36. Инженерно – геологические изыскания для строительства зданий и сооружений.

Инженерно-геологические изыскания – комплекс работ, проводимых с целью изучения грунтов и грунтовых вод, оценки и прогнозирования влияния проектируемых зданий и сооружений на геологическую среду. Инженерно-геологические изыскания – сбор и изучение архивных материалов, бурение разведочных скважин, испытания грунтов статическим зондированием, штампами, прессиометром, лабораторные определения свойств грунтов и подземных вод, составление Технических отчетов (Заключений) по результатам геологических работ.

В состав инженерно-геологических изысканий входят: 

• сбор и обработка архивных материалов по ранее проведенным геологическим изысканиям;

• рекогносцировочное обследование участка изысканий;

• бурение инженерно-геологических скважин, проходка разведочных шурфов;

• различные виды геофизических исследований;

• полевые исследования грунтов - статическое зондирование, штамповые и прессиометрические испытания;

• гидрогеологические исследования, откачки, наливы, режимные наблюдения;

• лабораторные определения свойств грунтов и подземных вод;

• камеральная обработка материалов;

• прогнозирование изменений инженерно-геологических условий;

• оценка геологических рисков и опасности инженерно-геологических процессов;

• составление технического отчета.

Необходимость выполнения отдельных видов инженерно-геологических работ устанавливается в программе инженерных изысканий на основе технического задания заказчика и с учетом стадийности проектирования, сложности инженерно-геологических условий, уровня ответственности проектируемых зданий и сооружений.

37. Инженерно – геологические карты и разрезы.

При проектировании и возведении строительных объектов промышленного и гражданского назначения, строительстве автомобильных дорог и других инженерных сооружений широко используется геологические карты, представляющие собой уменьшенную в определенном масштабе проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость.

Основное назначение геологической карты заключается в том, чтобы отразить объективную картину распространения горных пород и условий их залегания на конкретной территории.

Наибольший практический интерес для строителей представляет инженерно-геологические и гидрогеологические карты, по которым оценивают условия устойчивости строительной площадки, трасс, дорог, трубопроводов, решают вопросы о месте размещения сооружений и их конструкций, способах производства земляных работ.

В зависимости от масштаба карты подразделяют на следующие виды:

• обзорные (1:1500000 и мельче),

• мелкомасштабные (1:1000000 и мельче),

• среднемасштабные (1:100000 – 1:200000),

• крупномасштабные (1:25000 – 1:50000),

• детальные (1:10000 и крупнее).

Геологический разрез отображает строение земной коры в вертикальном ее сечении. Геологический разрез в одной точке называют геологической колонкой, геологический разрез в пространстве по определенной линии – геологическим профилем.

На геологическом разрезе показывают возраст, условие залегания и состав горных пород, а также мощность пластов и гидрогеологические условия. Если кроме этого на разрезе отображены еще и физико-геологические явления и выделены инженерно-геологические элементы, то разрез называют инженерно-топографическим.

Построение геологических разрезов основано на использовании следующих материалов:

послойного описания естественных обнажений горных пород;послойного описания горных пород, вскрытых скважинами, колодцами, шурфами, расчистками. материалов геологических карт.

Геологические разрезы можно составить в любом направлении, но наиболее ясное и правильное представление о геологическом строении дают разрезы “в крест” простирания пород. Они показывают истинные углы падения пластов и называются нормальными разрезами.

Разрезы составляются в определенном масштабе. Обычно вертикальный масштаб берут крупнее горизонтального (в два, три, пять и десять раз).

При выборе величины и соотношения масштабов необходимо стремиться к получению наиболее наглядного чертежа приемлемых размеров и к сохранению правдоподобных соотношений изображения в нем элементов.

38. Общая характеристика и подразделение искусственных грунтов

При проведении различных горных и строительных работ человек внедряется в глубь земной коры, производя прямо и косвенно изменения горных пород. Человек дробит породы и перемещает их на различные расстояния, создавая по существу новые специфические образования, резко отличающиеся по своим свойствам от коренных отложений. Эти новые образования получили название искусственных грунтов. Впервые термин «искусственные грунты» был применен неизвестным автором в 1861 г. в статье «О возведении зданий», опубликованной в журнале «Строитель, механик и технолог». В этой статье указывалось, что искусственный грунт «получается: 1) посредством уплотнения грунта, 2) посредством замены поверхностного слоя слабого грунта на некоторую толщину плотным, несжимаемым материалом».

В настоящее время под искусственными грунтами понимают горные породы и почвы, которые сознательно переделаны человеком при решении различных инженерных задач или подверглись переработке в результате производственной или хозяйственной деятельности людей. Инженерно-геологические свойства искусственных грунтов определяются составом материнской породы и характером воздействия на нее человека. По петрографическому составу искусственные грунты могут быть самыми различными. По процессам своего образования они могут быть подразделены на две подгруппы.

Первая подгруппа объединяет искусственные грунты, которые образуются тогда, когда человек не ставит перед собой специальной задачи по их созданию. К ней относятся: культурный слой, возникающий на территории населенных пунктов, насыпные и наносные грунты, которые создаются человеком при определенных видах его производственной деятельности, но без цели улучшения горных пород, без задачи совершенствования их инженерно-геологических свойств. К этой же подгруппе искусственных грунтов следует отнести те горные породы, у которых инженерно-геологические свойства ухудшались в результате воздействия на них человека. Первая подгруппа искусственных грунтов объединяет горные породы и почвы, изменившиеся и возникшие под влиянием производственной и хозяйственной деятельности людей, не ставящих перед собой задачу искусственного улучшения их инженерно-геологических свойств.

Вторая подгруппа искусственных грунтов объединяет горные породы и почвы, сознательно измененные человеком с целью улучшения их инженерно-геологических свойств. Это — улучшенные грунты.

39. Физические и физико-механические свойства. 

К физическим свойствам почвы относятся плотность, плотность твердой фазы почвы, скважность, а также водные, воздушные и тепловые свойства.  Плотность почвы - масса единицы объема (1 см куб) сухой почвы в ее естественном состоянии. Плотность пахотного слоя  грубозернистой песчаной почвы 1,8; подзолистой суглинистой 1,2; типичного чернозема 1,0. Исходя из плотности почвы, вычисляют массу пахотного слоя на 1 га. Для подзолистых суглинков он бу­дет 2,5—3 тыс. т (при глубине 20 см). Величина плотности определяется плотностью твердой фазы почвы и зависит от ее зональных особенностей. Плотность твердой фазы почвы - отношение массы твердой фазы (почвенных частиц) к массе того же объема воды при 4° С. Наибольшую плотность твердой фазы имеет минераль­ная почва, например песчаная с высоким содержанием кварца (2,65), у перегноя и торфа 1,6, поэтому почвы с большим количе­ством гумуса отличаются меньшей плотностью твердой фазы (так у мощного чернозема она 2,37). Пористость, или скважность. Почва состоит из твердой фазы (почвенных комочков) и промежутков между ними, или пор. Общий объем пор в процентах по отношению ко всему объ­ему почвы называется пористостью, или скважностью, почвы. По­ры могут быть заняты водой или воздухом. Наиболее благоприя­тен в агрономическом отношении такой объем, при котором поры почвы заняты водой примерно наполовину. Скважность различают капиллярную (объем промежутков капиллярного сечения), некапиллярную (промежутки более широ­кие, чем капилляры) иобщую. Последняя в пахотном слое состав­ляет около 50%. Физико-механические свойства почвы: связность, пластичность, .липкость, набухание и усадка имеют значение при механической обработке, так как от них зависит удельное сопротивление почвы орудиям обработки. Для агрономической характеристики состояния почвы приме­няется термин спелость почвы. Под спелостью почвы понимают ее пригодность для механической обработки. Она зависит от состояния влажности, связности, пластичности, липкости. Спелая почва легко обрабатывается орудиями, не прилипает к ним, не мажется, не образует глыб, а крошится при обработ­ке на мелкие комки. Неблагоприятное сочетание перечисленных физических свойств почвы может привести к образованию почвенной корки, ухудшаю­щей условия жизни растений. В результате систематического уплотнения почвы плугом при вспашке на одну и ту же глубину в верхней части подпахотного слоя образуется плотная прослойка почвы, так называемая плужная подошва. Для предупреждения ее возникновения следует па­хать поля на разную глубину и в разных направлениях.

40. Водно - физические свойства почв Почва как многофазная , полидисперсная система способна поглощать и удерживать воду. В ней всегда находиться определенное  количество влаги. Содержание влаги в процентах к массе сухой почвы характеризуется влажностью почвы. Вода поступает в почву в виде атомосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении. Главным источником воды в неорошаемом земледелии являются атмосферные осадки. Почвенная вода – жизненная основа растений, почвенной фауны и микрофлоры, получающих воду главным образом из почвы. Растения расходуют воду в огромном количестве. От содержания воды в почве зависят интенсивность  протекающих в ней  биологических, химических и физико-химических процессов, передвижение веществ в почве, водно-воздушный, питательный и тепловой режимы, ее физико-механические свойства, то есть важнейшие показатели почвенного плодородия. Следовательно, почвенная вода оказывает прямое и косвенное влияние на развитие растений. Вода в почве может находиться во всех трех состояниях: твердом, жидком и парообразном. Парообразная вода содержится в почвенном воздухе в парах, свободных  от воды. Пары воды поступают в почву из атмосферы и постепенно образуются в почве при  испарении жидкой воды и льда. Они перемещаются по профилю почвы и в атмосферу с током почвенного воздуха и диффузионно в соответствии с градиентом давления пара . Твердая вода –лед – потенциальный источик жидкой и парообразной воды. Эту воду непосредственно не используют растения, хотя она  и может служить резервом доступной влаги. Относительную влажность почвы, свойственную определенным категориям и формам влаги, называют почвенно-гидрологической константой. С агрономической точки зрения почвенно-гидро-литические константы выражают степень доступности растениям почвенной влаги, состояние водного режима почвы. Различают следующие почвенно-гидрологические константы: 1.Максимальная    адсорбционная    влагоемкость    (МАВ)влажность   почвы,   соответствующая   наибольшему   содержанию недоступной растениям прочносвязанной влаги. 2.Максимальная  гигроскопичность   (МГ) — влажность  поч­вы, соответствующая количеству воды, которое почва может сор­бировать  из  воздуха,  полностью насыщенного водяным  паром. Влага, соответствующая МГ,  полностью недоступна  растениям. 3.Влажность  устойчивого  завядания  растений   (ВЗ),   соот­ветствующая содержанию в почве воды,  при котором растения обнаруживают признаки завядания, не проходящие при помеще­нии растений в насыщенную водяным паром атмосферу. Влажность  завядания  соответствует  влажности  почвы,  когда   влагаиз  недоступного  для  растений  состояния   переходит   в  доступ­ное (нижний предел доступности почвенной влаги). ВЗ=МГ*1,5 4.Наименьшая  (полевая)  влагоемкость почвы  (НВ) — соот­ветствует   капиллярно-подвешенному   насыщению   почвы   водой, когда последняя максимально доступна растениям. Она зависит от гранулометрического состава, структурного состояния, плотности. 5.        Полная   влагоемкость   (ПВ) — соответствует   такому                 со­держанию влаги в почве,  когда  все ее  поры  насыщены водой. Способность почвы  к устойчивому обеспечению растений водой зависит от агрофизических факторов плодородия. Конкретно действие агрофизических факторов по отношению к воде проявляется через водные свойства почвы:  влагоемкость, водопроницаемость и водоподъемная способность Водопроницаемость – это способность почв и грунтов впитывать и пропускать  через себя воду, поступающую с поверхности. Влагоемкостью почвы называют способность ее удерживать воду. Водоподъемная способность – свойство почвы вызывать восходящие передвижение влаги в ней за счет капиллярных сил.

41. ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ Почвенным профилем называется определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов в пределах почвенного индивидуума, специфическая для каждого типа почвообразования. Профиль почвы характеризует изменение ее свойств по вертикали, связанное с воздействием почвообразовательного процесса на материнскую горную породу Наблюдается закономерное, зависящее от типа почвообразования изменение гранулометрического, минералогического, химического состава, физических, химических и биологических свойств почвенного тела от поверхности почвы вглубь до незатронутой почвообразованием материнской породы Это изменение может быть постепенным, что отражается плавным ходом соответствующих кривых на графиках распределения, характеризующих те или иные параметры почвы, например содержание гумуса, илистых частиц, полуторных оксидов. С другой стороны, кривые могут иметь ряд минимумов и максимумов, что отражает горизонты выноса и аккумуляции тех или иных веществ, резкие различия в составе и свойствах горизонтов профиля.  Главные факторы образования почвенного профиля, т. е. дифференциации исходной почвообразующей породы на генетические горизонты, — это, во-первых, вертикальные потоки вещества и энергии (нисходящие или восходящие в зависимости от типа почвообразования и его годовой, сезонной или многолетней цикличности) и, во-вторых, вертикальное распределение живого вещества (корневые системы растений, микроорганизмы, почвообитающие животные). Строение почвенного профиля, т. е. характер и последовательность составляющих его генетических горизонтов, специфично для каждого типа почвы и служит его основной диагностической характеристикой. При этом имеется в виду, что все горизонты в профиле взаимно связаны и обусловлены.  И хотя в разных типах почв отдельные горизонты могут иметь близкие признаки и свойства и быть аналогичными или однотипными в генетическом плане, как, например, гумусовый или глеевый горизонты в разных почвах, тем не менее для каждой конкретной почвы всегда имеется комплекс взаимосвязанных горизонтов, составляющих ее характерный профиль, а не их простая сумма. Генетическая целостность, единство почвенного профиля — основное свойство почвенного тела, почвы как таковой, формирующейся в процессе почвообразования из исходной материнской породы как единое целое и развивающейся во времени в единстве составляющих ее генетических горизонтов.