5. Отличия напорных и безнапорных водоносных горизонтов.

Различают напорные и безнапорные водоносные горизонты. Безнапорные не имеют перекрывающих непроницаемых горных пород, в следствии чего питание атмосферными осадками происходит по всей площади их распространения и подземные воды испытывают только атмосферное давление.

Напорные водоносные горизонты, наоборот, перекрыты труднопроницаемыми горными породами и поэтому характеризуются давлениями, превышающими атмосферное. Питание этих горизонтов атмосферными осадками может осуществляться только на отдельных участках, где отсутствуют перекрывающие слабопроницаемые породы. Часто напорные водоносные горизонты могут переходить в безнапорные, и наоборот.

6. Способы технической мелиорации грунтов.

Техническая мелиорация – это раздел современной инженерной геологии занимающийся разработкой теории и методов искусственного улучшения свойств пород применительно к различным типам пород и с учётом вида строительства.

Основной проблемой технической мелиорации грунтов является разработка научно обоснованных методов прогноза и регулирования изменения состава, состояния и свойств пород, происходящих в результате искусственного на них воздействия с целью предотвращения проявлений нежелательных инженерно-геологических процессов. В настоящее время выделяется 2 группы методов:

I) Инженерно – строительные (конструктивные). К конструктивным методам относятся методы, которые направлены на улучшение работы грунтов, используемых в качестве основания, материала для сооружений, на увеличении безопасности эксплуатации сооружений, возводимых в сложных ИГ условиях.

II) Инженерно-геологические. Включают методы позволяющие улучшить физико – механические свойства грунтов. Методы, улучшающие свойства грунтов путём уплотнения и сопровождаемыенарушением их природного строения называются физическими. К ним относят различные виды механического уплотнения (поверхностное, глубинное) песчаных, глинистых, лёссовых грунтов, а также (искусственное) обезвоживание пород. Наряду с физическими, существуют методы, позволяющие повысить прочность грунтов, уменьшить их сжимаемость за счёт увеличения сцепления между частицами. Эти методы называются химическими. К ним относятся инъекционное закрепление грунтов и тампонажное закрепление скальных трещиноватых пород.

I) Инженерно – строительные (конструктивные) методы. К ним относятся:

1) Устройство грунтовых подушек. При действии на грунт внешней нагрузки наибольшие напряжения возникают непосредственно под подошвой фундамента. Возникают зоны уплотнения и сдвига. Размеры этих зон зависят от прочности грунтов, их сопротивления сдвигу. Улучшить работу грунтов в основании фундаментов можно путём замены слабого грунта слабосжимаемым с относительно высоким сопротивлением к сдвигу. Примером такого решения является устройство под фундаментом грунтовых подушек (из песка, гравия, шлака, щебня и др.). В результате осуществления данного мероприятия можно значительно уменьшить величину осадки, повысить устойчивость фундамента, уменьшить глубину заложения фундамента, повысить прочность подстилающих водонасыщенных глинистых грунтов за счёт дренирования воды в песчаную подушку.

2) Устройство шунтового ограждения. Предусматривается с целью исключить возможность выпора грунта из под фундамента в стороны. Для этого через толщу слабого грунта в относительно прочный забивается шунт с заделкой его в фундамент, под которым устраивают дренирующую песчаную подсыпку.

3) Создание боковых пригрузок. Предусматривается с целью исключить возможность выпора грунта из под фундамента сооружения, в пределах возможной призмы выпирания укладывают пригрузку.

4) Армирование грунта. Предусматривается с целью исключить возможность выпора грунта из под фундамента сооружения, путём армирования нижних слоёв насыпи стальными стержнями или укладкой в основание технической негниющей ткани. Данный способ применяется для повышения устойчивости подпорных стенок.

II) Инженерно – геологические методы.

Физические методы.

1) Поверхностное уплотнение. Применяется для увеличения несущей способности грунта естественного сложения. Производится поверхностное уплотнение укаткой тяжёлыми кадками или кулачковыми катцами, а так же различного рода трамбовками.

2) Глубинное уплотнение грунтов. Может осуществляться путём воздействия динамическими нагрузками, с помощью грунтовых свай, статических нагрузок и энергии взрывов.

Химические методы

1) Термическое закрепление грунтов. Применяется для уплотнения лёссовых грунтов, характеризующихся высокой макропористостью и низкой естественной влажностью. Сущность термического метода заключается в увеличении структурных связей в грунте под влиянием высоких температур.

2) Силикатизация грунтов. В настоящее время в строительной практике применяется 2 метода:

а) Двухрастворный метод. Применяется для закрепления песков крупных, средней крупности с Kф от 2 до 80 м/сут. Сущность метода заключается в том, что грунт под давлением через инъекторы нагнетается 2 разных химических вещества. В результате взаимодействия жидкого стекла и CaCl₂ , образуется вяжущий гель. Происходит уплотнение грунта.

б) Однорастворный метод. Применяется для закрепления лёссовых пород характеризующимися просадочными свойствами. В грунт нагнетается один раствор силиката натрия, которой взаимодействует с солями содержащимися в грунте, в результате образуется вязкий гель и грунт уплотняется.

3) Цементация. Метод заключается в нагнетании под большим давлением цементной суспензии в породы, обладающих большой водопроницаемостью. К этой категории пород относятся трещиноватые скальные породы, рыхлые, среднезернистые, крупнозернистые пески, песчано – гравийные, галечниковые и гравийные отложения.

4) Глинизация. Применяется для снижения водопроницаемости пород и заключается в том, что через систему скважин нагнетается глинистый раствор. Глинизация применяется в случаях когда цементация не эффективна.

5) Битумизация. Применяется для снижения водопроницаемости гравийно – галечниковых отложений с Kф = 60 м²/сут и более, а также трещиноватых и кавернозных пород при ширине раскрытия трещин до 1мм. Горячая битумизация применяется для снижения водопроницаемости трещиноватых пород. Холодная битумизация применяется для снижения водопроницаемости песков при возведении противофильтрационных завес и ограждений.

6) Смолизация. В результате нагнетагия в грунт раствора той или иной смолы, он твердеет, превращаясь в достаточно твёрдое тело.

7) Электрохимическое закрепление грунтов. Применяется для закрепления водонасыщенных глинистых грунтов. Производится длительный электроосмос, при этом через систему проводящих инъекторов – электродов в грунт нагнетаются водные растворы неорганических веществ (#CaCl₂) , смесь солей и жидкое стекло. Под воздействием электротока активно происходят процессы ионного обмена в грунтах, происходит их химическое закрепление.

8) Искусственное замораживание. Производится с помощью специальных веществ – хладоносителей, пропускаемых через систему труб, помещённых в скважины. Температура охлаждения породы может достигать -35⁰С. В результате охлаждения замерзает не только вся свободная вода, но и связная. Образующийся лёд цементирует породы.