка перспективного водоносного горизонта. Встречающиеся в/г должны опробоваться пробными откачками. Выявленный перспективный водоносный горизонт опробуется опытно-одиночной и кустовой откачкой для проведения категоризации. Глубина скважин  50200м.Бурятся на разведочных профилях по 3-4 скважины на 100 км профиля, количество опытных откачек 10% от общего количества.

 3группа. Картировочные – глубина 20-50 м (реже 100 м). Назначение – изучение водносолевого баланса зоны аэрации и гидрогеологических условий верхних водоносных горизонтов и верховодки. 

 4группа. Разведывание гидрогеологической скважины. Назначение – изучение физикохимических свойств, фильтрационных свойств, солевого состава зоны аэрации. Скважины сопровождаются от 50 до 100% зондированием. Глубина до 20 метров.

4. Опытные работы и опробование – главная цель – выбор наиболее рационального в/г для целей орошения. Из скважин первой группы проводятся поинтервальные экспресс откачки с целью обследования водоносного горизонта . В картировочных скважинах проводятся пробные одиночные, а в наиболее перспективных кустовые и опытные откачки. В целом на перспективный водоносный горизонт проектируются 1-2 куста.

 Скважины 4 группы предназначены для отбора проб нарушенной структуры и монолитов. Оптимальное количество образцов составляет 25-30.

При отбору проб грунта следует иметь в виду определение следующих показателей: гран. состав, характеристики плотности, естественная влажность, характеристики пластичности, максимальная молекулярная влагоемкость, полная влагоемкость.

 

Изучение режима п/в на орошаемых территориях. 

          Задачи режимных наблюдений:

-  определение закономерностей изменений характеристик режима природной обстановки;

-  прогноз сдвига баланса в изменении характеристик в зоне аэрации и насыщения при эксплуатации массива орошения.

Для этой цели разбивается режимная сеть. Различают следующие принципы размещения режимной сети:

-  наблюдательные скважины должны располагаться в области питания ,транзита и разгрузки подземных вод.

-  наблюдательная сеть должна быть размещена так, чтобы осветить не только внутренний, но и естественный режим (т.е. скважины располагаются внутри и вне участка).

-  размещение скважин необходимо с учетом хозяйственной деятельности человека.

-  наблюдательная сеть должна создаваться еще до освоения массива и сгущаться по мере детализации исследований.

Рекомендации по наблюдению:

          Существуют региональная, временная наблюдательная сеть.

 Региональная -предназначена для проведения наблюдений постоянными постами; Временная- создана для изучения режима эксплуатации орошаемого массива. 

1.    По региональной сети замеры уровня в период интенсивной работы массива до 10 раз в месяц. В остальное время – 4-5 раз в месяц. Для напорных вод и водоносных горизонтов залегающих ниже 60 метров количество замеров 1-2 в месяц. 

2.    В состав наблюдения особенно в районах конусов выноса следует включить наблюдения за родниками, ключами и другими результатами выклинивания водоносного горизонта, по которому можно оценить сезонные естественные ресурсы.

          При изучении температуры п/в необходимо:

-  проводить наблюдения во всех скважинах региональной сети и сгруппировать их по группам: а) районы с глубокими залежами УГВ, здесь режим и климат не влияют на температуру;

б) районы, где глубина залегания УГВ и температурный режим определяется подтоком вод в в/г.    Измерение температуры ведется по 2-3 точкам в каждом районе. Изменение режима грунтовых вод по хим. составу играют большую роль в процессе формирования засоления, поэтому необходимо 13 раза в год отбирать пробы пород по нескольким скважинам.

Так как при данной съемке большое значение имеет вопрос засоления зоны аэрации, следует обратить внимание на следующие причины формирования солевого состава зоны аэрации в условиях слабой дренированности:

1.    Вымывание солей из зоны аэрации просачивающимися ультрапресными водами

2.    Внесение солей в почву орошаемыми водами при их испарении

3.    Переход солей из растворимого вида в твердый в результате различных физических процессов

4.    Процессы связанные  с хим. реакциями реактивов и элементов почвы с образованием труднорастворимых осадков.

Съемка масштаба 1:50 000

 

Комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1: 50000 для целей мелиорации является основным методом изучения и детализации  гидрогеологических и инженерно- геологических условий, выявленных в процессе региональных исследований.

Съемка в масштабе 1: 50000 выполняется на базе имеющейся гидрогеологической съемки масштаба 1: 200000,выполненной в соответствии с настоящими требованиями, раскрывающими региональные гидрогеологические особенности территории.

В процессе съемки  масштаба 1: 50000 в основном решаются те же задачи , что и при съемке м-ба 1:200000, однако детальность исследований и количество опытных работ значительно увеличиваются. основное внимание уделяется зоне аэрации водонасыщенной толще до первого регионального водоупора. В общем случае задачи сводятся к изучению:

1.                  Особенностей геологического строения с выделением геолого-генетических комплексов и выявлению основных ландшафтно-индикационных зависимостей.

2.                  Второстепенных морфо-генетических типов рельефа.

3.                  Различных литологических разностей слагающих отдельные геологогенетические комплексы, развитых до первого регионального водоупора.

4.                  Условия залегания первого от поверхности водоносного горизонта

5.                  Минерализацию и хим. состав вод по площади и по вертикальному разрезу и т.д.

 

При проведении съемки используются топографические карты м-ба 1:25000 и 1:50000.

Составление проекта работ и пред полевые работы проводятся также, как и для съемки м-ба 1:200000.

Полевые работы проводятся в один-два этапа (в зависимости от размера площади и сложности массива).

На первом этапе на всем массиве в крест простирания основных морфологических типов рельефа через 3-5 км в зависимости от категории сложности территории, прокладываются опорные геофизические профили.

На каждом профиле через 3-5 км проходятся скважины глубиной до первого водоупора с поинтервальными гидрогеологическими откачками.

Скважины для изучения зоны аэрации закладываются по профилям через 2-3км.

В пределах каждого морфологического типа рельефа для изучения фильтрационных свойств зоны аэрации проводятся по три кустовых налива.

Организуется режимная гидрогеологическая сеть скважин для проведения наблюдений за колебаниями уровней подземных вод и изменениями хим. состава во времени, опорная сеть которая после окончания съемки передается гидрогеологическим станциям.

В результате камеральной обработки материалов 1го этапа составляются карты:

-фактического материала,

-ландшафтно-индикационная,

-геологическая,

-геоморфологическая,

-гидрогеологическая,

-инженерно-геологическая,

-минерализации, хим. состава и глубины залегания грунтовых вод,

-геолого-генетических комплексов и состава пород, залегающих до первого водоупора, -солевого состава и степени засоленности пород зоны аэрации,

-гидродинамическая,

-водного питания болот,

-           гидрогеологического           и          инженерно-геологического            районирования         для             мелиоративного строительства.

Основной объем работ на 2ом этапе сосредоточивается на наиболее типичных участках, характеризующих выделенные районы.

Количество    типовых         участков        определяется             сложностью   геологического             строения        и гидрогеологических условий района.

Продолжаются наблюдения за режимом подземных вод с целью установления закономерностей режима и оценки элементов водно-солевого баланса подземных вод.

Уточняются составленные на 1ом этапе карты, перечисленные выше.

Контрольные вопросы:

1.      задачи комплексной съемки

2.      подразделение гидрогеологических условий орошаемых земель на 3 группы 3. изучение режима подземных вод на орошаемых территориях

4.      рекомендации по наблюдениям. 

5.      основные вопросы изучаемые при комплексной гидрогеологической и инженерногеологической съемке масштаба 1: 50000 для целей мелиорации.

6.      в общем случае задачи сводятся к изучению.

7.      В результате камеральной обработки материалов 1го этапа составляются карты.

 

4.4.Методы проведения инженерно-геологических съемок

 

1.Маршрутный метод – заключается в получении инженерно-геологических данных по всей площади района, концентрации внимания на профили. Съемка начинается с анализа аэрофотоматериалов и аэровизуальных наблюдений. Определяется простирание основных структур закрытых районов, где основания перекрыты чехлами или отсутствуют на этом этапе продолжается площадные геофизические исследования (э/р, в/д) предназначенные для определения максимальной изменчивости показаний геологических процессов. Профили располагаются по выбранным направлениям (в крест простирания основных структур или по максимальной изменчивости.

Расстояние между профилями выбирается исходя из следующих моментов:

1.  профили должны проходить по максимальной обнаженности территории.

2.  профили должны пересекать максимальное количество структурных элементов района.

3.  определенное количество скважин распределяется по максимальной изменчивости, чтобы равномерно осветить морфологическую структуру и по данным точкам провести профили. Данный метод рекомендуется при средне и крупномасштабной съемке, а также как вспомогательный при мелкомасштабной съемке.

 2.Метод ключевых участков основан на концентрации инженерно-геологических исследований на небольших по площади, но типичных по всем инженерно-геологическим признакам для целого района участка. Эти участки детально изучаются, и полученные данные экстраполируются на весь район, такие участки называются ключевыми. Смыслом проектирования здесь является выбор и правильное расположение ключевых участков. Выявление критериев экстраполяции, по которым можно прослеживать те или иные инженерно-геологические структуры.  Различают ключевые участки специальные и общие. Специальные служат для изучения регионов со своеобразными условиями (выход к/п, конкретные инженерно-геологические условия). Ключевые участки общего назначения характерны для изучения наиболее типичных территорий инженерно-геологических условий.

 Существуют центральные и граничные эталоны. По центральным эталонам изучают в центре для них компоненты природной обстановки. Граничные условия на граничных территориях для обеспечения более мягкого перехода одного района к другому. Участки намечаются в результате дешифрирования аэро-фото материальных и полевых маршрутных исследований. Необходимо построить сводный инженерно-геологический разрез через всю территорию. При изучении горных районов необходимо планировать ключевые участки в метюрных впадинах, долинах и котлованах, долинах рек, конусов свысока. Детальность исследований участка зависит от масштаба съемки. При съемке 1:200000 масштаб измерения участка 1:25000.

Ландшафтно-индикационные исследования.

 Основан на том, что между внешними признаками территории (рельеф, структура, растительность, водопроявления) и внутренними гидрогеологических, инженерно-геологических и геологических строений Земли существует однозначная зависимость, которая показывает типизацию районов с одним по внешним признакам строения.

 Признаки позволяют выделить одинаковые инженерно-геологические и геологические условия и называются индикаторами, а процесс определения индикацией. Индикация возможна после тщательного районирования, т.е. после выделения на территории одинаковых внешних признаков.

Масштаб следующего подразделения территории:

 1.природно-территориальный комплекс (ПТК) – это единица природной среды определяется геоморфологическими условиями, где все элементы природной обстановки в пределах одной тектонической разности находятся в тесной взаимосвязи друг с другом (речная долина, пустыня).  2. ландшафт – это часть ПТК расположенная на участке з/п, имеющая однообразное геологическое строение. Этот участок занят одним стратиграфо-генетическим комплексом с сочетанием мезорельефа и гидрографической сети.

3.                  урочище – это часть ландшафта сформированная по составу или близкие г/п одного генезиса и растительности (одна терраса заполнения одним видом растительности).

4.                  фация – это часть ландшафта, а одним литологическим типом с характерным условием увл-я и принадлежит одной форме микрорельефа или части мезорельефа (в пределах одной террасы распространены разные виды литологии, растительности, в балках карстовые воронки). Все признаки могут быть разделены по отдельным компонентам: внешний облик называется ландшафтным индикатором, подразделяется на частные и общие. Частными индикаторами называют компоненты ПТК позволяющие выделить внутреннее строение массива определенным образом, если им служит рельеф – геоморфологический, гидросеть – гидрографический, антропогенный. Комплексные индикаторы – они определяют внутреннее строение земной коры, это использование нескольких индикаторов или всех  индикаторов в целом. 

По степени достоверности индикаторы подразделяются на:

1.  абсолютные (ст. достоверности 100%).

2.  верные (связаны с объектом на 90%).

3.  удовлетворительные (75-90%).

4.  сомнительные (60-75%).

 Если совместимость объектов индикаторами меньше 60%, то провести пр-е невозможно. По характеру связи с объектом индикаторы делятся на прямые и косвенные. В зависимости от границ индикаторы делятся на локальные и универсальные. Локальные – применяются на отдельной местности. Универсальные – по всей территории индикатора.

 

Основные рекомендации по применению индикаторов.

1.  Геоморфологические индикаторы, их применение основано на взаимосвязи между формами рельефа и условиями их образования, по нему можно определить состав отложений, характер и интенсивность технических двигателей, распределение и активность инженерногеологических процессов, кроме того от формы рельефа разрывов и расчленений зависит общая глубина индикации, которая определяется базисом эрозии.

2.  геоботанические индикаторы распространены по тем или иным признакам по флоре и структуре растительных сообществ с учетом господства растительности, показывают оконтуривание площади различной поверхности отложений помогает определить миг-ю грунтов, провести границы многолетнемерзлых пород, определить глубину сезонного промерзания. В аридных областях растительный покров позволяет изучить почвы до глубины 10-15м, а положение уровня грунтовых вод и минерализацию до 30м, также можно судить о степени закрепленности песков, засоленности зоны аэрации, наличии тектонических разломов. В гумидных областях определение до 10 м позволяет выяснить оползневые участки, карст, болото.

3.  Гидрографический индикатор основан на взаимоподобных объектах и геологической истории региона (например, строение речных долин зависит от тектоники).

4.  Антропогенные индикаторы основаны на изменении природной обстановки.

 

Контрольные вопросы:

-          Назовите цели и задачи комплексной гидрологической и иженерно-геологической съемки.

-          Как обосновать категорию сложности проведения съемки?

-          Как определить рациональный комплекс видов и объемов работ при съемке?

 

4.5.Инженерно-геологическая разведка

 

Инженерно-геологическая разведка – это комплекс работ , направленных на изучение инженерногеологических условий в пределах сферы взаимодействия сооружения с окружающей средой.

Сфера взаимодействия – массив грунта, определяющий устойчивость сооружения и воспринимающий от него различного рода воздействия, которые могут привести к изменению напряженного состояния, температурного или водного режима.

В плане сфера взаимодействия определяется контурами фундамента и полосой благоустройства, а в разрезе – глубиной активной зоны. Активная зона – слой грунта, который испытывает на себе заметную излишнюю нагрузку от сооружения по сравнению с бытовым давлением. Задачи инженерно-геологической разведки

 

1)      Изучение геологического разреза (детализация условий) в пределах сферы взаимодействия, изучение инженерно-геологических явлений на площадке;

2)      Определение показателей свойств грунтов, температурного и водного режима;

3)      Выделение инженерно-геологических элементов, получение прямых расчетных показателей в расчетном виде; составление расчетной схемы основания сооружения;

4)      Выработка программы мелиорации грунтов.

 

Детальные исследования проводятся следующими методами:

1.      Проходка горно-буровых выработок.

2.      Каротажно-пенетрационные исследования.

3.      Стационарные режимные наблюдения.

4.      Опытные работы (для определения всех прямых расчетных показателей).

5.      Отбор проб нарушенной и монолитов. 6. Лабораторные работы

7.      Камеральные работы.

8.      Топографо-геодезические работы.

Таким образом, для создания расчетной схемы основания необходимо:

1.      Обосновать глубину активной зоны.

2.      Выделить и проверить правильность выделения инженерно-геологических элементов в пределах активной зоны.

3.      Получить набор прямых расчетных показателей в расчетном виде.

 

Расчетная схема основания сооружения

 

Обоснование глубины активной зоны.

Активная зона – слой грунта, который испытывает на себе заметную излишнюю нагрузку от сооружения по сравнению с бытовым давлением Р_б.

Р_б – природное давление, создаваемое породой, и определяется:

 

Р_б=ρ0h

Вводится величина дополнительного к природному давления Роz.

Р_оz=α(Р-Р_б)

Где ρ0 – плотность влажного грунта (естественной влажности и структуры), г/см³, h – глубина, отбора пробы, м,

Р – давление от сооружения на фундамент, мПа, α – коэффициент, определяющий условия работы фундамента, его конструкцию и тип.

Роz подсчитывается для однородных слоев. Для этой цели вся толща разбивается на слои, мощностью (0,5-1,2)b, где b – ширина подошвы фундамента и для каждого слоя рассчитывается Р_б и

Р_оz.  

Нижняя граница активной зоны – слой для которого выполняется соотношение Р_оz≈0,2Р_б . Для слабых грунтов, для которых Е0<5 Мпа, граница активной зоны определяется соотношением

Р_оz≈0,1Р_б.

При определении мощности активной зоны следует помнить, что:

1.      Если грунты обводнены, то при расчетах следует брать ρ₀ водонасыщенного грунта, а если слой попал под УГВ, следует учитывать гидростатическое взвешивание воды.

2.      При исследовании просадочных грунтов, если расчетная активная зона занимает часть просадочного массива, то ее следует продлить под УГВ, либо до кровли непросадочных пород.

 

Методы получения данных при инженерно-геологической разведке

Инженерно-геологический элемент – слой, линза, прослоек, одного номенклатурного вида (возраста, генезиса, литологии), если выполняются следующие условия:

1.      Изменчивость частных значений показателей носит скачкообразный незакономерный характер;

2.      Коэффициент вариации (изменчивости) для We, e≤0.15, для C, φ≤0.30 (ГОСТ 20522). Допускается объединение чередующихся и/г элементов в единый, даже при различной литологии

(и/г виде), если их мощность <25 см, при соблюдении условий согласно ГОСТ 20522.

 

Порядок выделения инженерно-геологических элементов

I). Выделение инженерно-геологических элементов предварительно проводится путем анализа графиков изменчивости и однородности показаний: 

а. Для крупнообломочных и песчаных грунтов проверяется однородность по гранулометрическому составу путем анализа интегральной кривой гранулометрического состава, а также графики изменчивости для влажности и коэффициента пористости.

б. Для глинистых грунтов – анализ графиков изменчивости для естественной влажности, коэффициента пористости, пределов и числа пластичности.

После анализов графиков изменчивости необходимо сделать вывод об отсутствии явной закономерности, либо о необходимости деления одного инженерно-геологического элемента на более дробные пласты.

II). После предварительного выделения инженерно-геологических элементов следует избавиться от случайных значений показателей, которые могут быть получены в результате микро неоднородности пластов, ошибок при отборе, хранении и транспортировки породы.

ГОСТ 20522 рекомендует считать нехарактерными значениями Аi, которые не удовлетворяют условию:

(Ā-Аi)≤νδ_см Где δ_см – смещенная оценка среднего квадратичного отклонения

 

               III).      После исключения нехарактерных значений проверяются условия:

 

Где V – коэффициент вариации (изменчивости)

  

Аналогичные вычисления для С и φ проводятся методом наименьших квадратов (ГОСТ 20522)ю Расчетные значения показателей определяются по формуле:

 

ρ=tα

для С и φ

 

для ρ0, Е0, δ_пр, К_ф

tα – коэффициент, принимаемый по таблице №2 ГОСТа 20522 в зависимости от уровня доверительной вероятности α и количества частных значений показателя n.

Уровень доверительной вероятности – это вероятность того, что при практическом применении расчетов реальное значения показателя окажется достаточно близким к теоретическому, поэтому определяется детальностью исследований и классом капитальности сооружения (см. таблицу).

 

Класс капиталь.	Характеристика зданий и сооружений	Точность определения в %	α	tα
I.	Высотное     сооружение     с      динамическими нагрузками или уникальное сооружение	1	0,99	3,37
II.	Крупные общественные здания до 9 этажей	2	0,98	2,58
III.	Небольшие общественные здания и жилые дома до 5 этажей	5	0,95	1,96
IV.	Малые сооружения и жилые дома в 1-2 этажа	10	0,90	1,65

 

1.      Нормативные отклонения tα давно установлены. Практически его лучше брать по ГОСТу 20522 в зависимости от α n.

2.      Знак ρ выбирается для создания запаса прочности конструкции, т.е. при расчетах выбор знака должен исходить из худших условий в отношении значения показателя, тогда разность между расчетным и истинным значением создает запас прочности. При составлении расчетной схемы основания, необходимо составление следующих расчетов и рекомендаций:

1)      По глубине заложения фундамента.

2)      По размерам фундамента.

3)      Прогноз максимальной осадки сооружения.

4)      Прогноз несущей способности грунта.

5)      Прогноз типа просадки и возможной ее величины.

6)      Прогноз изменения основных физико-механических свойств грунта на период эксплуатации сооружения.

Эти расчеты ведутся по СНиПу «Основания зданий и сооружений» на практических занятиях и при курсовом проектировании в соответствии с методическими указаниями по их выполнению.

 

Контрольные вопросы:

1)      Что такое инженерно-геологическая разведка? Ее цель и задачи.

2)      Что такое система и параметры разведки?

3)      Что такое инженерно-геологическими элементами и по каким принципам их выделяют?

4)      Перечислите виды разведочных горных выработок и укажите их назначение.

 

4.6.Геофизические и ядерно-физические методы исследования грунтов

 

Электроразведка (применение методов ВЭЗ и ВП).

 

Методы электроразведки следует применять в том случае, если сопротивление изучаемой структуры резко отличается от сопротивления вмещающих пород. Поэтому эффективность методов снижается в засоленных разрезах и в высокоминерализованных породах водных грунтах.

При строительстве сооружений геофизические методы применяются при проектировании инженерных сооружений, в процессе строительства и при режимных наблюдениях.

В указанных областях геофизические методы решают задачи создания геофизической модели условий залегания горных пород, изучения их свойств и состояния, определения динамических характеристик и свойств подземных вод, исследование изменений с течением времени в результате деятельности человека.

Геофизические исследования могут проводится в аэро- и космическом вариантах, с поверхности земли, в водной среде, на акваториях, в буровых скважинах и в горных выработках.

Основным методом изучения условий залегания горных пород, оценки минерализации подземных вод и особенностей их фильтрации является электроразведка.

При строительстве крупных сооружений используется сейсморазведка, которая даёт надёжные сведения о положении геологических тел и об их физико-механических свойствах, учитываемых при проектировании и строительстве.

Методы скважных геофизических исследований включают специальные наблюдения за динамическими параметрами фильтрационных потоков, свойствами и состоянием массивов горных пород.

Ядерно-физические методы используются при изучении водно-физических и физико-механических свойств грунтов.

Термометрия имеет большое значение при изучении термальных вод и исследованиях, проводимых в областях развития многолетней мерзлоты.

Шельфы морей и океанов, наряду с озёрами и реками являются областью изучения. Сейсмоакустические методы, электроразведка, а также гамма-съёмка и термометрия решают эту задачу.

В связи с тем, что инженерно-геологическая зона (объект исследований) непрерывно изменяет своё состояние с течением времени, т.е. происходят изменения физико-механических свойств грунтов и материалов, нарушается динамика и химизм подземных вод, меняются электрические и термические поля упругих колебаний, возникает необходимость изучать эти изменения. С этой целью проводятся режимные геофизические наблюдения, при которых соблюдается неизменность точек, а промежутки времени между наблюдениями и циклами наблюдений выбираются в зависимости от скорости протекания изучаемого процесса. На основании корреляции можно получить сведения, необходимые для прогнозирования физико-геологических, инженерногеологических и гидрогеологических процессов.

Геофизические исследования при инженерно-геологических изыскания выполняются на всех стадиях (этапах) изысканий в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ. Геофизические методы позволяют определить состав и мощность рыхлых четвертичных отложений, выявляется литологическое строение массива горных пород, тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости и обводненности, определяются глубины залегания уровней подземных вод, водоупоров и направления движения потоков подземных вод, гидравлических параметров грунтов и водоносных горизонтов, определить состав, состояние и свойства грунтов в массиве и их изменения, выявить и изучить геологические и инженерно-геологические процессы, провести мониторинг опасных геологических и инженерно-геологических процессов, сейсмическое микрорайонирование территории.

Методы геофизических исследований и их состав определяются в зависимости от решаемых задач и конкретных инженерно-геологических условий.

Наиболее эффективно геофизические методы исследований используются при изучении неоднородных геологических тел (объектов), когда их геофизические характеристики существенно отличаются друг от друга.

Определение объемов геофизических работ (количества и системы размещения геофизических профилей и точек) определяется в зависимости от характера решаемых задач (с учётом сложности инженерно-геологических условий).

Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований проводятся параметрические измерения на опорных (ключевых) участках, на которых осуществляется изучение геологической среды с использованием комплекса других видов работ (бурения скважин, проходки шурфов, зондирования, с определением характеристик грунтов в полевых и лабораторных условиях).

Для изучения состояния грунтов под фундаментами зданий и сооружений, а также проведения локального мониторинга изменений их состояния во времени в сочетании с методами геофизических исследований могут быть использованы газово-эманационные методы, обеспечивающие независимость результатов измерений от электрических и механических помех, существующих на застроенных территориях и затрудняющих проведение измерений другими геофизическими методами. Газово-эманационные методы, основанные на пространственновременной связи полей радиоактивных и газовых эманаций, сочетают с межскважным сейсмоакустическим просвечиванием грунтов под фундаментами зданий и сооружений с целью оценки возможного изменения их физико-механических характеристик.

 

Задачи, решаемые геофизическими работами

Задачи геофизических исследований			Электроразведка		Сейсморазведка		Магниторазведка		Гравиразведка		Акустические исследования	Радиоизотопные исследования	Газово-эманационная съемка
			расстояние между профилями, м	шаг по профилю, м	расстояние между профилями, м	шаг по профилю, м	расстояние между профилями, м	шаг по профилю, м	расстояние между профилями, м	шаг по профилю, м			расстояние между профилями, м	шаг по профилю, м
Определение рельефа кровли скальных грунтов, расчленение разреза на отдельные горизонты, определение положения уровня подземных вод и пр.			50-500	10-100	50-500	Непрерывное профилирование	-	-	-	-	-	-	-	-
Установление и прослеживание зон тектонических нарушений и трещиноватости, погребенных долин			50-500	25-100	50-500	То же	50-100	25-50	50-100	25-50	25-50	-	25-50	5-10
Выявление степени трещиноватости и закарстованности грунтов, “карманов” выветрелых грунтов, изучение оползней			25-100	10-20	50-200	То же	20-50	10-25	20-50	10-25	10-25	-	25-50	5-10
Определение состава и физико-механических свойств грунтов, в том числе в режиме мониторинга			Наблюдения в отдельных точках с поверхности, в скважинах и шурфах	Отдельные зондирования или отрезки профилей с наблюдением продольных и поперечных волн, ВСП, сейсмический каротаж, хинное просвечивание	-	-	-	-	-	-	Измерения в штольнях, — шурфах, скважинах, на образцах	Измерения плотности и влажности в скважинах, шурфах и при зондировании специальными зондами	-	-
Определение направления и скорости движения подземных вод			Наблюдения в отдельных точках на 8 радиусах вокруг скважины (метод заряженного тела)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Определение коррозионной активности грунтов	на площадке		50-100	25-50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	по трассам	внеплощадочные коммуникации	-	50-100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
		магистральные трубопроводы	-	300-500	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

94

 

Определение интенсивности блуждающих токов	на площадке	100-200	50-100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	по трассам	-	100-500	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

95

 

Контрольные вопросы:

1)      Каково назначение, содержание и задачи, решаемые геофизическими и ядернофизическими методами

2)      Как обосновывать необходимый комплекс работ для решения конкретных инженерно-геологических задач.

 

                                                               4.7.      Инженерно-геологическое опробование

 

Инженерно-геологическое опробование – это комплекс мероприятий в задачу которого входит выявление состояния свойств исследуемых горных пород.

В составе опробования можно выделить следующие мероприятия:

1.      Выбор метода и/г оценки массива.

2.      Определение параметров сети опробования.

3.      Отбор проб и их предварительная обработка.

4.      Обработка проб в лабораторных условиях и получение характеристик физмех

свойств.

 

Методы оценки массива

 

1.      Косвенный – рассчитан на изучение свойств пород, природных факторов. С помощью изучения и анализа общих геологических данных фондовых материалов без проведения опробования или с минимальным количеством проб. Метод используется на ранних стадиях исследований.

2.      Метод аналогии – для составления заключения по данному участку используются все материалы исследований, проведенных по данному участку. Может быть пройдено минимальное количество выработок для установления тождества и/г условий участков. Метод применим на различных стадиях исследований.

3.      Естественно-статистический метод – ведутся наблюдения за климатом, УГВ, за режимом п.в., и/г явлениями. Полученные данные систематизируются, обрабатываются и кладутся в основу при проведении съемок. Метод применим в сочетании с другими на ранних стадиях исследований.

4.      Метод типизации – выделение в плане и разрезе грунтов с одинаковыми ф/м свойствами. Метод применим на разных стадиях исследований, в основном, при поисках.

5.      Статистический метод применение методов математической статистики. По ГОСТу 20522 выделяются и/г элементы, производится расчет прямых расчетных показателей в расчетном виде и прогнозных характеристик грунтов. Метод применим на детальных стадиях.

6.      Механико-математический метод – заключается в применении математических зависимостей и формул механики грунта, с большим объемом экспериментальных работ. Составляется прогноз устойчивости сооружения. Применим на детальных стадиях.

 

Методы определения необходимого количества проб

 

Для определения необходимого количества проб необходимо, в первую очередь определить параметры сети опробования, под которыми понимается шаг и интервал опробования. Шаг опробования (L) – это расстояние между соседними пробами по горизонтали, т.е. расстояние между соседними выработкам.

Интервал опробования (h) – это расстояние между соседними пробами по вертикали.

В зависимости от значений L и h , которые определяются видом и стадией исследований, получается разведочная сеть, причем ключевой задачей опробования является рациональное обоснование шага и интервала опробования, чтобы отобразить реальные геологические условия и при этом снизить себестоимость разведочных работ.

Существуют следующие методы определения необходимого количества проб:

1 Нормативный – основан на использовании инструкций и рекомендаций, методических пособий, выпущенных официальным и строительными организациями. При этом методе можно применять следующие рекомендации:

1.1.Отбирать пробы из однородных по внешнему виду слоев через 0,5-1,0 м в зависимости от масштаба и стадии исследований при условии обязательного опробования всех встречающихся слоев.

1.2.Для определения показателей ф/м свойств необходимо отбирать 10-30% монолитов в зависимости от масштаба и стадии исследований. Остальные породы отбираются с нарушенной структурой для проведения типизации.

1.3.В более сложных и/г условиях и для более ответственных сооружений количество проб может быть увеличено в каждом конкретном случае.

2        Приближенно-статистический – применим для условий с незакономерным характером изменчивости показателей. В этом случае для каждого генетического типа грунта, по каждому показателю устанавливается оптимальное число проб опытным путем. За оптимальное число проб принимается такое, при котором нормативное значение показателя не изменяется при дальнейшем увеличении числа образцов. Данный метод применим при поисковых и разведочных работах

3        Метод интерполяции и экстраполяции – применим при наличии закономерности в изменении показателей. В этом случае количество проб по данному показателю определяется путем интерполяции (приближенной оценки) по количеству проб в сопредельных районах. Метод используется на ранних стадиях исследований.

4        Статистический – количество проб определяется по ГОСТу 20522

 

 

Системы размещения точек опробования

1        Системы размещения выработок по геометрически правильным сеткам. Применяется в пределах габаритов сооружения. Метод применим при исследовании оснований однородных в конструктивном отношении сооружений на детальных стадиях.

2        Система геометрически неправильных сеток предусматривает освещение основных элементов геологического строения местности, которые в природе почти некогда не располагаются геометрически правильно.

3        Система размещения горных выработок по разведочным линиям (профилям) определяется, в основном, характером сооружений.

Разведочные линии могут быть прямолинейными и криволинейными. прямолинейные при исследовании трасс линейных сооружений, когда оси трассы могут иметь криволинейный характер, через определенные интервалы закладывают поперечники под углом к оси трассы. Длина поперечников должна соответствовать ширине проектируемого сооружения.

 

Методы отбора проб

Существуют несколько методов отбора проб, применяемых при инженерно-геологических исследованиях: точечный, монолитный, бороздовый, задирковый, валовый, 

1)      Точечный метод – из керна, бурового наконечника, из стенки или дна выработки нарушенной или ненарушенной структуры для определения показателей физикомеханических свойств. Проба характеризует только данную точку массива. Точечным методом является и пинетрация. Результатом точечного опробования являются резко отличающиеся друг от друга значения показателей, которые потом обобщаются.

2)      Монолитный метод заключается в испытании проб с ненарушенной структурой и естественной влажностью, имеющих значительный объем. Размеры монолитов колеблются от 30 см³ до 1-2 м³ и более.

3)      Бороздовый метод заключается в отборе пробы из борозды., выдержанной по размерам на всем своем протяжении. Борозда проходит вкрест и по простиранию пород. Взятую из борозды пробу квартуют и предают в лабораторию для анализа. Бороздовое опробование применяют для определения механического состава пород, естественной влажности, плотности, содержания гумуса и солей, пористости.

4)      Задирковый метод применяется при опробовании МПИ и при и/г исследованиях не используется.

5)      Валовый метод – в качестве пробы используют всю извлеченную из выработки породу. Применяется, в основном, при разведке МПИ. При и/г исследованиях проводится для определения плотности, пористости и влажности грубообломочных грунтов. К валовому методу опробования относится также испытания пород пробными нагрузками, сдвиг крупных монолитов в шурфах и т.д., при которых испытаниям подвергаются значительные массивы г.п.

 

Обработка и подготовка проб к анализу

 

При проведении гранулометрического анализа песков, имеющих значительное содержание пылеватых и глинистых частиц, пробу грунта предварительно промывают и высушивают. После этого проводят анализ обычным способом.

При проведении определения границ текучести и раскатывания пробу предварительно растирают пестиком с резиновым наконечником в фарфоровой ступке и просеивают через сито 1 мм. Замачивают грунт до пластинного состояния и помещают в эксикатор на 2 часа.

При определении плотности частиц образец воздушно-сухого грунта растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником. После тщательного перемешивания отбирают пробу в 15 г и высушивают до постоянной массы при температуре 105⁰С. Из этого же образца отбирают пробу для определения гигроскопической влажности.

При определении плотности связанных грунтов методом режущего кольца штангенциркулем измеряют размеры кольца и определяют его массу с точностью до 0,01 г. После этого на зачищенную поверхность грунта ставят кольцо и ножом вырезают столбик грунта на 1 мм больше диаметра кольца с одновременным легким нажатием на тупую кромку кольца-насадки. Когда кольцо заполнится насадку снимают, а избыток грунта срезают вровень с тупой кромкой кольца и покрывают стеклянной или плексигласовой пластиной. Столбик грунта подрезают ниже режущей кромки кольца на 8-10 мм и при помощи лопатки подхватывают и переворачивают пластину. Выступающую часть грунта срезают и снова покрывают пластиной.

При определении плотности методом гидростатического взвешивания из грунта ножом вырезают образец объемом не менее 30 см3 и взвешивают на технических весах. Взвешенный образец опускают в расплавленный парафин, чтобы в течении 1-2 с он покрылся парафиновой оболочка толщиной 0,5-1 мм. Появляющиеся пузырьки воздуха удаляют, прокалывая их иглой. Запарафинированный образец взвешивают и помещают в сетку, подвешенную к коромыслу технических весов, а затем сетку с образцом помещают в сосуд с водой и взвешивают в воде. При проведении компрессионных испытаний грунт отбирается в кольца обычным способом, взвешивается, покрывается сверху снизу фильтровальной бумагой и помещается в гильзу компрессионного прибора.

При проведении испытаний на определение прочности грунтов с предварительным уплотнение и замачиванием кольцо с отобранным грунтом помещается в обойму уплотнителя, которую вместе с перфорированным штампом помещают в ванну уплотнителя для водонасыщения и предварительного уплотнения.

 

Контрольные вопросы:

1)      Что представляет собой инженерно-геологическое опробование?

2)      Какие вы знаете методы отбора проб?

 

 

                                                        4.8.      Опытные инженерно-геологические работы.

 

Опытные работы проводятся для подтверждения всех прямых расчетных показателей. Это делается для того, чтобы получить корректирующий коэффициент, показывающий насколько лабораторные значения показателей отличаются от показателя, полученного опытным путем. Затем, для повышения точности значений показателей, все результаты лабораторных исследований умножаются на корректирующий коэффициент.

Количество опытных работ на 1 ИГЭ регламентируется СП «Инженерно-геологические изыскания для строительства»

Проводятся следующие виды опытных работ:

1.      Штампоопыты - для определения  модуля общей деформации и их разновидности для определения предельного сопротивления грунта сжатию (для скальных пород).

2.      Прессиометрия – для определения модуля общей деформации в скважинах.

 

3.      Опытные сдвиги в шурфах и крыльчатое зондирование в скважинах - для определения показателей прочностных свойств.

 

4.      Искиметрия.

5.      Статическое и динамическое зондирование - для получения показателей плотности.

 

 

 

6.      Метод замачивания котлованов - для получения величины относительной просадочности грунтов.

7.      Опытно-фильтрационные работы – для получения коэффициента фильтрации грунтов (наливы в зоне аэрации, откачки в зоне водонасыщения, нагнетания в скважинах – при проведении изысканий для гидротехнического строительства).

 

Рис. 38. Так исследуются грунты на сжимаемость непосредственно на участке строительства:

а — штамповые испытания: 1 — гидродомкрат, 2 — штамп, 3 — винтовая свая? С — зондирование. 1 — молот, 2 — зонд, 3 — механизм для погружения конуса; в — прессиометрические испытания: 1 — резиновая камера, 2 — сжатый воздух

 

1. Методика статических нагрузок (штампоопыты).

 

Существует две модификации – в скважинах и шурфах.

Большую точность результатов дают опыты в шурфах, т.к. там используются штампы большей площади – от 2500 до 5000 см², а в скважинах – 600 см². Но в шурфах можно проводить штампо-опыты до глубины 5 м, а в скважинах на значительно больших глубинах до 20 м.

Методика проведения штампоопытов

 

Стенки шурфа укрепляют распорными балками, дно зачищается, выбирается участок без видимых трещин, проверяется вертикальность передачи давления, которое может быть создано с помощью рычажных систем, масляных домкратов, бетонными плитами и т.д.

При проведении опыта следует соблюдать условия:

1.1. Нагрузка передается ступенями до полной стабилизации каждой ступени.

Считается, что стабилизация наступила, если величина осадки за сутки не более 1 мм.

1.2. Необходимо сохранять естественную структуру и влажность грунта.

1.3. Передавать нагрузку вертикально.

1.4. Для каждой литологической разности регламентированы предельные нагрузки, которые определяются либо с помощью трещин вокруг штампа, либо по резкому нарастанию осадки. Разгрузка штампа ведется теми же ступенями. По результатам испытаний строится график зависимости осадки штампа от нагрузки.

2.                     Прессиометрия.

Этот метод основан на определении модуля общей деформации в скважинах с помощью эластичных баллонов. Данный метод предполагает определение деформации с помощью измерения объема в рабочей камере прибора за счет деформации стенок скважины. Вспомогательные камеры служат для компенсации давления в вертикальном направлении. По результатам опыта строится график зависимости изменения объема от давления и рассчитывается модуль общей деформации.

Достоинства метода – простое оборудование, высокая производительность, большая глубина исследований и небольшой диаметр скважин (50-2320 мм).

Недостатки – невозможность проведения опыта в обсаженных скважинах, искажение результатов опыта из-за деформации породы во время бурения и в результате анизотропии породы. Поэтому на стадии РД предпочтительнее штампоопыты, а на стадии проекта – прессиометрия.

 

3.                     Опытные сдвиги Существуют разновидности:

3.1.Сдвиг призмы породы в шурфе. Методика проведения опыта анлогично лабораторной.

Создается вертикальное давление до полной стабилизации, после этого нарастает сдвигающее давление, которое фиксируется. Опыт повторяется три раза при различных вертикальных нагрузках. Сцепление и угол внутреннего трения определяется по графику.

3.2.Методика раздавливания призмы грунта – на призму грунта подается постепенно вертикальная нагрузка до ее разрушения. Опыт проводится минимум три раза. Показатели определяются путем решения уравнения Кулона.

3.3.Метод выдавливания призмы грунта в шурфе – при увеличении вертикальной нагрузки произойдет формирование повторности сдвига в каждой точке, которую можно графически разложить на результирующие силы Р и τ, Причем величина Р фиксируется прибором. Τ можно определить по графику, а С и φ путем решения уравнения Кулона.

4. Крыльчатое зондирование

Основу прибора составляет крыльчатка, которая представляет две пластины выстой 20 см и шириной 10 см, которые задавливаются в грунт с помощью специального устройства поворачивается на определенный угол, который фиксируется приборами. При этом измеряется вращательный момент. Вертикально нагрузкой здесь является бытовое давление создаваемое вышележащими породами. Опыт повторяется не менее 2 раз при различных бытовых давлениях, т.е. на различных глубинах. Показатели С и φ определяются из графика обычным способом.

5. Искиметрия (сопротивление породы резанию)

Специальный зонд с ножами в сложенном виде задавливается в грунт на установленную глубину. При вытаскивании зонда он расправляется, образуя дополнительное сопротивление при перемещении по грунтовой породе. По результатам строится график зависимости сопротивления резанию от глубины и по эмпирическим формулам определяется С и φ.

 

6. Зондирование горных пород

Зондирование – это исследование горных пород посредством погружения в них специального конуса: путем задавливания (статическое), забиванием (динамическое) и пенетрационное. Зондирование выполняется для выделения ИГЭ, типизации разреза, приближенной оценки физико-механических свойства породы.

Точка зондирования должна сопровождаться скважиной, находящейся в 1-5 м от нее. Такая скважина называется зондированной. Обычно роль зондированной скважины выполняет техническая или разведочная скважина.

При детальных исследованиях практически все скважины сопровождаются зондированием,  предварительных стадиях рекомендуется сопровождать зондированием 30-80% скважин.

 

Динамическое зондирование

Применяется при испытаниях грунтов, содержащих более 25% крупнообломочного материала. Глубина зондирования до 20 м.

Сущность метода заключается в забивке зонда в породу стандартным количеством ударов, которое называется залогом и замера сопротивления породы внедрению зонда.

По окончании опыта подсчитывается количество ударов (N), необходимое для погружения зонда на каждые 10 см, строится график зависимости N=f(m), который совмещается с результатами опробования, что помогает четко отбить границы литологических разностей. Достоинства: прост по технологии и оборудованию, помогает сохранить технологию буровых работ, дает точную картину при документации.

Недостатки: дает приближенные значения характеристик пород.

Оборудование: зонд с коническим наконечником, ударное устройство, измерительное устройство, опорная рама с направляющей.

 

Статическое зондирование

Применяется в рыхлых грунтах с содержанием с содержанием крупных обломков до 25%. Сущность метода: зонд с наконечником задавливается с постоянной нагрузкой в породу, при этом фиксируются следующие характеристики:

-          Общее сопротивление конуса (q), пересчитывается с помощью специальных таблиц, используя показания манометра. Сопротивление по боковой поверхности конуса (f), которое определяется по показаниям манометра.

-          В настоящее время используются приборы, которые сразу выдают все параметры, получаемые с помощью зондирования.

Достоинства: быстрота опыта, надежность результатов и автоматизация процесса.

Недостатки: малая глубина зондирования в плотных породах (а иногда и невозможность проведения опта, особенно в плывунах) и более сложная установка с применением анкерных свай.

Существуют автономные установки, выполняющие статическое и динамическое зондирование, кроме того выполняются специальными навесными установками к буровым станкам, которые для выполнения зондирования используют гидравлическую или ударную часть станка.

 

Пенетрационный каротаж

Совмещает в себе статическое зондирование и методы радиоактивного каротажа. Это повышает эффективность, позволяет снимать одновременно несколько характеристик породы на всю глубину и нет необходимости в бурении специальных скважин для каротажа.

 

Контрольные вопросы:

1)      Что такое микропенетрация, динамическое и статическое зондирование; методика их проведения и объемы работ при инженерно-геологических изысканиях?

2)      Методика проведения и объемы пенетрационных каротажных испытаний.

3)      Для чего проводится прессиометрия, и как определить количество испытаний?

4)      Методика проведения и объем испытаний грунтов статическими нагрузками в шурфах и скважинах. 

5)      То такое крыльчатое зондирование, какие виды показателей с помощью его получают?

 

4.9.                                  Стационарные инженерно-геологические наблюдения и обследование состояния инженерных сооружений

 

Мероприятия по инженерно-геологическим наблюдениям и обследованиям состояния инженерных сооружений включают в себя:

1)   изучение деформаций бортов карьеров, уступов и отвалов и выявление причин их возникновения;

2)   установление оптимальных параметров откосов участков горных работ;

3)   предупреждение оползней и обрушений откосов на карьерах, разработка и применение мер, исключающих проявление деформаций, опасных для жизни людей и влекущих за собой снижение экономической эффективности горных разработок.

3. Для достижения этих целей на карьерах следует проводить систематические инструментальные наблюдения за деформациями откосов, изучение физико-механических свойств горных пород, а также геологических и гидрогеологических условий месторождения. 4. Для разработки противодеформационных мероприятий, предотвращающих опасное проявление деформаций откосов на карьерах, выполняются следующие виды работ:

1)                 проведение систематических глазомерных наблюдений за состоянием откосов в карьере и на отвалах; изучение геологических и гидрогеологических условий месторождений; изучение условий залегания породных слоев, структуры массива полезного ископаемого, налегающих и вмещающих пород основания отвалов;

2)                 выявление зон и участков возможного проявления разрушающих деформаций откосов на карьерах и организация на этих участках стационарных инструментальных наблюдений;

3)                 проведение инструментальных наблюдений за деформациями бортов уступов и откосов отвалов;

4)                 изучение возникающих нарушений устойчивости, установление их характера, степени опасности и причин возникновения, их документация;

5)                 составление проектов искусственного укрепления ослабленных зон и участков, контрфорсов, пригрузок откосов, специальной технологии горных работ и других мероприятий по борьбе с разрушениями откосов на карьерах;

6)                 систематический контроль состояния противодеформационных сооружений и выполнения мероприятий, предотвращающих развитие нарушений устойчивости откосов;

7)                 контроль соблюдения проектных параметров откосов уступов, отвалов и бортов карьеров; корректировка углов откосов рабочих уступов и отдельных участков рабочих бортов ^х).

5.                  В зависимости от горно-геологических и гидрогеологических условий разрабатываемых месторождений, срока службы карьеров, глубины разработок, горнотехнических условий и применяемого горного оборудования и механизмов на карьерах, выполняется весь комплекс работ, предусмотренный настоящей Инструкцией, или часть его.

Объем работ, подлежащих выполнению на каждом карьере, определяется техническим руководством предприятия и после согласования с местными органами Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасности (Комитет) утверждается вышестоящей организацией.

6.                  Общее руководство за своевременным и качественным выполнением работ по наблюдениям за деформациями откосов и оперативному решению вопросов по обеспечению устойчивости бортов карьеров, откосов уступов и отвалов возлагается на главного инженера предприятия. Работы, предусмотренные настоящими Методическими указаниями, рекомендуется выполнять инженерами и техниками маркшейдерской и геологической специальностей, для чего в геологомаркшейдерской службе горных предприятий должны быть предусмотрены соответствующие штаты.

7.                  На карьерах со сложными инженерно-геологическими условиями по усмотрению главного инженера предприятия в составе отделов геолого-маркшейдерской службы предприятия образуется специальная группа по обеспечению устойчивости бортов карьеров, состоящая из специалистов: технолога, маркшейдера и геолога.

Корректировка общих углов наклона бортов осуществляется проектной организацией на основе данных наблюдений.

Для выполнения специализированных работ, рекомендуемых Методических указаний, могут быть привлечены научно-исследовательские, проектные, учебные и производственные организации соответствующего профиля. Привлечение специализированных организаций не освобождает от необходимости горного предприятия правильно и своевременно выполнять весь комплекс работ, необходимых для обеспечения устойчивости бортов уступов и отвалов.

8.                  На карьерах различают следующие виды нарушения устойчивости уступов, бортов и отвалов: осыпи, обрушения, оползни, просадки, оплывины и фильтрационные деформации:

1)                 осыпи характерны для всех видов горных пород и затрагивают, как правило, приповерхностную часть крутых откосов. Формируются они в течение значительного периода времени (несколько лет). Способствуют выполаживанию общего угла наклона борта карьера за счет уменьшения площадок (берм) уступов. Иногда осыпи являются источником образования более крупных нарушений устойчивости (оплывин, оползней);

2)                 обрушения (пункт 31 приложения 1) захватывают значительные части массивов горных пород и возникают при углах откосов, превышающих 25 – 35°; активная стадия обрушений протекает практически мгновенно. Обрушения представляют наибольшую опасность для людей и механизмов, работающих на нижележащих уступах;

3)                 оползни (пункт 35 приложения 1) - наиболее распространенный вид нарушения устойчивости откосов, связанный с наличием в толще пород пластичных прослойков, слоев и слабых контактов; они происходят при углах наклона бортов и откосов равных 25 – 35°; активная стадия оползней протекает в течение значительного времени (от нескольких часов до нескольких  месяцев). Оползни вовлекают в движение значительные массы горных пород - от сотен до нескольких млн. м³; в ряде случаев оползни приводят к полному прекращению работ в карьере;

4)                 просадки (пункт 47 приложения 1) связаны с уплотнением рыхлых высокопористых отложений и отвальных пород под влиянием внешних пригрузок, увлажнения атмосферными осадками и способностью к консолидации. Обычно это наименее опасный вид нарушения устойчивости, однако в определенных условиях может служить причиной серьезных нарушений режима работы, аварий и травм;

5)                 оплывины (пункт 34 приложения 1) характеризуются перемещением в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры - пылеватых песков и глин, а также лессовидных суглинков и лессов. Оплывины захватывают значительные объемы пород, развиваются интенсивно, часто приобретая катастрофический характер;

6)                 фильтрационные деформации, вызываемые подземными водами, разделяются на оплывание, выпор, механическую суффозию и фильтрационный вынос вдоль трещин;

7)                 оплывание связано с переносом и переотложением грунтовых частиц подземными водами, вытекающими на откос в пределах промежутка высачивания; наибольшее развитие процесс получает в песчаных грунтах .

Процесс оплывания песков идет относительно равномерно в том случае, когда перед откосом имеется площадка для размещения оплывающих масс песка . При «подрезанном водоупоре» оплывание характеризуется резко выраженной неравномерностью, что приводит к  образованию промоин, а при устойчивых сводах - к возникновению пещер.

Оплывание может явиться причиной деформаций вышележащих пород .

Фильтрационный выпор-нарушение устойчивости частично подтопленных песчаных откосов, при котором приходит в движение некоторый его объем; выпор происходит под влиянием сил тяжести и гидродинамического давления, которое играет в этом процессе основную роль.

 

Контрольные вопросы:

1)      Каковы назначение и задачи режимных наблюдений?

2)      Что такое марки маяки?

3)      Какие наблюдения ведутся на оползневых склонах?

 

Раздел 5. Методика инженерно-геологических исследований для различных видов строительства

 

5.1.Стадии проектирования инженерно-геологических исследований

 

Из экономических соображений проектирование ведется стадийно. Каждой стадии проектирования соответствуют определенные этапы проведения работ.

Согласно классификации Абрамова можно выделить 5 основных этапов выполнения инженерно-геологических работ:

1.      Изучение природных и геологических условий района предполагаемого строительства.

2.      Работы на перспективных участках (вариантах).

3.      Работы на выбранном участке (варианте).

4.      Работы в пределах сферы взаимодействия сооружения со средой.

5.      Работы в период строительства и эксплуатации сооружения.

6.      Под этапом и/г исследований понимается законченная часть работ на отдельной стадии проектирования, позволяющая организационно или технически оформить окончание данного вида работ.

7.      Стадия исследований проектирования) – законченная часть определенного состава и/г изысканий, характеризующаяся степенью детальности и порядком выполнения работ, т.е. это совокупность проектируемых работ, решающих определенные задачи.

Между стадией проектирования и видами работ существует взаимосвязь, которая выражается следующей таблицей:

В две основные стадии проводятся исследования сложных ответственных сооружений в сложных геологических условиях.

В простых условия при проектировании по типовым проектам несложных объектов рекомендуется изыскательские работы проводить в одну стадию - рабочая документация.

 

 

 

 

 

 

Стадии исследований	Цель проектных работ	Этапы работ	Циклы исследований
I. Пред проектная документация (вне стадийное проектирование)	Установление района строительства, наметка различных вариантов, обоснование геологической и экономической целесообразности каждого варианта.	1.       И/г данные, получаемые путем сбора и анализа собранных материалов, местных источников и аэрофотоматериалов. 2.       Проводится рекогносцировка или общие геологические исследования на конкурирующих участках. 3.       В сложных условиях после рекогносцировки для ТЭО проводится мелкомасштабная съемка.
II.Основные стадии проектирования. а. Проект	Изучить в и/г отношении участок работ, получить достоверную картину ф/м свойств грунтов и границ участка, выявить и/г процессы и разработать методы борьбы с ними.	4. Проводится крупномасштабная съемка
б. Рабочая документация	Составить расчетную схему основания сооружения, дать прогноз устойчивости сооружения на период эксплуатации	5. Проводятся детальные работы по контуру сооружения ( проходятся разведочные скважины, шурфы, проводятся опытные работы, составляется расчетная схема основания сооружения
III.Внестадийное проектирование (после проектные работы)	Уточнение и проверка расчетных зависимостей. Авторский надзор.	6. Проходятся контрольные выработки, проводится отбор контрольных проб, ведутся стационарные наблюдения за деформацией основания и сооружения

 

Контрольные вопросы:

1)      Как определяется объем и глубина инженерно-геологических исследований?

2)      Как определяется и детальность исследований?

3)      Какие задачи решаются на каждой стадии проектирования?

 

5.2.Инженерно-геологические исследования для промышленного и гражданского строительства

 

Внестадийное проектирование включает следующие этапы: районная планировка, генеральный план города, проект детальной планировки.

Все три этапа внестадийного проектирования определяются единой целью – выбор площадки исследований, т.е. подготовкой к проектированию основных стадий.

1.      Районная планировка решает следующие задачи – составление рациональной схемы размещения объектов народного хозяйства на территории области. Объектом изучения являются: климатические, гидрологические условия, транспортные и экономические схемы, геоморфология, гидрогеология и геология, физикогеологические условия. Данные вопросы решаются на основе съемки масштаба 1:200 000 и 1:100 000.

2.      Генеральный план города – главная задача в определении развития строительства в целом и по отдельным этапам на определенный срок. Здесь определяются различные виды строительства, планы застройки на основании комплексных съемок масштаба 1:50 000 – 1:25 000 в городской черте и прилегающей к городу территории. По результатам намечается строительство жилой зоны, промышленной зоны, зоны отдыха и лесопарковой.

Должны быть выяснены следующие вопросы:

2.1.Должно быть произведено инженерно-геологическое районирование по сейсмичности, по физико-механическим свойствам, по геологическим и инженерногеологическим условиям, по проявлению геологических процессов.

2.2.Решены вопросы водоснабжения, намечены мероприятия по мелиорации.

2.3.Проведено детальное планирование меж районов.

Цель – определение районов застройки первой очереди, съемка масштаба 1:2000 и 1:5000. Основной задачей является изучение и/г условий в пределах города и рациональное расположение жилых микрорайонов, трасс коммуникаций, определение порядка застройки. Объем работ необходимо определять исходя из масштабов съемки с широким применением геофизических работ и зондирования.

Основные стадии проектирования:

1.      Проект застройки.

2.      Рабочая документация.

Для обоснования проекта на выбранной площади проводится детальная крупно масштабная съемка до 1:5000.

При рабочей документации разведочные работы выдуться по контуру сооружения и (или) по его длиной оси (шурфы, дудки, технические и специальные скважины). Глубина исследований определяется глубиной активной зоны (1, 2 м ниже ее). До 50% образцов идет для определения ф/м свойств (монолиты) остальные пробы предназначены для типизации (нарушенная структура).

Прямые расчетные показатели должны быть подтверждены опытными работами (не менее трех на 1 и/г элемент). Итогом работ является составление расчетной схемы основания сооружения, рекомендации по глубине заложения и ширине подошвы фундамента, рассчитаны конечная осадки и просадка.

В качестве специальных вопросов, решаемых при проектировании промышленных и гражданских сооружений, необходимо считать:

1.      Вопросы коррозийной активности грунтов.

2.      Агрессивной способности грунтовых вод.

3.      Качества водоснабжения.

 

Контрольные вопросы:

1)      Для чего необходимы инженерно-геологические изыскания при проектировании объектов промышленного строительства и на каких стадиях они ведутся?

2)      Объясните основную задачу изысканий для гражданского строительства и перечислите виды работ, производимых для обоснования проекта застройки.

 

5.3.Инженерно-геологические исследования для гидротехнического строительства.

 

Данный вид строительства проектируется  по следующим стадиям:

1.      Вне стадийное проектирование, которое состоит:

2.      1.Схема комплексного использования реки (СКИР).

2.2.Технико-экономическое обоснование гидроузла (ТЭО).

2. Основные:

2.1.Проект.

2.2.Рабочая документация.

Схема комплексного использования реки. В данном случае проводится и/г съемка по всей длине реки в масштабах 1:200000, 1:100000 на перспективных участках, где будет расположен гидроузел – в масштабе 1:50000. В основе съемки – изучение следующих факторов: геологические, геоморфологические и гидрогеологические условия, сейсмическое районирование.

В соответствии с этим сложность территории при съемке определяется последующим критериям:

1.      Простые условия – породы не требуют ограничения нагрузки и мелиорации.

2.      Условия средней сложности – существуют массивы со слабыми и весьма слабыми породами, требующие ограничения нагрузки и частичной мелиорации.

3.      Весьма сложные условия, требующие проведения комплекса мелиоративных работ или дополнительных изысканий для доизучения выявленных инженерногеологических процессов.

На участке индивидуального проектирования масштабы съемок – до 1:10000.

По результатам работ необходимо представить разрез вдоль долины реки, поперек долины, по всем перспективным участкам и карту и/г районирования.

Большую роль должны играть геофизические работы (электроразведка, магниторазведка, сейсморазведка).

Задачи и/г исследований состоят в изучении фильтрационных свойств зон аэрации и насыщения.

Основная стадия. Начинается с разработки рабочей гипотезы и имеет цель составления схемы хозяйственного освоения реки с наметкой гидроузла 1, 2, 3 и т.д. очереди.

Технико-экономическое обоснование. На этом этапе проводят дополнительные исследования участка долины с обязательным последовательным районирование этого участка. В основу районирования должны быть положены факторы, обеспечивающие рациональное в экономическом и геологическом отношении положение створа, ширина и глубина долины, характер склонов, состав пород и их фильтрационные свойства, тектоническая нарушенность долины, геологические явления.

Конечная цель ТЭО – обоснование возможного расположение створа плотины и различные возможные компоновки объектов ГЭС и водохранилища.

Разведочные работы ведутся на глубину 2Н, если высота плотины Н<100 м и глубиной Н если Н>100 м.

Внимание уделяется изучению фильтрационных свойств коренных пород и аллювия посредством наливов и откачек. Изучение ф/м свойств грунтов проводится полевыми и лабораторными методами.

При типизации пород количество классификационных показателей должно бать не менее 20.

Количество монолитов – на менее 20.

В скальных массивах проводятся исследования трещиноватости грунтов. В полевых условиях обязательно проводится опытное определение всех прямых расчетных показателей.

Рабочая документация. В пределах этой стадии проводится детальное изучение сферы взаимодействия плотины и водохранилища.

Сфера взаимодействия плотины в разрезе ограничивается 2Н,а в плане – площадью выклинивания нового проектного уровня (НПУ).

Причем глубина исследований может ограничиваться либо водоупором, либо слоем, фильтрационные свойства которого ухудшаются не менее чем в 10 раз (относительный водоупор).

Разведочные выработки располагаются по осям плотины, помимо изучения физикомеханических свойств тщательно изучаются фильтрационные свойства, оцениваются запасы строительных материалов по категория А.

Число выработок назначают в зависимости от конструктивных особенностей сооружения и сложности и/г условий.

Буровые и горные работы направлены на уточнение данных, полученных на ранних стадиях исследований. Глубина их зависит от глубины активной зоны и глубины устройства противофильтрационных завес.

Выполняют как лабораторные, так и полевые опытные работы. Обращают особое внимание на грунты, которые в период строительства под воздействие выветривания могу изменить физикомеханические свойства.

Конечной целью является – составление расчетной схемы основания плотины, всех перечисленных выше прогнозов, кроме того дается прогноз подтопления и проектные разрезы по осям долины.

 

Контрольные вопросы:

1)      Применительно к каким этапам ведутся изыскания для гидротехнического строительства?

2)      Какие работы и в какой последовательности выполняются на предпроектном этапе?

 

5.4.Инженерно-геологические исследования для строительства аэродромов

 

Инженерно-геологические исследования для строительства аэродромов с искусственным покрытием Выполняют для составления проектного задания и рабочей документации. При строительстве аэродромов с дерновым покрытием летного поля предусматривается одна стадия исследованием.

Инженерно-геологические исследования для проекта, в свою очередь, разделяют на 2 этапа:

1.      Исследования намеченных вариантов расположения аэродрома.

2.      Исследования выбранного варианта аэродрома.

На стадии рабочей документации выполняются исследования под отдельные сооружения аэродрома.

На стадии проекта в состав и/г исследований при строительстве аэродрома с искусственным покрытием входят следующие работы:

1.      Изучение архивных и литературных материалов, характеризующих климат района, его геоморфологию, гидрографическую сеть, современные геологические явления, растительность и почвы, изучение местного опыта строительства наземных и подземных сооружений.

2.      Рекогносцировочное и/г обследование района намеченных вариантов участка под аэродром с использованием естественных и искусственных геологических обнажений

и водопроявлений. Особое значение в процессе обследования уделяется геоморфологическому методу, позволяющему установить зависимость форм развития рельефа от геологического строения района и распространить установленные закономерности на другие аналогичные геоморфологические типы.

3.      Проходка единичных разведочных выработок на разных вариантах участка, предназначенного для строительства аэродрома, с целью получения сравнительной и/г характеристики при выборе варианта.

После выбора и утверждения участка под аэродром проводят и/г исследования территории летного поля (части территории аэродрома, оставляемого без искусственного покрытия) и участка под искусственное покрытие. Проводят почвенные, геоботанические и агротехнические исследования, исследования почвенной коррозии, возбуждаемой блуждающими токами, инженерно-геологические исследования на участках строительства зданий и сооружений. На участке летного поля выполняют геолого-геоморфологическую съемку масштаба 1:10001:2000, выясняют геолого-литологическое строение участка, характер и мощность почвенного покрова на нем, положение уровня грунтовых вод и степень их агрессивности, ф/м свойства пород.

При исследованиях летного поля разведочные выработки закладывают через 200-300 м, скважины проходят глубиной 4-8 м, шурфы – до 1,5-3 м. Для уточнения контуров почвенных разностей закладывают прикопки глубиной 0,5-0,6 м.

На участках, предназначенных под искусственное покрытие (ВПП, РД, МС и т.д.), бурят скважины и проходят шурфы по оси каждого участка и по обочинам проектируемого покрытия на расстоянии до 5 м обеих бровок. Их задают через 200 м в шахматном порядке.

Количество шурфов должно составлять 20-30% от общего количества разведочных выработок. Пробы грунтов для лабораторного изучения ф/м свойств должны составлять 15-20% от общего числа образцов. Их отбирают через каждые 0,5 м при проходке разведочных выработок.

 

Контрольные вопросы:

1)      Применительно к каким этапам ведутся изыскания для аэродромов?

2)      Какие работы и в какой последовательности выполняются на предпроектном

этапе?

 

 

5.5.Инженерно-геологические исследования под мостовые переходы и линейные сооружения

 

Инженерно-геологические исследования под мостовые переходы

 

Особые инженерно-геологическое исследования проектируются на переходах через водотоки (мостовые переходы).

На средних и больших реках объем разведочных работ устанавливается в зависимости от строения и размеров речной долины и степени и/г изученности.

Различают следующие виды (категории) изученности:

а. Долина реки не изучена в геологическом и и/г отношении.

б. Долина реки изучена в геологическом, но не изучена в и/г отношении.

в. Долина реки изучена и геологическом, и в и/г отношении.

 

Классификация долин по геологическому строению:

1.      Речная долина имеет мощность аллювия до 10 м, причем на глубине заложения фундамента находятся слабо сжимаемые грунты.

2.      Мощность аллювия – от 10 до 20 м, представлен средне сжимаемыми грунтами.

3.      Мощность аллювия от 10 до 20 м, представлен пластичными глинами, имеющими одинаковую мощность.

4.      Мощность аллювия до 20 м, представлен пластичными глинами невыдержанной мощности.

5.      Мощность аллювия больше 20 м, в разрезе наблюдается смена слабых грунтов. В соответствии с классификацией долины и степенью изученности, рекомендуются следующие объемы:

 

Тип долин			Категории изученности
	а		б		в
	Количество выработок	Глубина, м	Количество выработок	Глубина, м	Количество выработок	Глубина, м
1.	3	10-12	1	10-12	-	-
2.	3	20-25	1	20-25	-	-
3.	3	20-25	1	20-25	1	20-25
4.	5	20-25	3	20-25	1	25
5.	5	25	3	25	1	25

 

Таким образом, при переходе трасс через водотоки необходимо проектировать весь комплекс геологоразведочных работ.

Выбор комплекса опытных работ определяется, прежде всего, мощностью рыхлых отложенийнаносов. Опытные работы не проводятся на отложениях слабосцементированных и сцементированных.

Детальные исследования должны быть приурочены к площадкам коммуникаций или местам проектирования искусственных сооружений.

Здесь изыскания проводятся под конкретные фундаменты опор. При обосновании расчетной схемы должно обращаться особое внимание на наличие просадочных, водонасыщенных и заболоченных грунтов, а также пластов мерзлых грунтов с сезонным оттаиванием.

 

Инженерно-геологические условия для линейных сооружений

 

Инженерно-геологические изыскания для обоснования проектов линейного строительства выполняют в одну стадию (рабочий проект) или в две стадии (проект и рабочая документация). По крупным и сложным объектам при подготовке задания на проектирование составляют отраслевую схему целесообразности строительства объекта.

Объекты линейного строительства характеризуются большой протяженностью при малой ширине полосы изысканий, что связано со значительным изменением геологической обстановки по трассе объекта.

Объекты линейного строительства делятся на: наземные, воздушные и подземные.

Объекты наземного строительства – к ним относятся железные и автомобильные дороги, подъездные трамвайные и троллейбусные пути и т.д.

Основной вид изысканий – и/г съемка, которой покрывают все намеченные варианты трасс, с подробным попикетным описанием притрассовой полосы. При расстоянии между вариантами более 5 км съемкой покрывают полосу шириной 1 км, прилегающую к трассе. В случае размещения трассы в пойме реки желательно проводить съёмку коренных берегов.

В процессе проведения съёмки выделяют отдельно участки для индивидуального проектирования. К местам индивидуального проектирования относятся: оползни, осыпи, конуса выноса, селе и лавиноопасные участки, растущие овраги на расстоянии ближе 50 м от трассы, закарстованные площади, участки с просадочными грунтами, выемки глубже 12 м, мокрые насыпи выше 12 м или возводимые на слабых грунтах, места образования наледей, пучин, а также участки с повышенной снего- и пескозаносимостью.

Масштабы съемок составляют 1:25000-1:10000, на участках со сложными инженерногеологическими условиями их укрупняют до 1:10000-1:5000. Ширина полосы съемки в обычных средних условиях равна 300 м.

Следует иметь в виду, что все рекомендации по части объемов работ ориентировочны и в каждом конкретном случае принятие решений по производству и/г изысканий зависит от особенностей проектируемого объекта.

Рабочая документация – работы приурочены к площадкам проектирования искусственных сооружений (эстакады, мосты), а также под каждую опору контактной сети линии железной дороги.

Для обоснования расчетной схемы сооружения данного объекта, необходимо особое внимание уделять на наличие просадочных, заболоченных, мерзлых и др. грунтов с особыми свойствами. Проводится оценка месторождений строительных ПИ по категория В, для чего указанные месторождения должны быть оконтурены разведочными выработками.

 

Объекты подземного строительства (трубопроводы). Их характерная особенность состоит в том, что они дают небольшие нагрузки на основание и имеют высокую чувствительность при небольших осадках.

Проектирование ведется в две стадии (проект, РД), для простых объектов в простых условиях – в одну стадию – рабочий проект (для трасс длиной менее 50 км).

На 1 стадии проводится съемка м-ба 1:100000, 1:50000-1:10000. Ширина полосы до 500 м. по две скважины на 1 км глубиной до 5 м.

На детальной стадии проводятся дополнительные изыскания для составления РД под газокомпрессорные станции и отдельные опоры трубопровода, находящиеся в неблагоприятных условиях.

Объекты воздушного строительства. ЛЭП – основное проектирование ведется в две стадии для ЛЭП свыше 100 квт и в одну стадию – для ЛЭП меньше 35 квт.

Инженерно-геологическое обоснование проекта: в простых условиях проводится съемка м-ба 1:100000 и 1:50000 в полосе 500 м в зависимости от напряжения ЛЭП. Количество скважин составляет 1-3 иногда до 5 на 1 км трассы, на углах поворота и на участках с неблагоприятными условиями.

В особо сложных условиях масштаб съемки укрупняется до 1:25000 с индивидуальной шириной полосы.

При РД дополнительно проходятся по одной скважине под каждую опору, глубина скважин 5 м. Большое значение приобретает при данном виде проектирования изучение климатических факторов (направление и сила ветра, количество осадков, особенно в зимний период и т.д.).

 

Контрольные вопросы:

1)      Применительно к каким этапам ведутся изыскания для мостовых переходов и линейных сооружений?

2)      Какие работы и в какой последовательности выполняются на предпроектном этапе?

3)      Какие работы и в какой последовательности выполняются на стадии проекта и рабочей документации?

 

5.6.Топографо-геодезические, лабораторные и камеральные работы при инженерно-геологических исследованиях

 

Топографо-геодезические работы проводятся на всех стадиях исследований. Они служат для выноса в натуру запроектированных выработок и профилей, а также для определения координат всех выработок после их проходки.

Лабораторные работы. В процессе инженерно-геологических изысканий производится большое количество видов лабораторных исследований.

В процессе работ должны быть определены:

1.      Гранулометрический состав пород.

2.      Петрографические особенности пород

3.      Состав водорастворимых солей.

4.      Классификационные показатели (пластичность, пористость, консистенция и т.д.).

5.      А так же прямые расчетные показатели (плотность, модуль общей деформации, сопротивление грунта сдвигу и т.д.).

Объем лабораторных исследований составляет 8-12% от объема инженерно-геологических работ.

Камеральные работы. При инженерно-геологических изысканиях камеральные работы ведут непрерывно. Они направлены на систематизацию материалов, получаемых при полевых и лабораторных исследованиях. В камеральных условиях составляют инженерно-геологические разрезы, карты, колонки разведочных выработок и обрабатывают материалы опытных работ. В камеральный период выполняют работы по обобщению значений показателей свойств грунтов для получения их нормативных величин. Завершающим этапом камеральных работ является составление технического отчета по выполненным исследованиям и инженерногеологической записки к проекту строительства.

Технический отчет состоит из текста, графических и табличных приложений. Текстовая часть отчета состоит из общей и специальной частей.

Общая часть включает несколько разделов:

1.      Введение.

2.      Обзор материалов ранее выполненных работ.

3.      Общие административные сведения о районе.

4.      Физико-географический очерк.

5.      Геоморфологический очерк.

6.      Геологический очерк.

7.      Гидрогеологический очерк.

8.      Развитие инженерно-геологических процессов.

9.      Полезные ископаемые.

Специальная часть состоит из следующих разделов:

1.      Вводный раздел.

2.      Методика инженерно-геологических исследований.

3.      Физико-механические свойства пород.

4.      Сравнение конкурирующих вариантов размещения объектов строительства.

5.      Инженерно-геологические условия сооружений.

Отчет содержит следующие графические приложения:

1)      Обзорную карту района.

2)      Карту фактичекского материала.

3)      Инженерно-геологическую карту или комплекс карт (геологическую, гидрогеологическую, геоморфологическую и карту развития инженерногеологических процессов).

4)      Сводную стратиграфо-геологическую колонку.

5)      Схематические инженерно-геологические процессы.

6)      Кроме фактического материала в отчет входят описание разведочных выработок и

их  сводная ведомость, а также сводные ведомости показателей

 

Контрольные вопросы:

1)      Какие виды топо-геодезических работ применяются при инженерногеологических исследованиях? Как определяются их объемы?

2)      Какие показатели определяются с помощью лабораторных работ? Как рассчитывается объем лабораторных работ?

 

 

Тесты

Инженерная геология

 

1.      Транспортировка, осаждение и накопление первоначального осадка называется:

А. Генезисом;                        B. Литогенезом;                    C. Седиментогенезом; D. Катагенезом;                         E. Эпигенезом.

 

2.      Преобразование первоначального осадка в осадочную горную породу называется:

А. Эпигенезом;                     B. Гипергенезом;                              C. Генезисом; D. Литогенезом;                        E. Седиментогенезом.

 

3.      Изменение породы под действием давления, повышенных температур и химических растворов называется:

А. Генезисом;                        B. Литогенезом;                    C. Катагенезом; D. Эпигенезом;             E. Седиментогенезом.

 

4.      Образование исходного материала будущей осадочной горной породы за счет разрушения материнских пород в процессе выветривания называется:

А. Эпигенезом;                     B. Генезисом;                        C. Литогенезом; D. Гипергенезом;                      E. Седиментогенезом.

 

5.      Образование породы и все процессы приведшие ее в современное состояние называется: А. Литогенезом;                        B. Седиментогенезом;         C. Кашагенезом.; D. Эпигенезом;              E. Гипергенезом.

 

6.      Коллоидная частица завершенного состава называется:

А. Ядром;                  B. Мицеллой;                        C. Гранулой;

D. Агрегатом;                        E. Конгломератом.

 

7.      Соединение коллоидных частиц в агрегаты называется:

А. Пептизацией;                   B. Адсорбцией;                     C. Тиксотроиностью; D. Коагуляцией;                        E. Коллоидностью.

 

8.      Разрушение агрегатов коллоидных систем называется:

А. Пептизацией;                   B. Адсорбцией;                     C. Тиксотроиностью; D. Коагуляцией;                        E. Коллоидностью.

 

9.      Поглощение глинистыми грунтами веществ, находящихся в водной или газовой среде называется:

А. Пептизацией;                   B. Адсорбцией;                     C. Тиксотроиностью; D. Коагуляцией;                        E. Коллоидностью.

 

10.  Способность глинистых грунтов переходить из более твердой в легкую консистенцию под действием динамических нагрузок называется:

А. Пептизацией;                   B. Адсорбцией;                     C. Тиксотроиностью; D. Коагуляцией;                        E. Коллоидностью.

 

11.  Часть глинистой частицы, обеспечивающая коллоидные связи называется:

А. Ядро;                     B. Адсорбционный слой;                C. Диффузионный слой; D. Гранула;        E. Молекула.

 

12.  К какой группе минералов относятся галит, гипс:

А.К I;              B. Ко II;          C. К III;                      D. К IV;                      E. К I или II;

 

13.  Структуру грунта характеризуют следующие особенности:

А. Размер частиц;

B.  Форма частиц;

C.  Характер поверхности частиц;

D.  Наличие внутренней связи между частицами;             E. Все перечисленные особенности.

 

14.  Структуру песка называют:

А. Пелитовой;                       B. Псефитовой;                     C. Псаммитовой; D. Алевритовой;                        E. Алевро-нелитовой.

 

15.  Структуру крупнообломочных грунтов принято называть:

А. Пелитовой;                       B. Псефитовой;                     C. Псаммитовой; D. Алевритовой;                        E. Алевро-нелитовой.

 

16.  Грунты озерного, морского происхождения характеризуются структурой:

А. Пелитовой;                       B. Псефитовой;                     C. Псаммитовой; D. Алевритовой;                        E. Псаммо-псефитовой.

 

17.  Характерная структура для лессовых, делювиальных, пролювиальных грунтов:

А. Пелитовая;		B. Псефитовая;	C. Псаммитовая;
D. Алевритовая;		E. Псаммо-псефитовая.

 

18.  Грунты, образованные в результате смыва и переноса поверхностных отложений временными дождевыми и снеговыми потоками, называются:

А. Делювиальными;                                     B. Аллювиальными;

C. Ледникового происхождения;               D. Пролювиальными;          E. Элювиальными.

 

19. Продукты переноса и отложения наносов рекой называются: 

А. Делювиальными;             B. Аллювиальными; 

C. Ледниковыми;                  D. Пролювиальными;          E. Элювиальными.

 

20.  Грунты, образованные в результате смыва и водораздела или склона легких компонентов грунта и отложения их у подножия склона, называются

А. Делювиальными;             B. Аллювиальными;                        C. Ледниковыми; D. Пролювиальными;  E. Элювиальными.

 

21.  Барханные пески пустынь, дюнные пески побережий по генезису относятся к:

А. Озерно-болотным;                       B. Ледниковым;                    C. Эоловым;

D. Делювиальным;                           E. Коллювиальным

 

22.  Рыхлые накопления осыпей, обвалов по генезису относятся:

А. Элювиальным грунтам;                          B. Пролювиальным грунтам; C. Ледникового происхождения;        D. Эоловым грунтам;  E. Коллювиальным.

 

23.  К какой фракции следует отнести частицы диаметром 0,01 – 0,005 мм:

А. Гравий;                 B. Песчаная;              C. Пылеватая; D. Глинистая;    E. Варианты В и Г .

 

24.  К какой фракции следует отнести частицы диаметром 5 – 15 мм:

А. Гравий;                             B. Галька;                  C. Песок;

D. Пылеватые частицы;       E. Глинистые.

 

25.  К какой фракции следует отнести частицы диаметром 0,0002 мм:

А. Гравий;                             B. Песок;                   C. Пыль; D. Глина;                                    E. Варианты В и Г .

 

26.  Аллювиальные отложения обязательно имеют структуру:

А. Ипелитовую;                    B. Брекчевидную; C. Агрегативную;                     D. Конгломератовидную;  E. Любую из перечисленных.

 

27.  В присутствии какой воды глинистые грунты имеют твердую консистенцию:

А. Подвешенной;                              B. Капиллярной;        

C. Рыхлосвязанной;                         D. Очень рыхлосвязанной;               

E. Прочносвязанной.

 

28. Наличие какой воды в грунтах способствует засолению:

А. Подвешенной;                              B. Капиллярной;        

C. Рыхлосвязанной;                         D. Очень рыхлосвязанной;               

E. Прочносвязанной.

 

29. Физические свойства какой воды значительно отличаются от обычной воды?

А. Подвешенной;                              B. Капиллярной;        

C. Рыхлосвязанной;                         D. Очень рыхлосвязанной;               

E. Прочносвязанной.

 

30.  Изменение количества какой воды ведет к необратимому изменению минерала? А. Кристаллизационной;                B. Капиллярной;       C. Рыхлосвязанной; D. Очень рыхлосвязанной;            E. Прочно связанной.

 

31.  Отношение массы грунта к занимаемому им объему называется:

А. Плотностью частиц грунта;                   B. Плотностью сухого грунта;         

C. Плотностью грунта;                                D. Пористостью;

E. Коэффициентом пористости.

 

32.  Плотность частиц 5=2,74 г/см³ характеризует :

А. Пески;                   B. Супеси;                 C. Суглинки; D. Глины;                       E. Торф.

 

33.  Отношение объема пор к объему всего грунта характеризует:

А. Плотностью частиц;                    B. Плотностью сухого грунта;         

C. Плотностью грунта;                    D. Пористостью; E. Коэффициентом пористости.

 

34. Отношение массы воды к массе сухого грунта называется:

А. Абсолютной влажностью;              B. Полной влагоемкостью;          

C. Относительной влагоемкостью;     D. Смешанной влажности;     E. Природной влажностью.

 

35. Степень подвижности глинистых частиц называется:

А. Влажностью;                    B. Пластичностью; 

C. Консистенцией;               D. Упругостью;                    E. Хрупкостью.

 

36. К водно-физическим свойствам грунтов относится:

А. Плотность;                        B. Компрессия;          

C. Водонасыщение;              D. Водоотдача;                     E. Набухание.

 

37. К водным свойствам грунтов относится:

А. Плотность;                        B. Компрессия;          

C. Водонасыщение;              D. Набухание;                       E. Пористость.

 

38. К физическим свойствам грунтов относится:

А. Степень влажности;                    B. Компрессия;          

C. Водоотдача;                                  D. Консистенция;   39. К механическим свойствам грунтов относится: А. Влажность;                       B. Компрессия;	E. Размокание.
C. Водоотдача;                      D. Размокание;             40. Глинистый грунт относится при Iр=0,16к:	E. Консистенция.
А. Супеси легкой;                 B. Суглинку легкому;
C. Глине;                               D. Суглинок тяжелый;   41. Определить название грунта при Iр=0,12: А. Супесь легкая;                 B. Суглинок легкий;	E. Песок.
C. Глине;                               D. Суглинок тяжелый;   42. Определить состояние грунта если I4=0,20: А. Полутвердое;                    B. Тугопластичное;	E. Суглинок средний.
C. Легко пластичное;           D. Текуче пластичное;   43. Определить состояние грунта если I4=0,8: А. Полутвердое;                    B. Твердое;	E. Текучее.
C. Туго пластичное;             D. Легко пластичное;   44. Усадкой называется:	E. Текуче пластичное.
А. Уменьшение объема грунта при уплотнении;

B. Уменьшение объема грунта при динамических нагрузках; 

C Уменьшение объема грунта при увлажнении;              

D.  Уменьшение объема грунта при высыхании; 

E.   Уменьшение объема грунта при встряхивании.

 

45. Максимальной водоотдачей обладают:

А. Истинные плывуны;                    B. Песок;        

C. Гравий;                                          D. Суглинок;             E. Глина.

 

46. Показателем водопроницаемости горных пород является:

А. Гидравлический градиент;                      B. Скорость движения надземных вод;          

C.  Грансостав;                        

D.  Коэффициент фильтрации;         E. Площадь сечения патока.

 

47. Уплотнение грунта под действием внешних усилий не приводящих к разрушению структуры называется:

А. Релаксацией;                                            B. Деформацией;       

C. Механической прочностью;                   D. Просадкой;           E. Ползучестью.

 

48. Уплотнение под действием внешних сил приводящих к разрушению структуры определяет:

А. Релаксацию;                                 B. Деформацию;        

C. Механическую прочность;         D. Просадку;                         E. Ползучесть.

 

49.  Модуль общей деформации измеряется в:

А. кг;              B. Т;               C. м²/с;                       D. МПА;         E. Н.

 

50.  Какие показатели относятся к прямым расчетным:

А. W;              B. e;                 C. E₀; .            D. qск;            E. -а.

 

51.  К показателям прочностных свойств грунтов относятся: А. W; l ; n; ск;                       B. G; Iр; I_L;             C. _пр, К_р , _о ;  D. Е₀; ; Еcм;                     E. С; .

 

52.  К показателям деформационных свойств грунтов относятся: А. W; l ; n; ск;                B. G; Iр; I_L.;             C. _пр, К_р , _о ;  D. Е₀; ; Еcм; Н;                E. С; .

 

53.  К критериям, определяющим устойчивость сооружений относятся:

А. Осадка, просадка, несущая способность грунтов;                   

B.   Набухание, усадка, тиксотронность грунтов; 

C.   Проницаемость, размокаемость, дисперсность грунтов;                    

D.  Вариант А и Б;                  

E.   Вариант А и В.

 

54. К механическим свойствам скальных пород относятся:

А. Коэффициент размягчения;

B.   Коэффициент Пуассона; 

C.   Коэффициент Кулона;                 

D.  Коэффициент фильтрации;                     

E.   Коэффициент водонасыщения.

 

55.       Диагностические      признаки:       темная            окраска,         гнилостный   запах, жидко-текучая консистенция, высокая пористость, наличие органических веществ – относятся к:

А. Илам;                                            B. Торфам;                C. Засоленным грунтам; 

D. Техногенным грунтам;               E. Леcсам.

 

56. Диагностические признаки: темная окраска, способность мазаться, большая влагоемкость, водоотдача, сжимаемость, содержание растительных остатков 10-60% относятся а:

А. Илам;                                            B. Торфам;                C. Засоленным грунтам; 

D. Техногенным грунтам;               E. Леcсам.

 

57. Диагностические признаки: желто-серый цвет, рыхлое сложение, значительное содержание карбонатов, сульфатов, легкая размываемость, просадочность - относятся к:

А. Илам;                                            B. Торфам;                C. Засоленным грунтам; 

D. Техногенным грунтам;               E. Леcсам.

 

58. Монолитом называется:

А. Проба грунта;

B.   Проба грунта естественной влажности и пористости;            

C.   Проба грунта с естественной влажностью и ненарушенной структуры;                 

D.  Проба грунта с естественным строением;                    

E.   Проба грунта с естественными механическими свойствами.

 

59.  Сроки хранения монолитов не превышают:

А. 2 года;                   B. 1 год ;                    C. 3 мес;  D. 1 нед;                 E. 1 день.

 

60.  Технической мелиорациией грунтов называется:

А. Искусственное изменение состава грунтов;

B. Искусственное изменение состава и свойств грунтов;           C. Естественное улучшение состава и свойств грунтов;      D. Естественное ухудшение состава и свойств грунтов;                  E. Любое применение свойств грунтов.

 

61.  К методам коренного улучшения всех физико-технических свойств грунтов относятся:

А. Силикатизация;  B. Замораживание;  C. Глинизация;           D. Цементация;                     E. Битумизация.

 

62.  К классификационным показателям относятся:

А. Влажность естественная;                       B. Коэффициент сцепления;                        

C. Угол внутреннего трения;          D. Грансостав; E. Общей деформации.

 

63. К прямым расчетным показателям относятся:

А. Естественная влажность;                        

B.  Пористость;                       

C.  Коэффициент компрессии;         D. Величина относительной просадочности; E. Степень влажности.

 

64. К косвенным расчетным показателям относятся:

А. Естественная влажность;                        B. Коэффициент сцепления;                 

C.  Степень влажности;         

D.  Величина относительной просадочности; E. Коэффициент фильтрации.

 

65. При выселении и/г элементов коэффициентной изменчивости: А. Для W; l  0,20;  B. Для Е₀; с;   0,30;.

C. Для с;  0,30;                  D. Для n; l 0,15;                 E. Для ₀  0,50.

 

66. Стратиграфо-генетическим комплексам называется г.п.:

А. Одного возраста;                                     B. Одного происхождения;              

C. Одного литологического вида;              D. Варианты А, Б;

E. Варианты Б и В.

 

67. Инженерно-геологическим видом называется г.п.:

А. С одинаковыми механическими свойствами;                          

B.  С одинаковым видом изменчивости;     

C.  С одинаковыми водно-физическими свойствами;                   

D.  Одного происхождения;              E. Одной литологии.

 

68. Частные значения показателей это:

А. Значение показателя в конкретной точке;                                            

B.   Значение показателя для какого-то слоя;                     

C.   Значение показателя для какой-то линзы;                    

D.  Значение показателя на данный момент времени;                  

E.   Значение показателя для массива г.п.;

F.    Значение показателя в момент генезиса г.п.

 

69. Нормативное значение показателя это:

А. Значение показателя в какой либо точке;                                             

B.  Значение показателя для какого-либо однородного слоя;                  

C.  Значение показателя для пород одного возраста;                    

D.  Значение показателя для пород одного генезиса;                    E. Значение показателя в данный момент времени.

 

70. За нормативное значение показателей принимается:

А. Среднее арифметическое частных значений;                                       

B.  Среднее арифметическое для всех показателей, кроме с, ;             

C.  Среднее арифметическое для всех показателей кроме Е₀, R;                        D. Среднее квадратическое отклонение;   E. Среднее медианное значение.

 

71.Косвенным расчетным показателем называется показатель предназначенный:

А. Для вычисления прямого показателя;                                       

B.   Для проверки типизации;                       

C.   Для вычисления критериев устойчивости;                   

D.  Вариант А и Б;                  

E.   Вариант Б и В.

 

72. Прямой расчетный показатель предназначен для:

А. Вычисления критериев устойчивости сооружения;                                        

B. Проверки правильности проведения типизации;                     C. Вычисление среднего квадратичного отклонения;                      

D.  Вариант А и Б;                  

E.   Вариант Б и В.

 

73. Расчетное значение показателя должно учитывать:

А. Происхождение грунтов;                                                

B.   Состояние грунтов;                      

C.   Сроки хранения и транспортировки грунтов;              

D.  Способ отбора образцов;                        

E.   Необходимый запас прочности по данному показателю.

 

74. Знак в формуле вычисления расчетного значения показателя выбирается с целью:

А. Учесть влияние окружающих условий;                                                

B. Учета возможного ухудшения свойств грунтов по данному показателю;   C. Учета возможного улучшения свойств грунта по данному показателю;                       D. Вычисление пределов изменения показателя;            E. Прогноза устойчивости сооружения.

 

75. Нормативное значение вычисляется методом наименьших квадратов для:

А. Всех показателей;                                                

B.  Показателей механических свойств;                 

C.  Деформационных показателей;              D. Прочностных показателей;                     

E. Показателей водно-физических свойств.

 

76. Критерием устойчивости сооружения является:

А. Вертикальность несущих конструкций;                                               

B.   Осадка фундамента;                     

C.   Просадка грунтов и несущая способность;                  

D.  Сейсмичность района;     

E.   Вариант А, Б;                    

F.    Вариант Б, В.

 

77. Экзогенными называются процессы происходящие:

А. На поверхности Земли;               

B.   В недрах земли;   

C.   В атмосфере;                                 

D.  Под водой;                         

E.   Во всех перечисленных областях.

 

78. Эндогенными называются процессы происходящие:

А. На поверхности Земли;               

B.   В недрах земли;   

C.   В атмосфере;                                 

D.  Под водой;                         

E.   Во всех перечисленных областях.

 

79. Инженерная геодинамика занимается:

А. Изучением и/г процессов;                       

B.  Прогнозом и/г процессов;                       

C.  Изучением возможности строительства в особых геологических условиях;          D. Изучением вопросов охраны окружающей среды;                  

E. Всеми перечисленными вопросами.

 

80. Выветриванием называется:

А. Процесс непрерывного разрушения и изменения г.п. под действием внешних факторов;

             

B.  Процесс разрушения г.п. под действием сил тяжести;                       

C.  Процесс разрушения г.п. под действием температуры;                      D. Процесс разрушения г.п. под действием сейсмических факторов;       E. Вариант Б и В.

 

81.  Продукты выветривания скальных пород не подвергшиеся транспортировке называются:

А. Аллювием;                       B. Делювием;                        C. Коллювием;                       D. Элювием;                  E. Пролювием.

 

82.  Интенсивность химического выветривания тем выше, чем:

А. Ниже температура;          B. Выше температура;         C. Ниже влажность;  D. Выше влажность;     E. Вариант А, В;                   F. Вариант Б, Г.

 

83.  Морозное выветривание относится к:

А. Физическому выветриванию;                 

B.  Химическому выветриванию; 

C.  Механическому выветриванию;            D. Биологическому выветриванию;                 

E. Биохимическому выветриванию.

 

84. Биологическое выветривание это разрушение пород в результате жизнедеятельности:

А. Растений;              B. Животных;                       C. Микроорганизмов;           

D. Вариант А, Б;       E. Вариант Б, В;        F. Вариант А, Б, В.

 

85. Меры борьбы с выветриванием:

А. Съем почвы элювия;        

B.  Экранирование грунтов от агентов выветривания;     

C.  Рыхление грунтов;          D. Вариант А, Б;                   E. Вариант Б, В;         

 

86. Какой вариант ведения строительства возможен на многолетнемерзлых грунтах?

А. Строительство без учета мерзлого состояния грунта;                        

B.  С сохранением мерзлых грунтов в период эксплуатации;     

C.  С допущением значительных деформаций грунта при отстаивании;                       D. С предварительным отстаиванием и последующей мелиорации грунтов;      E. Все перечисленные варианты. 

 

87.  Какой процесс не характерен для криолит зоны?

А. Морозное кучение;          B. Термокарст;          C. Наледи;                  D. Солифлюкция;                      E. Засоление. 

 

88.  Укажите неприемлемые мероприятия в борьбе с эоловыми процессами:

А. Полив песков вдоль сооружений;          

B.   Устройство щитовых сооружений;        

C.   Закрепление песков различными эмульсиями;                        

D.  Фитомелиорация;             

E.   Вариант А, Г.

 

89. Что из перечисленных терминов не является элементом оврага:

А. Вершина;              B. Склон;                   C. Ложе;                      

D. Устье;                    E. Базис эрозии.

 

90. Что не влияет на оврагообразование:
А. Климат;                 B. Рельеф;	C. Растительность;
D. Геолого-гидрогеологические условия;    91. Базисом эрозии реки называется:	E. Выветривание.
А. Абсолютная отметка истока реки;         B. Начало бассейна реки;                  C. Уровень устья реки;                     D. Площадь бассейна реки;             E. Площадь области питания.   92. Бар – это:

А. Бетонное сооружение перпендикулярное береговой линии;             B. Искусственное сооружение против разрушения береговой линии; 

C.  Вал, поднимающийся выше уровня воды и отделяющий от моря мелководный бассейн;

             

D.  Полого наклонная береговая линия моря;                    E. Круто наклонная береговая линия моря.

 

93. Какие факторы необходимы для формирования селевого потока:

А. Наличие рыхлого материала;                  

B. Крутые уклоны местности;    C. Интенсивные атмосферные осадки;  

D.  Вариант А, Б;                    

E.   Вариант В, Г;                    

F.    Вариант А, Б, В.

 

94. Укажите условия образования суффозии:

А. Гидравлический градиент >5;                

B.   Гидравлический градиент >3;

C.   Соотношение диаметров частиц Q min и Q max 20;             

D.  Вариант А, В;                    

E.   Вариант Б, В.        

 

95.  Поверхность, по которой происходит смещение оползня называется:

А. Базисом;    B. Базой;                    C. Плоскостью скольжения;            D. Поверхностью скольжения;                        E. Подошвой скольжения. 

 

96.  Оползни происходящие в однородных породах называются:

А. Асеквентные;                   B. Консеквентные;  D. Делянсивные;                        E. Вариант Б и В.          97. Мероприятие по борьбе с оползнями: А. Отвод поверхностных вод;                      B.   Дренаж подземных вод;               C.   Планировочные работы;              D.  Устройство подпорных стенок;	C. Инсеквентные;
E. Вариант В и Г;      .           F. Вариант А и Б;         98. Землетрясения бывают:	G. Вариант А, Б, в, Г.
А. Тектонические;               B. Вулканические;	C. Денудационные;
D. Вариант А, Б;                   E. Вариант Б, В;            99. Гипоцентром называется:	F. Вариант А, Б, В.

А. Точка, в которой возникает сейсмический толчок;                 

B.  Проекция точки в которой возникает толчок на дневную поверхность;      

C.  Точка максимальной амплитуды сейсмоволны;                      D. Точка максимального ускорения силы тяжести;                     E. Точка максимальной деформации земной поверхности.

 

100. Укажите принципы не лежащие в основе антисейсмического строительства:

А. Проведение микросейсмического районирования;                 

B.  Разработка антисейсмических конструкций сооружений ;   

C.  Фитомелиорация;             

D.  Выбор мест заложения сооружений;     E. Разработка антисейсмических фундаментов сооружения.

Ключи к вопросам

 

1	C
2	A
3	C
4	D
5	A
6	B
7	D
8	A
9	B
10	C
11	C
12	C
13	E
14	C
15	B
16	A
17	D

 

18	D
19	B
20	A
21	C
22	E
23	C
24	A
25	D
26	D
27	E
28	B
29	E
30	A
31	C
32	D
33	D
34	A
35	B
36	E
37	C
38	A
39	B
40	D
41	E
42	A
43	E
44	D
45	C
46	D
47	B
48	C
49	D
50	C
51	E
52	D
53	A
54	B
55	A
56	B
57	E
58	C
59	C
60	B
61	D
62	D
63	D
64	A
65	C
66	D
67	E
68	A
69	B
70	B
71	D
72	A
73	E
74	B
75	D
76	F
77	A
78	B
79	E
80	A
81	D
82	F
83	A
84	F
85	D
86	E
87	E
88	A
89	B
90	E
91	C
92	C
93	F
94	D
95	D
96	A
97	G
98	F
99	A
100	C

 

 

 

 

 

 

 

5. Методические указания к практическим занятиям.

Практическое занятие №1

Тема: Вычисление недостающих показателей по данным лабораторных анализов. Типизация грунтов по ГОСТу 20522.Выделение и/г элементов.

Цель: Вычислить недостающие показатели по данным лабораторных анализов.

Провести типизацию грунтов по ГОСТу 20522. Выделить и/г элементы.

Определения.

Среднее значение (выборочное) - среднеарифметическое из частных значений, образующих выборку независимых друг от друга и от пространственных координат величин.

Коэффициент вариации - мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения, выражаемая в долях единицы или процентах, вычисляется по формуле (5).

Сравнительный коэффициент вариации - мера изменчивости величины, зависящая от начала отсчета выборки, вычисляется по формуле (А.1) приложения А.

Среднеквадратическое отклонение - мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения или от функциональной зависимости, выражаемая в абсолютных единицах, вычисляется по формулам (4), (12).

Инженерно-геологический элемент (ИГЭ) - основная грунтовая единица при инженерногеологической схематизации грунтового объекта, определяемая положениями 3.4.

Расчетный грунтовый элемент (РГЭ) - основная грунтовая единица, выделяемая с учетом применяемого при проектировании грунтового объекта расчетного или экспериментального метода, определяемая положениями 3.4.

Общие положения

3.1. Статистическую обработку результатов испытаний проводят для оценки неоднородности грунтов, выделения инженерно-геологических элементов (ИГЭ) и вычисления нормативных и расчетных значений характеристик грунтов.

3.2. Неоднородность грунта оценивается с помощью коэффициента вариации характеристик грунта (5.4). Для сравнения неоднородности по разным характеристикам может применяться сравнительный коэффициент вариации, определяемый по приложению А.

3.3. Статистическую обработку проводят для частных значений характеристик грунтов или фиксируемых в отдельных испытаниях величин, которые составляют случайную выборку. При наличии закономерного изменения характеристики в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной) статистическая обработка проводится для определения параметров аналитической зависимости, аппроксимирующей опытные точки линейной или кусочно-линейной функцией.

3.4. Статистическую обработку результатов испытаний выполняют для ИГЭ или РГЭ.

За ИГЭ принимают некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида при условии, что значения характеристик грунта изменяются в пределах элемента случайно (незакономерно), либо наблюдающаяся закономерность такова, что ею можно пренебречь. В последнем случае должны выполняться требования 4.5. ИГЭ наделяют постоянными нормативными и расчетными значениями характеристик. Комплекс ИГЭ образует инженерногеологическую модель объекта.

За РГЭ принимают некоторый объем грунта не обязательно одного и того же происхождения и вида, в пределах которого нормативные и расчетные значения характеристик при проектировании грунтового объекта по условиям применяемого расчетного или экспериментального метода могут быть постоянными или закономерно изменяющимися по направлению (чаще всего по глубине). РГЭ может включать часть одного или несколько ИГЭ. Комплекс РГЭ образует расчетную геомеханическую модель объекта.

Примечание - Объем, местоположение и конфигурацию ИГЭ и РГЭ устанавливают с учетом геологических данных и сведений об объекте строительства.

3.5. Для всех характеристик грунта вычисляют нормативные, а для характеристик, используемых в расчетах, и расчетные значения.

Нормативные значения характеристик определяют как среднестатистические, получаемые осреднением их частных значений, или отвечающие осредненным по частным значениям аппроксимирующим зависимостям между измеряемыми в опытах величинами (или функционально с ними связанными величинами), или зависимостям каких-то из этих величин от координат по одному из направлений.

Расчетное значение получают делением нормативного значения на коэффициент надежности по грунту.

3.6. Коэффициент надежности по грунту должен устанавливаться с учетом изменчивости и числа определений характеристики (числа испытаний) при заданной доверительной вероятности. Примечания.

1.                  По указаниям норм проектирования различных видов сооружений при вычислении расчетного значения характеристики могут вводиться и другие коэффициенты, учитывающие влияние факторов, которые не могут быть учтены статистическим путем.

2.                  Для отдельных характеристик грунтов по указаниям норм проектирования различных видов сооружений их расчетные значения могут быть приняты равными нормативным значениям.

3.7.            Значения доверительной вероятности при вычислении расчетного значения характеристики грунта принимают в соответствии с рекомендациями норм проектирования различных видов сооружений.

3.8.            Опытные данные, для которых проводится статистическая обработка, должны быть получены единым методом испытания.

3.9.            Применяемые в настоящем стандарте методы статистической обработки используют нормальный или логарифмически нормальный закон распределения вероятностей.

3.10.        Настоящие методы применяют при числе определений характеристик грунтов или фиксируемых в опытах величин не менее шести.

4. Выделение инженерно-геологического элемента (ИГЭ) и расчетного грунтового элемента (РГЭ)

4.1. Исследуемые грунты предварительно разделяют на ИГЭ с учетом их происхождения, текстурно-структурных особенностей и вида.

Характеристики грунтов в каждом предварительно выделенном ИГЭ анализируют с целью установить и исключить значения, резко отличающиеся от большинства значений, если они вызваны ошибками в опытах или принадлежат другому ИГЭ.

4.2. Окончательное выделение ИГЭ проводят на основе оценки характера пространственной изменчивости характеристик грунтов и их коэффициента вариации, а также сравнительного коэффициента вариации. При этом необходимо установить, изменяются характеристики грунтов в пределах предварительно выделенного ИГЭ случайным образом или имеет место их закономерное изменение в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной).

Для анализа используют физические характеристики, а при достаточном количестве и механические.

Примечание - Для выделения ИГЭ наряду с физическими и механическими характеристиками грунтов могут использоваться фиксируемые в опытах величины или показатели, получаемые с помощью зондирования и других экспресс-методов.

4.3. Для оценки характера пространственной изменчивости характеристик их наносят на инженерно-геологические разрезы в точках их определения, строят графики рассеяния, а также графики зондирования. Для выявления закономерного изменения характеристик строят точечные графики изменения их значений по направлению или применяют положения 1 и 2 приложения Д.

4.4. Если установлено, что характеристики грунтов изменяются в пределах предварительно выделенного ИГЭ случайным образом, этот элемент принимают за окончательный независимо от значений коэффициента вариации (5.4) характеристик.

За единый инженерно-геологический элемент могут быть приняты грунты, представленные часто сменяющимися тонкими (менее 20 см) слоями и линзами грунтов различного вида. Слои и линзы, сложенные рыхлыми песками, глинистыми грунтами с показателем текучести более 0,75, илами, сапропелями, заторфованными грунтами и торфами, следует рассматривать как отдельные инженерно-геологические элементы независимо от их толщины.

4.5. При наличии закономерного изменения характеристик грунтов в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной) следует решить вопрос о необходимости разделения предварительно выделенного ИГЭ на два или несколько новых ИГЭ.

Дополнительное разделение ИГЭ не проводят, если выполняется условие

                                                                                                       V < V_доп,                                                                     (1)

где V - коэффициент вариации (5.4);

V_доп - допустимое значение V, принимаемое равным для физических характеристик 0,15, а для механических (см. 4.2) - 0,30.

Если коэффициенты вариации превышают указанные значения, дальнейшее разделение ИГЭ проводят так, чтобы для вновь выделенных ИГЭ выполнялось условие (1).

Разделение ИГЭ может быть проведено на основе сравнения средних значений характеристик грунта во вновь выделенных ИГЭ в соответствии с приложением Б.

4.6. При проведении дополнительного разделения первоначально выделенного ИГЭ (4.5), определяя границы вновь выделяемых ИГЭ, необходимо учитывать: - наличие тенденции к скачкообразному изменению характеристик грунтов;

-  положение уровня подземных вод;

-  наличие зон просадочных, набухающих и засоленных грунтов и грунтов с примесью органических веществ;

-  наличие в скальных грунтах зон разной степени выветрелости и разгрузки;

-  наличие в элювиальных грунтах зон разной степени выветрелости;

-  наличие зон грунтов разной консистенции;

-  наличие в вечномерзлых грунтах зон разной степени льдистости и цементации льда.

4.7.            Выделение РГЭ проводят на основе выделенных при инженерно-геологической схематизации ИГЭ применительно к конкретному методу расчета объекта (экспериментального метода) с наделением его конкретными характеристиками, необходимыми для возможности использования этого метода. При этом РГЭ в общем случае могут не совпадать с ИГЭ по одному или нескольким показателям (по форме, размерам, местоположению, характеристикам и их значениям).

В РГЭ могут быть также объединены два соседних ИГЭ, представленных грунтами разного происхождения, но одного вида, если выполняются требования приложения Б.

4.8.            При выделении РГЭ, в пределах которых значения характеристик принимаются закономерно (не скачкообразно) изменявшимися по направлению (например, по глубине) оценку этой изменчивости производят с использованием положений 1 и 2 приложения Д, а критерием возможности выделения РГЭ является условие (1), в котором коэффициент вариации вычисляется по формуле (Д.3) приложения Д. Если условие (1) не выполняется, то проводят разделение РГЭ так, чтобы выполнялось условие (1).

Сведения из теории.

Для дальнейшего выделения однородных слоев анализируется изменчивость некоторых основных показателей в плане и разрезе. В связи с чем различают закономерный и не закономерный скачкообразный типы изменчивости.

Скачкообразный незакономерный тип изменчивости – это такой тип изменчивости при котором при изменении частных значений показателей с глубиной среднее арифметическое значение остается постоянным. Такой тип изменчивости характеризует однородные по составу грунты с близкими свойствами. Получение слоев таких грунтов является конечной целью типизации.

Скачкообразная закономерная изменчивость предполагает закономерное изменение среднего значения показателя с глубиной на фоне скачкообразного изменение частного значения показателя. Такой характер изменчивости типичен для неоднородных массивов и требует продолжения процесса типизации, пока в пределах каждого из вновь полученных слоев не будет получен первый тип изменчивости.

IV. Конечным элементом типизации является инженерно-геологический элемент – слой горной породы одного и того же и/г вида, если выполняются следующие условия (ГОСТ-20522):

4.      Показатели свойств горных прод в пределах выделенного слоя изменяются незакономерно;

5.      Если в изменении показателей присутствует закономерность, то она настолько мала, что ею можно пренебречь; 6. Коэффициенты вариации (изменчивости) для W_e,e≤0.15, а для φ, C≤0.30.

 

Методика выделения инженерно-геологических элементов

Для получения расчетных значений показателей, после проведения типизации, рекомендуется обработка частных значений показателей с целью получения расчетных:

1.                  Построение графиков изменчивости частных значений показателей с глубиной. Для глинистых грунтов – WL, Wp, Ip, We, e; для песков – KH, We, e, для грубообломочных – KH, e, We заполнителя.

2.                  Вычисление статистических критериев (среднего арифметического и коэффициента вариации - Ᾱ, V).

3.                  На основании анализов статистических критериев определение нехарактерных значений показателей и исключение их из дальнейших расчетов (Ai- Ᾱ≤δсм*ν).

4.                  Вычисление нормативных значений показателей Сн, tgφн.

5.                  Вычисление поправок и получение расчетных значений показателей.

 

Пример инженерно-геологических условий участка работ.

 Задача: Пусть на берегу  р.Белая  в пределах второй надпойменной  террасы, сложенной грунтами средне четвертичного возраста  проведены инженерно-геологические  исследования, в результате которых отобраны пробы, проведена  камеральная обработка материалов, результатов лабораторных определений. Данные  лабораторных определений приведены в  таблице 3.1

3.1  Анализ ранее проведенных работ 

 На участке работ проводились поиски с помощью инженерно-геологической съемки  масштаба 1:5000. На площадку попало 12 скважин, данные  по которым приведены в таблице 3.1 Глубина   скважин до 10 м. Скважины пройдены шнековым способом, с отбором  проб нарушенной структуры м монолитов с помощью задавливающего грунтоноса. 

Данные лабораторных работ были  подтверждены опытными полевыми работами, в частности все скважины сопровождались статистическим зондированием и гамма-каротажем.    

 

3.2  Геологическое строение участка работ 

Площадка сложена одновозрастными породами аллювиально-пролювиального происхождения арQ_II ,  на исследуемую глубину (10м) представлены  однородными на внешний вид глинами до 5 м и суглинками от 5 до 10 м. 

 

Схема геологического строения участка 

 

3.3  Инженерно-геологическая характеристика участка работ 

Участок работ представляет из себя  ровную полого-наклонную площадку с абсолютными отметками 640-650 м, сложенную  глинистыми отложениями, с коэффициентом  консистенции от – 0,13 до – 0,72 , число  пластичности изменяется от 0,07 до 0,2. Уровень грунтовых вод залегает на глубине 8 м. Воды  по составу гидрокарбонатные, кальциевые. 

 

3.4  Анализ  изменчивости показателей свойств горных пород 

На основании (3, п.22) предварительное  выделение инженерно-геологических элементов  проводится по основе анализа однородности для глинистых грунтов следующих показателей, граница текучести (W_t), граница раскатывания (W_p), число пластичности (Jp) , коэффициент пористати (е), естественная влажность (We). 

В случае наличие явной закономерности в изменении данных показателей выделенные пласты делятся на два более однородных. Анализ изменчивости показателей  свойств  горных пород проводится для двух слоев – глина и суглинок. 

Далее строим графики изменчивости для первого слоя (глина) на основании  результатов таблицы 3.1. 

 

Анализируя графики изменчивости  приходим к выводу, что явной закономерности в изменении показателей не наблюдается, поэтому  согласно (3, п.22) данный слой условно  принять за инженерно-геологический элемент. 

Далее построим графики изменчивости показателей для второго слоя (суглинок) на основании результатов таблицы 3.1

 

 

Анализируя графики, приходим к выводу, что явной  закономерности нет, поэтому согласно (3, п.2.2) данный слой можно условно принять за инженерно-геологический элемент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 Результаты лабораторных работ

 

 

 

 

42

 

                                                                                                                                                                                   

3.5 Выделение инженерно-геологических элементов 

Выделение инженерно-геологических элементов  основывается по проверке правильности  выделения инженерно-геологических элементов в соответствии  с (3, п 2.5), которая предполагает:  

а) исключение нехарактерных значений  показателей Аi , которые не удовлетворяют  условно 

 

                                                                         A_i  A см                               1

б) инженерно-геологический элемент считается выделенным правильно, если одновременно выполняются следующие условия: 

- коэффициент изменчивости для e  и W_e≤0,15 - коэффициент изменчивости для c,4,E₀  0,3        2

где 

                                                              V _ ^                                                           3

A

 

                                                                                                                           4

                                                                     ссм                                                5

 

Для С и   получение нормативных значений показателей получается методом наименьших квадратов, применительно закону  Кулона. 

 

 

 

 

 

 

                       

                       

                                                                                                                                                             6

 

 

 

 

 

 

 

где i и Pi - частные значения показателей,  n- число определений согласно 3,п.3.2.. 

 

Коэффициент изменчивости для С и   вычисляется по другим формулам в соответствии с пунктом 3,п.3.3. Проводим проверку правильности выделения инженерно-геологических элементов в соответствии с 2. 

 

3.5.2 Проверка правильности выделения  инженерно-геологического элемента по We

а) для первого слоя – глины 

Данные из таблицы 3.1 переносим в таблицу 3.5.1 

 

Таблица 3.5.1 

 

Таблица вычислений среднеквадратических отклонений для влажности 

 

 

 

 

E₀ МПа 

Для вычисления нехарактерных значений  и коэффициента изменчивости V вычисляем  необходимые значения согласно формул 5 с учетом получившихся результатов в таблице 3.5.6 

 

_cm 

так как n  6, то согласно (3, таблица 1) V  2,07 , тогда  

_см  0,882,07  0,1820,178  в соответствии  с условиями 1 нехарактерных значений  модуля  общей деформации в результатах анализа нет. Определяем необходимые значения для вычисления V согласно формул 3 и 4.  



V ..........0,3  

Согласно условием 2 инженерно-геологический элемент по модулю общей деформации выделен правильно 

 

б) для второго слоя – суглинка 

Сначала определяем E_oi , для этого строим  графики компрессионных испытаний  зависимости e  f (p). Затем на наиболее крутом участке  кривых e  f (p) определяем E_oi согласно формул

9 и 10 где   для суглинка = 0,5. Данные вычисления сведены в таблицу 3.5.7.

 

Таблица 3.5.7

 Таблица вычисления модуля общей деформации  по результатам компрессионных испытаний 

 

 

 

Далее необходимо построить графики зависимости  e  ( f )p

 

По полученным графикам рассчитать следующие показатели

 

1)     e₁  0,83;          e₂  0,775   при P₁  0,1МПа;  P₂  0,2МПа 

2)      E01  E02  .........МПа	a ...............МПа1  E0 ..............МПа
3)    e1  0,848;         e2  0,805	при P1  0,1МПа;Р  0,2МПа a ................МПа1 

Е₀ ............МПа

4)    Е₀₃  Е₀₄  ............МПа

5)    e₁  0,844;        e₂  0,805   при   P₁  0,1МПа;Р 0,2МПа

 

a ..........МПа^1 

Е₀ ...........МПа

6)    e₁  0,835; e₂  0,785        при      P₁  0,1МПа;Р  0,2МПа

a ...................МПа^1 

Е₀ .....................МПа

Затем данные из таблицы 3.5.7 переносим в таблицу 3.5.8 

Таблица 3.5.8 

 

Таблица вычислений среднеквадратических отклонений  для модуля общей деформации 

Согласно условию (3, п 3.2) вычисляем E₀ по формуле 8. 

 

E₀  .............МПа 

Далее для вычисления нехарактерных значений и коэффициента изменчивости v вычисляем необходимые значения согласно формул 5 с учетом получившихся результатов в таблице 3.5.8

 

_см .............

так какn  6, то согласно (3, таблица 1)  2,07 тогда 

 

_см  0,482,07  0,99360,97  в соответствии  с условием 1 нехарактерных значений  модуля общей деформации в результатах анализа нет. Определяем необходимые значения для вычисления V согласно формул 3 и 4. 

 

.................

V ...........0,3 

Согласно условий 2 инженерно-геологический элемент по модулю общей деформации выделен правильно. 

3.5.4 Проверка правильности выделения 

                                                инженерно-геологического элемента по c             и 

 

а) для первого слоя – глины 

В начале проводим проверку на нехарактерное значение   в соответствии с формулами 1. Результаты сведены в таблицу 3.5.9

 

Таблица 3.5.9 

Оценка нехарактерных значений показателей на сдвиг 

 

Вывод: расчеты показали, что существует нехарактерное значение _i =0,07 при Pv 0,1МПа.

Данное значение исключаем из дальнейших расчетов. Для проверки правильности выделения инженерно-геологического элемента по c и  используем формулы 6 и 7 в соответствии с (3, п.3.2). Расчеты сведены в таблицу 3.5.10

 

 

Таблица 3.5.10 

Расчет C^H ,tg4^H ,V_c,V_tg

 

.............

C^H  .........МПа tg^H  ................ ......

Согласно формул 7 

...................... _c ..............

_tg4  .............

Согласно формул 7 вычисляем V_c  и  V_tg4  для данного случая:  

 

V_c .....................0,3

V_tg4 .................0,3

 

расчеты показали, что инженерно-геологический элемент (глина) по показателю с и 4 в соответствии с условием 2 выделен верно.  

 

б) для второго слоя суглинка 

В начале проводим проверку на нехарактерное значение  в соответствии  с формулой 1. Результат сведены в таблицу 3.5.11

 

Таблица 3.5.11 

Оценка нехарактерных значений показателей на сдвиг 

 

Расчеты показали, что нехарактерных значений  нет. Для проверки правильности выделения  инженерно-геологического элемента по с и 4 используем формулы 6 и 7 в соответствии с (3 п. 3.2). Расчет сведены в таблицу 3.5.12

 

Таблица 3.5.12 

Расчет C^H ,tg4^H ,V_c,V_tg

 

 .......

C^H ..................МПа tg^H ..................... .........

Согласно формул 7. 

 

_..............

_c ............... _tg4 .............

V_c .............0,3

V_tg4 ...........0,3

 

 

Согласно условиям 2 инженерно-геологический элемент по си 4 выделен верно. 

 

Расчеты показали, что инженерно-геологические элементы (глина и суглинок) в соответствии с

(3 п 2.5) Выделены по всем показателям правильно.

 

Практическое занятие №2

Тема: Вычисление расчетных значений показателей.

Для получения расчетных значений показателей необходимо к нормативному значению ввести поправки, учитывающие ухудшение свойств показателей с течением времени. Для этого нормативное значение искусственно уменьшают или увеличивают, т.е. изменяют так, чтобы величина показателя ухудшала свойства грунта по данному показателю.

По ГОСТу-20522 расчетное значение показателя определяется по формуле: А= Ᾱ(1±ρ)

Где ρ – показатель точности оценки среднего арифметического ρ=Vtα, для φиC ρ=Vtα/√ n

где V – коэффициент вариации n – количество проб

tα – коэффициент, взятый по таблице №2 ГОСТа 20522 в зависимости от уровня доверительной вероятности α и числа степеней свободы К

К=n-1 для φиC

К=n-2 для других показателей.

α – показывает степень достоверности при замене нормативного значения на расчетное, что в свою очередь определяется стадией проектирования и важность проектируемого объекта.

 

Получение прямых расчетных показателей в расчетном виде 

 

В соответствии  с (3, п 3.5) расчетное значение определяется по формуле 

                                                                A  ^AH  A^H 1 p                      11

Кг

Знак p принимается таким, чтобы  обеспечивалось большая надежность данного расчета  основания или фундамента, т.е для получения запаса  прочности по данному показателю.

Нужно  выбирать знак, ухудшающий свойства грунта  поэтому показателю. 

В соответствии с (3, п 3.6) показатель  точности оценки среднего значения характеристики  вычисляют, используя метод доверительного интервала по формулам: 

-  для с и 4        P=t£V

t£V

-  для прочих    P=                                          12

где t£ - коэффициент, применяемый по (3, таблицы 2) к – число степеней свободы к=n 2- для вычисления значений с и 4, 

к=n1- для вычисления значений прочих характеристики                                13

 

3.6.1 Определяем расчетное значение объемной массы Р0

а) для первого слоя – глины 

Для этого необходимо определить коэффициент изменчивости V по формуле 3. Расчеты

сведены в таблицу 3.6.1

 

Согласно условию (3, п 3.2) вычисляем по формуле 8. P₀

 

P₀ ............_г/см³

вычисляем .............

V ............

Затем вычисляем по формуле 11 расчетное значение P₀ , но прежде необходимо  определить P согласно формуле 12.

tlV

P , где V =0,02, n=6

по (3, табл.2, прилож.1) в зависимости от заданной доверительной вероятности £=0,95 вычисляем t₂. Для этого определяет согласно формулы 13 недостающую величину числа степеней свободы: k  n1 5 t₂  2,01 

p ............

P₀  P^H (1 p) 

Согласно условию (3, п 3.2) P₀  P^H 

P₀ ..............г\см³ 

В формуле выбираем знак «-», так как если  увеличивать плотность грунта, то это улучшает его строительные свойства, поэтому мы  выбираем «-», то мы автоматически ухудшаем свойства группа, что обеспечивает большую надежность данного расче6та основания (запас прочности). 

 

б) для второго слоя – суглинка 

Для этого необходимо определить коэффициент изменчивости V по формуле 3. Расчет сведены в таблицу 3.6.2 

Расчет 3.6.2 

 

 

.......

V ..............

Затем вычисляем по формуле 11 расчетное значение Р0, но прежде необходимо определить р согласно формуле 12 

tlV

P   где V  0,06     n  6

по (3 табл.2 прилож.1) в зависимости  от заданной доверительной вероятности £=0,95 вычисляем t£. Для этого определяем согласно формуле 13 недостаточную величину числа степеней свободы  k  n1 5 tl  2,01

P .............

p₀  P^H (1 p)

где P₀  P^H согласно условию (3, п 3.2)

P₀ .............._г/см³

В формуле выбираем знак минус, так как это увеличивает запас прочности, то есть обеспечивает большую надежность данного расчета основания, так как уменьшение объемной массы ведет к  ухудшению строительных характеристик группа.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6.2 Определение расчетного значения E₀ 

а) для первого слоя-глины 

Коэффициент изменчивости для E₀ согласно п 3.5.3 (а) равен 0,11. По формуле 11 вычисляем расчетное значение E₀ . Для этого определяем необходимые недостающие величины, то есть определяем показатель точности оценки  среднего  значения характеристики:  

tlV

                                                                                                      P  

Vn

Согласно (3, табл. 2, прилож. 1)    t l=2,01 =           

P  2,010,11  0,09

Е_о  Е_о^н 1 р, где Е_о  Е_о^н согласно [3, п. 3.2.] Е_о  0,884(10,09)  0,85Мna

В формуле выбираем знак « - », т.к. это увеличивает запас прочности, т.к. увеличению строительных характеристик, для достижения этого мы автоматически ухудшаем их. б). для второго слоя – суглинка 

            Согласно п.3.5.3. (б) коэффициент изменчивости для Е_о = 0,25              По формуле 11 вычисляем расчетное значение Е_о.

             Для того определяем необходимые величины, т.е. 

tV



Согласно [3, табл. 2, прилож 1] t = 2.01

2,01*0,25

 0,21

                                                              

E_o  E_о^н *1 р,

где Е_о  Е_он согласно [ 5, п. 3.2] =>

Е_о = 2,91(1-0,21) = 1,65 МПа

 В формуле выбираем знак« - », т.к. если увеличить модуль общей деформации, то это улучшает строительные характеристики грунта, поэтому если мы выбираем «-», то мы автоматически ухудшаем свойства грунта, что обеспечивает большую надежность данного расчета основания.

3.6.3. Определяем расчетное значение для с и

а). для перового слоя глины согласно п. 3.5.4. (а) V для С = 0,088

                                                                                                    Vtgφ= 0,027

 Для того, чтобы вычислить расчетное значение  с и φ по формулам 11 необходимо определить показатели точности оценки среднего значения характеристики .

             Для с  и согласно формул 12 он равен  tV

              Согласно числу степеней свободы к = n-2 = 4 и доверительной вероятности  0,95 по

[3, табл.2] определяем t t = 2,13 =>

Для с: ρ = 2,13 * 0,088 = 0,187

Для tgφ : ρ = 2,13*0,27 = 0.058

            Исходя из полученных данных вычисляем расчетные значения с и tgφ 

С = С^н (1± ρ), tgφ = tgφ^н (1± ρ)

С = 0,034 * (1-0,187) = 0,028

Tgφ = 0,48 (1-0,058) = 0,45, φ^н = 24^о07^/

Согласно п.3.5.4. (а) С^н = 0,034    tgφ^н = 0,45

В расчетах выбираем знак «-», т.к. это увеличивает надежность данного расчета основания, т.е. запас прочности, тем самым ухудшая строительные характеристики данного грунта.

Б). для второго слоя  - суглинка согласно п.3.5.4. (б)  Vc = 0,075         Vtgφ = 0.048

Для того, чтобы вычислить расчетное значение с и φ по формулам 11 необходимо определить показатель точности оценки среднего значения характеристики ρ. Для с и φ согласно формул 12 он равен ρ = tV .

             Согласно п.3.6. 3 (а) к = 21 и t = 2,13 =>

Для С: ρ = 2,13 * 0,0075 = 0,016

Для tφ :ρ = 2,13* 0,048 = 0,1

            Исходя из полученных данных вычисляем расчетные значения с tg и φ. Согласно п.3.5.4. (б) С^н = 0,04

                                         tgφ^н = 0,33=>

С = с^н(1± ρ) 

С = 0,04(1-0,16)=0,039 tgφ = tgφ^н (1± ρ) tgφ = 0,33(1-0,1)=0,297

 В формулах выбираем знак «» т.к. это увеличивает запас прочности, т.е. обеспечивает большую надежность данного расчета основания, т.к. уменьшение значения данного показателя ухудшает свойства группа, а увеличение – наоборот.

 

Практическое занятие №3

Тема: Расчет просадки.

Сведения из теории.

Просадочностью называется способность лёссового макропористого грунта очень быстро размокать, терять прочность и уплотняться (под нагрузкой).

В качестве примера проявления просадочности, ниже приведена схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах. Причина появления подобных трещин – утечки воды из канала и замачивание лёссового основания.

 

 

 

 

 

Схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах.

Ширина раскрытия трещин составляла 30 – 40 см, а величина просадки 0,3 – 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном – у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (то же в г. Запорожье и т.д.). 

 

Характеристика просадочности лёссовых грунтов

 

Для определения просадки лёссового грунта в лабораторных условиях проводят компрессионные испытания. Образец лёссового грунта помещают в одометр, уплотняют давлением Р1, а затем через пористый диск поршня выполняют замачивание водой. По результатам испытаний строят зависимость h=f(P) (см. схему).

 

 

Схема одометра для проведения компрессионных испытаний лёссового грунта и график компрессионной кривой лёссового грунта до и после замачивания.

 

На представленном графике обозначено:

1 – компрессионная кривая лессового грунта до замачивания; 2 - тоже после замачивания водой.

В соответствии со СНиП – коэффициент относительной просадочности определяется следующим образом:

 

,

где h – высота (см) образца природной влажности обжатого давлением Р1 равным давлению от всего сооружения и собственного веса вышележащего грунта. h^I – высота (см) того же образца грунта после пропуска через него воды при сохранении давления Р1.

H  – высота (см) того же образца грунта природной влажности, обжатого давлением равным природному.

 

Если по результатам испытаний δпр < 0,01 – то считается, что лёсс не просадочен. Если δпр > 0,01 – лёсс просадочен.

В геологических отчетах обычно приводят график δпр = f(p), или вычисленные результаты в виде таблицы (см. схему).

Зависимость коэффициента относительной просадочности от прикладываемого

 

Зависимость коэффициента относительной просадочности от прикладываемого давления. На представленном графике Рн – начальное давление, при превышении которого лёсс становится просадочным. Интервал давления 0 - Рн – лёссовый грунт не просадочен - связи прочны.

Оценка просадочности

            а). обоснование расчета

 Ранее было дано, что мощность 1 слоя глины не более 5 м. Было отмечено, что УГВ на участке находится на глубине 8 м от поверхности. Расчет характеристик просадочности будет проводится для слоя суглинков и подстилающих глин, от 0 до 8 м.  В таблице 3.11 даны результаты лабораторных определений б_пр Таблица 3.11.

            Характеристики свойств грунта для расчета просадки

Название грунта	Н	ск	уд	е		пр при Р(МПа)
					0,05	0,1	0,2	0,3
	1,265	1,75	2,70	0,65	0,0173	0,0265	0,0291	0,30622
	2,095	1,5		0,62	0,0154	0,0166	0,0238	0,0575
	2,925	1,5		0,65	0,0136	0,0193	0,0278	0,0293
	3,755	1,75		0,60	0,0288	0,0345	0,0355	0,0594
	4,585	1,5		0,60	0,0124	0,0244	0,0281	0,0468
	5,0	1,75		0,60	0,0209	0,0532	0,0573	0,0579
	5,75	1,48		0,83	0,0151	0,0252	0,0263	0,0490
	6,25	1,48		0,83	0,0274	0,0321	0,0368	0,0513
	6,75	1,46		0,86	0,0159	0,0195	0,0196	0,0391
	7,25	1,46	2,68	0,86	0,0177	0,0232	0,0291	0,0619
	7,75	1,45		0,84	0,0278	0,0341	0,0425	0,0674
	8,0	1,46		0,84	0,0216	0,0383	0,482	0,0631

             

Расчет ведется по следующей схеме:

1.  Разделим слой грунта таким образом, чтобы точка опробования находилась в середине каждого слоя и отражала бы его просадочные свойства. Здесь расчет ведется отдельно для I  и II слоя, каждый слой делится точками опробования (их в данном случае по 6) на равные отрезки. I

5м

слой мощность 5 м, тогда интервал опробования     0,83м., откладывается от отметки 5

6 проб

м. до поверхности – 6 проб. Аналогично II слой (до УГВ) от 5 до 8 м .- получается 3 м. 5м

Интервал опробования вычисляется        0,83м. Далее расчет ведется по общей схеме,

6 проб

необходимо найти природное давление в точках опробования, затем по результатам лабораторных исследований построить график пр  f pи при найденных природных давлениях Р по графикам найти ^_пр .

2.  Находим массу грунта в водонасыщенном состоянии для каждого слоя по формуле

                                     

д cк 1Реуд 

 

 

 

 

 

для первого слоя глины:

РвI 1,751 0,65  2,17г /см3

                          2,7 

РвII 1,51 0,62 1,84г /см3

                        2,7 

РIII 1,51 0,65 1,86г /см3

                         2,7                        

Рв IV 1,751 0,6  2,14г /см3

                             2,7

РвV 1,51 0,6 1,83г /см3

                         2,7

РвVI 1,751 0,6  2,14г /см3

                             2,7

для второго слоя суглинка: РвI 1,481 0,83 1,94г /см3

                         2,68

РвII 1,481 0,83 1,94г /см3