- •Лекция 1.Введение. Общие сведения о Земле.
- •1.1. Инженерная геология (иг), ее задачи и содержание. Иг как наука о рациональном использовании и охране геологической среды
- •1.2.Общие сведения о Земле
- •Лекция 2. Минералы, магматические, метаморфические и осадочные горные породы.
- •2.1. Определения и основные сведения.
- •2.2. Магматические горные породы (мгп)
- •2.3.Осадочные горные породы (огп)
- •2.3.1. Обломочные огп
- •2.3.2. Глинистые огп
- •2.3.3. Химические и биохимические огп
- •2.4. Метаморфические горные породы (ммгп)
- •Лекция 3. Геологическое время и геохронологическая шкала. Эндогенные геологические процессы: тектонические движения земной коры, вулканизм, землетрясения
- •3.1. Абсолютный и относительный возраст горных пород. Геохронологическая шкала.
- •3.2. Тектонические движения (тд) и дислокации.
- •3.3. Платформы и геосинклинали
- •3.4. Сейсмические явления – землетрясения
- •Лекция 4. Основы грунтоведения. Дисперсные грунты как природные многофазовые динамические системы
- •4.1. Строительная классификация грунтов
- •4.2. Физические показатели, их использование в классификациях грунтов
- •4.3. Состав дисперсных грунтов
- •4.4. Структура и структурные связи. Природное и нарушенное состояния грунтов. Сжимаемость и прочность грунтов
- •Лекция 5. Основы гидрогеологии: подземные воды, их виды, состав, свойства. Режим подземных вод, закономерности их движения
- •5.1.Общие сведения и значение подземных вод (пв)
- •5.2. Физические свойства и химический состав пв
- •5.3. Виды пв по условиям залегания
- •5.4.Закономерности движения подземных вод
- •Лекция 6. Экзогенные процессы. Основные генетические типы отложений, их строительная характеристика
- •6.1. Выветривание, его виды
- •6.2. Кора выветривания и элювиальные отложения
- •6.3. Геологическая работа атмосферных вод
- •6.4.Геологическая работа рек и аллювиальные отложения
- •Лекция 7. Экзогенные процессы. Основные генетические типы отложений, их строительная характеристика (Геологическая деятельность морей, озер, болот, ледника)
- •7.1. Геологическая деятельность морей и морские отложения
- •7.2. Озера и озерные отложения
- •7.3. Болота и болотные отложения. Строительная оценка болот
- •7.4. Геологическая работа ледников и ледниковые отложения
- •Лекция 8. Опасные геологические процессы, условия их возникновения, прогноз и меры защиты. Задачи и структура инженерно-геологических изысканий
- •8.1. Геологическая работа ветра и эоловые отложения
- •8.2. Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения
- •8.3. Геологические процессы, обусловленные действием поверхностных и подземных вод
- •8.4. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести
- •8.1.1. Обвалы
- •8.2.1. Осыпи
- •8.3.1 Оползни
- •8.4. Горное давление и сдвижение горных пород
- •8.5. Геологические процессы, обусловленные действием отрицательной температуры
- •8.5.1. Сезонное промерзание и морозное пучение грунтов
- •8.5.2. Вечная мерзлота. Общие сведения и классификации.
- •8.5.3. Геологические процессы и явления в области вечной мерзлоты
- •8.6. Инженерно-геологические изыскания, их содержание и структура.
- •8.6.1. Полевые работы
- •Иг разведка:
- •Горно-проходческие работы
- •Бурение скважин
- •Геофизические методы
- •Электро-профилирование эп
- •Электрический каротаж скважин экс
- •Зондирование
8.5. Геологические процессы, обусловленные действием отрицательной температуры
8.5.1. Сезонное промерзание и морозное пучение грунтов
Зимой грунт на некоторую глубину промерзает, а весной - летом оттаивает. Глубина сезонного промерзания (ГСП) зависит от климата, рельефа, мощности снежного покрова, состава пород и многих других факторов, меняясь в различных областях России от 0,4 до 3 метров. В пределах ГСП происходит перераспределение влаги в грунте и переход воды в лед, что в конечном счете может привести к увеличению объема грунта. Этот процесс называется морозным пучением. Оно имеет большое значение для многих конструкций и сооружений: фундаментов зданий, земляного полотна дорог, аэродромных покрытий и пр. Интенсивность морозного пучения зависит от ГСП, характера промерзающих пород, их влажности и возможности дополнительного увлажнения при высоком положении уровня подземных вод.
Причин морозного пучения две: увеличение объема при замерзании находящейся в порах грунта воды, поскольку плотность льда меньше, чем у воды. Однако основной причиной является миграция воды к фронту промерзания в двух ее формах: капиллярной и пленочной, или рыхлосвязанной. Движение последней связано с уменьшением толщины водных оболочек частиц грунта при росте на фронте промерзания кристаллов льда. Поэтому у фронта промерзания идет процесс избыточного льдовыделения и соответственно при понижении фронта до ГСП в грунте льда окажется много больше того, что обусловила бы первоначальная влажность грунта. Следствием описанного процесса будет подъем свободной поверхности грунта – как правило, неравномерный с образованием горбов – пучин. Если же возможность поднятия вверх затруднена находящейся здесь конструкцией, на нее будет действовать давление морозного пучения.
По характеру процесса очевидно, что наиболее пучиноопасными будут грунты с большим содержанием пылеватой фракции – супеси, суглинки, глины, мелкие и пылеватые пески. Пучение не происходит в чистых гравелистых, крупных и средней крупности песках, в массивных скальных породах.
На железных дорогах пучение приводит к образованию пучин – местных поднятий верхнего строения пути, искажающих его продольный профиль и ухудшающих условия движения. При оттаивании и переувлажнении верхнего слоя земляного полотна в разжиженный грунт уходит балласт; в основной площадке образуются балластные корыта. При подсыпках балласта повторение процесса приводит к возникновению балластных мешков, карманов, распространяющихся на глубину нескольких метров.
К мероприятиям по борьбе с морозным пучением фундаментов зданий и земляного полотна железных дорог относятся:
- устройство в основании здания или насыпи земляного полотна прерывателей капиллярного подъема воды – слоев из щебня, гравия и гальки;
- устройство подушек из шлака, песчано-гравийных смесей;
- применение термоизоляции;
- устройство гидроизоляции из полимерной пленки;
- обработка зоны миграции влаги постоянным электрическим током с подачей в перфорированный анод раствора хлористого кальция.
Из профилактических мер важное значение имеет очистка балласта и надзор за исправностью водоотводных устройств.