Ответы на теоретические вопросы

Вопрос №18. Общие сведения о склоновых процессах и явлениях и их влияние на строительство.

Склоновые процессы - процессы преобразования склонов совместным действием денудации и аккумуляции. Рыхлые частицы или целые блоки горных пород смещаются вниз под действием различных сил и аккумулируются в нижних частях склонов и у подножия, или этот материал уносится рекой, волнами и др.

Характер склоновых процессов зависит от пород, которыми сложен склон, от его крутизны, от климатических условий и т.д. Если подножие склона не подмывается рекой или морем, то под действием склоновых процессов склон становится более пологим.

На склонах важнейшим фактором, вызывающим перемещение продуктов выветривания и разрушение склонов, является сила тяжести. Однако в зависимости от высоты и крутизны склонов, а также от степени и характера воздействия воды гравитационные силы вызывают возникновение целого ряда процессов.

К наиболее распространенным опасным склоновым процессам следует относить оползни, обвалы, осыпи, представляющие собой смещение масс горных пород на склоне под действием собственного веса и различных воздействий (гидродинамического, вибрационного, сейсмического и др.). Под оползнями понимается движение (скольжение, вязкопластическое течение) масс пород на склоне, происходящее без потери контакта между смещающейся массой и подстилающим неподвижным массивом. Следует выделять оползни современные и древние (открытые, погребенные). Под обвалами и осыпями понимается обрушение масс горных пород на склоне (в виде крупных и мелких глыб — обвалы; щебня и дресвы — осыпи) в результате их отрыва от коренного массива. К потенциально оползнеопасным и обвало-, осыпеопасным следует относить склоны, на которых возможно развитие указанных процессов при прогнозируемом воздействии природных и (или) техногенных факторов.

Гравитационные процессы развиваются только на крутых склонах с углом наклона более 30°. Главной областью их распространения являются горы. На равнинах они встречаются там, где имеются очень крутые склоны. При обрывистых и нависающих склонах развивается процесс обваливания — внезапное обрушение громадных блоков горных пород. На склонах меньшей крутизны возникает процесс осыпания, при котором основную роль играет скатывание обломков на поверхности склона. Обвальные процессы, или горные обвалы представляют собой обрушения крупных массивов горных пород, происходящие внезапно и сопровождающиеся дроблением сорвавшейся массы при ее падении к подножию склона. При обвалах значительная доля обломков проходит часть пути в свободном падении и лишь ниже по склону основная масса обвала приобретает скользящее движение, развивая огромную скорость, достигающую 150 м/с. Трение о ложе или встреча с крупным препятствием гасит скорость, и обвальная масса останавливается. Важнейшими условиями образования обвалов являются крутизна склонов, сложная тектоника, присутствие крупных трещин, длительная подготовка склона, выражающаяся в развитии трещиноватости в скальных породах.

Во время ведения геологических работ или изысканий геологи комплексно исследуют инженерно-геологические условия площадки или трассы будущего строительства. Инженерно-геологические условия можно определить как совокупность фактической геологической обстановки на площадке или по трассе, имеющей определяющее значение для рабочего проектирования, возведения и последующей эксплуатации зданий и инженерных сооружений. Основные компоненты инженерно-геологических условий включают в себя характер пород, порядок и условия залегания и распространения напластований в земной коре, гидрогеологический режим. К ним же следует отнести современные геологические процессы, которые влияют на прочность и устойчивость пород под нагрузкой от здания или сооружения, причем как природные, так и обусловленные инженерно-хозяйственной деятельностью общества.

Все эти компоненты прямым образом влияют на выбор площадки для строительства, конструкции фундамента и самого сооружения, а также методы и технологические приемы производства строительно-монтажных работ.

Инженерно-геологические условия строительства можно определить как комплекс сведений о фактических свойствах определенного объема литосферы и идущих в ней процессах, которые учитываются при строительном проектировании, возведении и последующей эксплуатации зданий и инженерных сооружений. Инженерно-геологические условия строительства во всех случаях следует рассматривать в комплексе как взаимосвязанную и органичную систему компонентов природно-геологической и техногенной обстановки.

Вопрос №49. Общие сведения об искусственных грунтах.

В современном строительстве часто приходится возводить сооружения на сильносжимаемых и малопрочных грунтах. В ряде случаев это заставляет строителей применять специальные меры по укреплению грунтов для повышения их устойчивости и прочности. Слой грунта, созданный в результате строительной и производственной деятельности человека, а также грунт, свойства которого целенаправленно улучшены человеком, получил название искусственный грунт.

Их разделяют на грунты насыпные и улучшенные. Насыпные грунты представляют собой разного рода искусственно образованные отложения (насыпью или намывом). Они могут быть созданы специально в строительных целях (дамбы, насыпи, грунтовые подушки и пр.), либо являются следствием промышленно-производственной и культурно-бытовой деятельности человека (отвалы горнорудной промышленности, городские бытовые свалки и т. д.).

Строительные насыпи создают с заранее заданными свойствами. Их укладывают с учетом последующего использования, они однородны по составу, имеют определенную плотность. Такие грунты могут успешно использоваться как основания, например, слой уплотненного суглинка или слой из намытого песка.

Гидравлический способ укладки песков обеспечивает их высокую плотность, мало отличающуюся от природной. На таких насыпях можно возводить любые здания и сооружения. Совершенно иную картину представляют собой насыпные грунты, созданные хаотически. Это бытовые свалки и насыпи из производственных отходов. Общим для них является разнородность состава, различная плотность и зачастую недоуплотненность, водонасыщенность, большая сжимаемость и другие отрицательные качества.

Свойства таких грунтов совершенно неопределенны и могут быть установлены только в каждом конкретном случае. На грунтах бытовых свалок возводить здания обычно не представляется возможным. После многолетнего самоуплотнения успешно могут служить основанием для зданий насыпи из производственных отходов, особенно насыпи в виде отвалов пустой породы горнорудной промышленности. После 5—10 лет отсыпки они имеют уже значительное уплотнение.

На территории старых городов широко распространены так называемые культурные слои. Их накопление происходит за счет отвалов при производстве земляных работ, в процессе благоустройства территории, путем накопления строительного мусора (кирпич, камень, отходы древесины ), остатков фундаментов и т. д. Культурный слой создается не только за счет мусора и остатков фундаментов, но и привозных почв для газонов, цветников, накопления растительных остатков, пыли и ливневых наносов. Грунты культурных слоев неоднородны, имеют различную плотность, насыщенность водой, Возможность использования этих слоев как оснований зданий зависит от мощности наносов, их плотности, состава и многих других факторов.

Вопрос №64. Инженерно-геологические исследования в связи с надстройкой зданий.

Инженерно-геологические исследования производят для разработки проек­тов частичной или полной реконструкции зданий. В последнее время такие работы часто выполняют для старых районов городов в связи с увеличением этажности зданий.

Все исследовательские работы проводят в один этап, не разделяя их на рабо­ты для стадии проектного задания и рабочих чертежей. Специалисты-строители изучают консфукцию здания с целью выявления возможности надстройки допол­нительных этажей, а инженеры-геологи занимаются исследованием фунтов ос­нования. Если сохранился проект здания и материалы прежних инженерно-геологических изысканий, то объем работ может быть минимальным.

В этом случае достаточно отобрать монолиты грунта для лабораторных анализов и проверить состояние здания. Если эти материалы не сохранились, то необходимо выполнить полный объем инженерно-геологических работ

В состав полного объема инженерно-геологических исследований входит изу­чение геологических и гидрогеологических материалов по данной территории или для соседних участков, изучения геолого-литологического строения площадки, фунтовых вод, инженерно-геологических процессов и природных геологических явлений. С помощью шурфов определяют глубину заложения и состояния фунда­ментов, стен подвалов, гидроизоляцию, конструкцию дренажей и т.д.

Для решения всех геологических вопросов используют разведочные выра­ботки. Количество разведочных выработок и их глубину определяют размера­ми зданий, а также сложностью геологического строения участка. Размер зда­ния оценивают числом секций (секция - часть здания длиной не более 30 м). При 1-2 секциях бурят 4 скважины, при 3-х - 6 скважин, более 4-х - 8 скважин. Число шурфов устанавливают также количеством секций: 1 секция - 2 шурфа, 2 секции - 5, при 3 секциях - 7, более 3-10 шурфов. Указанное количество выработок может быть уменьшено для участков с простым геологическим строением. Глубину скважины (л) определяют по формуле

Л = ХД + КЯ + с, (10.1)

где hi - глубина заложения фундамента, м;

К - глубина активной зоны основа­ния, м;

В - максимальная ширина подошвы фундамента, м;

с - постоянная ве­личина, равная для зданий до 3-х этажей -2 м, свыше 3-х этажей - 3 м.

Рис. 64.1. Расположение шурфа по отношению к фундаменту: 1 - шурф; 2 - фундамент; 3 - место отбора монолита.

Буровые скважины располагают вокруг здания, а шурфы по характерным его сечениям - около фундаментов. Глубина шурфов должна быть ниже по­дошвы фундаментов (рис. 64.1).

Образцы фунтов для лабораторных исследований получают из скважин и шур­фов. Монолиты отбирают с глубины зало­жения фундаментов и ниже через каждые полметра проходки и в зависимости от смены слоя грунта до нижней границы активной зоны основания.

При оценке фунтов, как основания, следует помнить, что под воздействием веса здания грунты уже в какой-то мере уплотнены и приобрели повышенную несущую способность . Такое состояние грунты приобретают для песков через 1 год после окончания строительства, для супесей и суглинков - через 1,5-2,0 года, а для глин - через 2-3 года. Вывод о том, что грунты уже имеют повы­шенную несущую способность, получают на основе сравнения характеристик образцов грунтов, взятых под подошвой фундамента и вне контура здания.

Удовлетворительное состояние здания и необходимая уплотненность грун­тов позволяют произвести надстройку здания без уширения существующих фундаментов. Это значит, что на грунты основания можно допустить увеличе-, ние давления по отношению к фактическому на 25-35%, а при особо благо­приятных условиях даже на 45-50%.

Все исследования, выполненные в связи с надстройкой зданий, оформляются в виде инженерно-геологического заключения, которое дает возможность проводить проектные работы.