
- •Вопрос 1. Предмет инженерной геологии. Основные сведения о Земле.
- •Вопрос 3. Породообразующие минералы. Типы классификаций. Виды минеральных агрегатов. Основные свойства минералов: форма кристаллов, цвет, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость по Моосу.
- •Вопрос 4. Классификация минералов по химическому составу. Оксиды, гидрооксиды, карбонаты. Строительная оценка минералов.
- •Классификация минералов по химическому составу. Сульфаты, галоиды, силикаты и алюмосиликаты. Строительная оценка минералов.
- •Магматические горные породы. Интрузивные и эффузивные магматические горные породы.
- •Типы структур и текстур. Классификация магматических горных пород.
- •Виды и свойства интрузивных магматических горных пород при изменении содержания SiO2.
- •9. Виды и свойства эффузивных магматических горных пород при изменении содержания SiO2.
- •10. Формы залегания интрузивных магматических тел. Блоки и отдельности. Строительная оценка интрузивных магматических горных пород.
- •11. Формы залегания эффузивных магматических тел. Предел прочности на одноосное сжатие и коэффициент выветрелости магматических горных пород. Строительная оценка эффузивных магматических пород.
- •12. Пирокластические магматические горные породы. Основные виды и их свойства.
- •13. Виды выветривания: физическое, химическое, биологическое. Природные факторы, способствующие выветриванию.
- •14. Осадочные горные породы. Обломочные осадочные горные породы. Классификация. Вода в обломочных породах.
- •Классификация по гранулометрическому (зерновому) составу
- •15. Законы движения воды в обломочных осадочных горных породах. Гидравлический градиент. Закон Дарси.
- •16. Гистограммы и кумулятивные кривые для обломочных пород. Коэффициенты неоднородности и формы обломков.
- •21. Глинистые осадочные горные породы. Классификация по содержанию глинистых частиц. Характерные влажности, число пластичности, показатель текучести. Виды консистенции.
- •22. Вода в глинистых осадочных горных породах. Свободная и связанная вода. Начальный гидравлический градиент. Электроосмос.
- •23. Свойства пластичных глинистых пород: тиксотропия, ползучесть, релаксация напряжений. Учет свойств глинистых пород в строительстве.
- •24. Отбор и анализ проб нескальных горных пород. Полевая лаборатория Литвинова.
- •29 Тектонические дислокационные процессы. Платформы. Виды разрывных дислокаций, их влияние на условия строительства.
- •30 Метаморфизм. Виды метаморфизма и метаморфических горных пород. Строительная оценка.
- •31 Региональный и контактовый метаморфизм. Виды исходных и соответствующих метаморфических пород.
- •32 Изохимический и метасоматический метаморфизм. Виды исходных и соответствующих метаморфических пород.
- •Денудационные процессы. Геологическая работа ветра. Формы рельефа. Виды отложений. Лессы.
- •Геологическая работа болот. Виды болот и болотных отложений. Зольность и степень разложения торфа. Полевое определение прочности торфа.
- •Особые геологические условия. Сейсмические явления. Виды сейсмических волн. Магнитуда, сейсмическое ускорение, коэффициент сейсмичности, инерционная сила. Опасные факторы при землетрясениях.
- •Просадочные явления. Лёссы. Борьба с просадочностью.
- •Плывунные явления. Опыт е.Д.Кадомского. Борьба с плывунностью.
- •Карстовые явления. Условия, способствующие карсту. Критерий м.М.Протодьяконова при оценке опасности обрушения свода карстовой полости.
Карстовые явления. Условия, способствующие карсту. Критерий м.М.Протодьяконова при оценке опасности обрушения свода карстовой полости.
Карст – процесс растворения и выщелачивания растворимых химических и биохимических ГП (известняка, доломита, гипса) поверхностными или подземными водами и образования в них пустот.
Необходимыми
условиями
развития карста являются:
1) наличие
растворимых пород
2)
трещиноватость пород, обеспечивающая
проникновение воды
3) растворяющая
способность воды
Степень растворимости
зависит от содержания свободной
углекислоты. Карстовые явления происходят
внутри и на поверхности.
Борьба с
карстовыми явлениями – убрать воду от
растворимых пород (произвести планировку
территорий, создать ливнеотводы, покрытие
внутри и на поверхности жирной глиной,
установить дренажные системы), упрочнить
карстубщиеся породы нагнетанием в поры
жидкого стекла. Карст может обрушиться,
опасность разрушения можно оценить по
критерию Протодьяконова (Карст сжат
расположенным рядом сводом Протодьяконова.
Если свод близок к поверхности – это
очень опасная ситуация). М.М. Протодьяконовым
(старшим) первоначально для оценки
крепости была предложена классификация,
основанная на предположении, что
разрушение горных пород происходит в
основном путём преодоления прочности
пород на сжатие. Все rn
подразделяются на 10 категорий. Метод
экспериментальной оценки предложил
Протодьяконов (младший). Он основан на
оценке работы, затраченной на дробление
rn
свободнопадающим с высоты 0,6 м и грузом
массой 2,4 кг. Показатель трудности
разрушения пород
(степень -5) – пределы прочности на
сжатие, растяжение и сдвиг, γ – объёмный
вес.
49. Суффозионные явления. Условия, способствующие суффозии.
При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией.
Различают два вида суффозии — механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые, пылеватые, песчаные). При химической вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения.
При одновременном действии этих двух видов суффозии иногда применяют термин — химико-механическая суффозия. Такая суффозия может быть в лёссовых породах, где растворяется карбонатное цементирующее вещество и одновременно выносятся глинистые частицы.
Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц во взвешенном состоянии.
Суффозия наиболее свойственна породам с неоднородным гранулометрическим составом. Процесс механической суффозии в разнозернистом песке происходит следующим образом. Песок состоит из частиц различного размера — больших и малых. Большие частицы создают структурный каркас породы. Поры достаточно велики и через них под действием фильтрующейся воды свободно проходят мелкие частицы (глинистые, пылеватые).
Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли. В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется водой из одних пластов в другие или в пределах одного слоя. Это приводит к изменению состава пород и образованию подземных каналов. В глубине массива суффозия может возникать также на контакте двух слоев, различных по составу и пористости. При этом мелкие частицы одной породы потоком воды переносятся в поры другой породы.
При суффозии на контакте между слоями иногда формируются своеобразные прослои или вымываются пустоты. Это можно наблюдать на контакте глинистых и песчаных слоев, когда соотношение коэффициентов фильтрации этих пород больше 2. Характерными являются пустоты лёссовых пород, в частности, на контакте с подстилающими их кавернозными известняками-ракушечниками. Размер пустот иногда достигает нескольких метров. Такие небольшие пещеры развиты, например, на склонах долины р. Темерник в г. Ростов- на-Дону (рис. 124). Развитие пещер нередко сопровождается провалом поверхности земли, повреждением зданий и подземных коммуникаций.
Как механическая, так и химическая суффозия активно проявляется также вблизи поверхности земли при естественном или искусственном изменении гидродинамических условий — формировании воронок депрессии, колебаниях уровня подземных и поверхностных вод, откачках, дренировании.
Суффозионные процессы часто возникают на склонах речных долин и откосах котлованов и берегах водохранилищ при быстром спаде паводковых вод или сбросе лишних вод, в местах выхода на поверхность грунтовых вод, на орошаемых территориях.
В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней. Например, в районе Волгограда многие оползни связаны с суффозионным выносом песка грунтовыми водами.
Химическая суффозия может проходить длительное время и выщелачивает не только карбонаты и другие сравнительно легкорастворимые вещества, но даже и кремнезем. При значительном растворении пород химическая суффозия переходит в карстовый процесс.
При исследовании пород, в которых наблюдается или возможна фильтрация воды, необходимо выявлять их способность к суффозии. Следует учитывать, что при малом гидродинамическом давлении в породах может происходить только фильтрация воды, при повышении давления начинается суффозия. Для выявления этих свойств определяют критические градиенты и давление воды, при которых начинается процесс суффозии. Эту работу проводят в лабораторных и полевых условиях.
Строительство на суффозионных грунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим строительным нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:
прорезка фундаментами зданий слоя суффозионного грунта;
водозащита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод;
прекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей и непроницаемых завес,
отсыпка на основании грунтовых подушек из песка или суглинков;
предпостроечное и уплотнение грунтового основания,
искусственное закрепление массива грунта методами технической мелиорации (кроме крупнообломочных грунтов, обладающих высокой фильтрационной способностью).
Выбор того или иного приема строительства зависит от геологического строения и гидрогеологической обстановки строительной площадки, типа и вида грунтов оснований, характера засоления, конструкции объекта и технических возможностей
строительной организации.
Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений. Основой всех противосуффозионных мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями:
регулированием поверхностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли; перекрытием
места выхода подземных вод тампонированием или присыпкой песка,
устройством дренажей для осушения пород или уменьшением скорости фильтрации воды;
упрочнением ослабленных суффозией пород методами силикатизации, цементации, глинизации,
применением особых видов фундаментов, например, свайных.
50. Вечномерзлые грунты. Свойства мерзлых грунтов. Наледи, солифлюкция, термокарст, заболачивание.
51. Пучинистые грунты. Борьба с пучинистостью. Учет в строительстве.
Пучинистыми называют грунты, которые при промерзании в условиях естественного залегания способны увеличиваться в объеме. Потенциально пучинистыми являются дисперсные минеральные грунты, содержащие пылеватую и глинистую фракции (мелкозем). Эта потенциальная способность реализуется только в том случае, если имеет место постоянный подток воды (миграция) к промерзающему слою. Вода может подступать из близко расположенного водоносного слоя (грунтовые воды, верховодка) или из искусственного источника (утечки из водонесущих коммуникаций, дренажных труб и др.).
Для оценки пучинистости грунта по ГОСТ 25100–95. Грунты используются показатели гранулометрического состава и косвенная характеристика влажности, определяемая для глинистых грунтов через показатель текучести IL, а для песчаных – через коэффициент водонасыщения Sr.
Количественными характеристиками морозного пучения являются:
1) величина морозного пучения ff – это абсолютная величина поднятия поверхности промерзающего слоя толщиной df ;
2) относительная деформация морозного пучения (коэффициент морозного пучения) εf – это отношение величины морозного пучения к толщине промерзающего слоя; εf = ff / df .
В пучинистых грунтах на подземные и заглубленные сооружения и конструкции могут действовать силы морозного пучения (рис. 15): нормальные рfn и касательные τfn. Действие этих сил изменяет высотно-плановое положение, заглубленных конструкций и сооружений. Наибольшие деформации возникают на участках, где резко изменяются следующие условия: влажность и гранулометрический состав грунта; глубина промерзания грунта.
Величину свободного пучения hf можно рассчитать по формуле hf = εf (df – dтр). Свободное пучение реализуется на значительном расстоянии от границы раздела грунтов.
Необходимо учитывать, что при оттаивании мерзлых грунтов возникает просадка, вследствие которой также могут возникать деформации сооружений.
Борьба с пучинистостью: чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов их возникновения: воду или холод. Важно гарантировать отсутствие явления в уровне подошвы фундамента. Но также пучение может негативно действовать и на конструкцию по высоте (горизонтальное воздействие). Об этом важно не забывать.
Учет в строительстве:
Назначение глубины заложения (опереть фундамент ниже глубины промерзания)
Дренаж (убрать лишнюю влагу от пятна застройки)
Замена грунта (если низкая прочность грунта)
Утепление (утепление фундаментов – вертикальная защита наружной части фундамента, теплая отмостка)
Гидроизоляция
52. Слабые органогенные грунты. Виды слабых грунтов. Принципы строительства на слабых грунтах.
Органогенные породы. Эти породы образуются в результате накопления в водной среде, на дне водоемов, остатков животного мира и растений. Остатки в течение длительного времени накапливаются проходят период диагенеза и из них формируются органогенные породы.
Органогенные породы разделяются по минеральному и химическому составам: 1) карбонатные (известняк – ракушечник, мел), 2) кремнистые (диатомит, трепел, опока) и 3) углеродистые (торф, угли, горючие сланцы).
Карбонатные породы. Органогенные известняки слагаются из крупных раковин (размером более 1-2 см). Поэтому их называются «ракушечниками». Известняки-ракушечники отличаются большой пористостью, даже пустотностью, но в отдельных случаях бывают достаточно плотные. Они залегают в виде пластов и широко распространены на территории Северного Кавказа, Нижнего Дона, Урала.
Одной из разновидностей органогенных известняков является мел, образование которого связано с осаждением на дно морей тонкого (0,001-0,005мм) карбонатного материала, представляющего собой скелеты микроскопических организмов.
Кремнистые породы (диатомиты, трепелы, опоки) образуются при одновременном действии химических процессов и накопления органических остатков. Диатомит – это слабо сцементированная порода, состоящая из микроскопических кремнистых скелетов диатомовых водорослей, радиолярий и губок с примесью глинистого материала. Трепел сходен с диатомитом и состоит из минерала опала (размером менее 0,005 мм) с примесью глинистого материала и окислов железа. Диатомиты и трепелы залегают слоями. Опоки образуются путем цементации кремнистым веществом трепелов и залегают в виде пластов. Опоки внешне похожи на мергель. Все породы обладают большой пористостью.
Углеродистые породы – (торф, угли – бурые и каменные, горючие сланцы). Общей их характерной чертой является горючесть, что обусловлено большим содержанием свободного углерода или смесей углеводорода. Особо следует отметить асфальты (горные смолы). Это битуминозные породы; залегают создавая асфальтовые озера, натеки и покровы, крупные месторождения. Асфальты нашли широкое применение в дорожном строительстве.
Слабыми принято называть молодые (в геологическом понимании) наносы различного состава и генезиса, которые не получили в естественных условиях достаточного уплотнения.
Слабые грунты следует разделять на следующие типы:
а) органические слабые грунты (торфы, некоторые виды сапропелей и т.п.), содержащие более 60 % по весу органических веществ;
б) органо-минеральные слабые грунты (заторфованные глины, заторфованные илы и т.п.), содержащие от 10 до 60 % органических веществ;
в) минеральные слабые грунты (илы, иольдиевые глины, переувлажненные глинистые грунты, грунты мокрых солончаков и т.п.), содержащие менее 10 % органических включений.
Требования к строительству зданий на слабом грунте:
Простая форма
Максимальное облегчение конструкции
Малоэтажность
Схемы просадки – жесткая и податливая
Фундамент – свайный или плитный
Дополнительное уплотнение грунтов
Дренаж
Принципы строительства на слабых грунтах:
Повышение прочности на сдвиг
Снижение нагрузки на слабы грунт основания
Передача нагрузки на более прочные слои грунта основания
Армирование насыпи и/или её основания