4. Инженерно-геологическая оценка деформируемости скальных и полускальных грунтов. Методы определения. Основные показатели.

Скальные грунты относятся к группе твердых. Прочность скальных грунтов зависит от минералогического состава частиц, их твердости и растворимости, степени заполнения пор цементирующим веществом и прочности вещества. Скальные грунты практически не сжимаемы под влиянием давления на них веса сооружения.

Деформационные свойства скальных пород разделяют на: упругие, пластические и реологические.

Вообще твердым г.п присущи:

1. Упруго-линейные деформации, следующие почти мгновенно за приложением нагрузки и носящие обратимый характер.

2. Нелинейно-упругие деформации, особенностью которых является криволинейная зависимость между напряжением и деформацией.

3. Пластические деформации, происходящие длительное время за приложением нагрузки и носящие необратимый характер (остаточные деформации). Пластические деформации зависят от продолжительности действия, величины и скорости возрастания напряжений.

Реологические свойства характеризуют изменение (рост) во времени деформаций в г.п.Определяется модуль упругой деформации, напряжение относительной деформации. Кроме упругих существуют остаточные (необратимые), к-т Пуассона.

Деформационные показатели: (ε_sl, д. ед.) - коэффициент относительной просадочности: методами1 и 2 кривых в процессе компрессионной просадочности испытании.а – коэффициент сжимаемости (уплотняемости) в процессе лабораторных компрессионных испытаниях при его природной влажности. Е₀ – модуль общей деформации грунта – коэффициент пропорциональности между деформацией и давлением. Чем больше Е₀ тем меньше а.

Рассчитывается по формуле после проведения компрессионных испытаний; или в полевых условиях и о специальным таблицам

Экзаменационный билет № 19

1. Осушение земель. Основные типы дренажей, конструктивные особенности и условия их применения.

Осушительная мелиорация – система инжмероприятий направленных на регулирование влажности почв и грунтов избыточно увлажненных турриторий с целью наиболее их эффективного их использования.

Причины переувлажнения земель: естественные- климатические факторы; сумма годовых осадков; высокое положение УПВ (мерзлота); деградация (протаивание ММП).

*искусственные. Причины переувлажнения: ухудшение поверхностного и подземного стока; утечки из коммуникаций; создание искусственных водоемов.

Дренаж – это способ осушения. Бывают: горизонтальные (открытые и закрытые); вертикальные; комбинированные. По материалу изготовления дрен: - гончарный дренаж; - пластмассовый; - каменные; - деревянные. Дренаж бывает закрытый и открытый. Из закрытых горизонтальных дренажей с незакрепленными стенками - это щелевой дренаж применяется для быстрого отвода с мелиорируемых массивов просачивающихся в почву дождевых вод. Вертикальный дренаж составляет систему скважин из которых производится откачка воды. Основной показатель применения вертикального дренажа - водопроводимость пласта Т=К_ф*h. Вертикальный дренаж наиболее эффективен при Т=более 300 м²/сут, вообще не применяется при Т=150-200 м²/сут. Есть три разновидности вертикального дренажа: 1) если скважины расположены равномерно по мелиорируемому массиву - то систематический дренаж; 2) линейный дренаж - скважины расположены по одной линии; 3) выборочный или групповой на пониженных участках рельефа, массива.

Совершен и несов дрены. Горизонтальный дренаж представляет собой систему трубчатых или галерейных дрен, канав и лотков. Трубчатые дрены — сочетание дренажных труб с одним или несколькими слоями фильтрующей обсыпки. Эти слои устраиваются для того, чтобы избежать заклинивания труб частицами осушаемого грунта. Для надзора за трубчатыми дренами сооружаются смотровые колодцы. Галерейные дрены — это трубы с большим поперечным сечением с отверстиями для приема воды и обсыпкой. Канавы применяют, главным образом, в небольших поселках, где допустимо поддерживать уровень грунтовых вод на глубине до 1,5 метра. В устойчивых грунтах канавы выполняются, как правило, в виде траншей с откосами, а в неустойчивых — конструкций из сборного железобетона. Вертикальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня ГВ откачкой насосами. Этодренаж грунтового водоносного слоя с помощью вертикальных дрен. Комбинированный тип дренажа объединяет вертикальные и горизонтальные дрены.Для борьбы с накоплением влаги в грунтах зоныаэрации иногдаустраивают вентиляционный дренаж в виде труб илигалерей, через которыепостоянно или под давлением движется воздух, что и обеспечивает испарение конденсационнойвлаги.

Осушительной системой называют комплекс инже­нерных сооружений и устройств для регулирования вод­ного режима переувлажненных земель в соответствии с потребностями сельскохозяйственного производства.

Осушительная система состоит из регулирующей, ог­раждающей и проводящей сети, водоприемника, гидро­технических сооружений на сети, дорожной сети, приро­доохранных сооружений и устройств, эксплуатационной сети. В состав осушительной системы входят также са­ми осушаемые земли.

Регулирующая сеть служит для сбора и удаления с осушаемой территории избыточных поверхностных и грунтовых вод. С помощью регулирующей части систе­мы непосредственно регулируется водно-воздушный ре­жим почвы в соответствии с потребностями сельскохо­зяйственных культур. Способы осушения являются сос­тавными частями регулирующей сети.

Ограждающая (оградительная) сеть предназначена для перехвата поверхностных и грунтовых вод, посту­пающих на осушаемую территорию извне, с прилегаю­щих территорий. Собираемые оградительной, так же как и регулирующей сетью, избыточные воды отводятся ею в проводящую сеть или непосредственно водопри­емник.

Проводящая сеть служит для транспортирования во­ды из регулирующей и оградительной сети за пределы осушаемой территории в водоприемник.

Водоприемник принимает воду, собираемую осуши­тельной сетью (регулирующая, оградительная и прово­дящая сеть). В качестве водоприемника используют ре­ки, озера, балки, овраги.

Гидротехнические сооружения предназначены для управления потоком воды при ее отводе и перераспреде­лении, а также для предотвращения размывов и заиле­ния каналов и дрен.

Дорожная сеть (дороги, мосты, переезды и пр.) обес­печивает беспрепятственный въезд и выезд транспорта и сельскохозяйственных машин на любое поле осушаемого массива в нужные по требованиям сельскохозяйственно­го производства сроки.

Природоохранные сооружения и устройства применя­ют для охраны и улучшения естественных ландшафтов, фауны и рекреационного использования осушаемых зе­мель.

Эксплуатационная сеть служит для контроля и над­зора за работой всех звеньев осушительной системы и обеспечения ее безупречной работы. Она включает зда­ния, линии связи, эксплуатационные дороги, гидромет­рические посты и т. п.

Осушительные системы в зависимости от конструк­ции регулирующей сети делят на открытые и закрытые. В открытых системах регулирующая сеть представлена открытыми каналами. В зависимости от назначения эти каналы называют осушителями (служат для понижения уровней грунтовых вод) и собирателями (служат для ускорения поверхностного стока). Каналы регулирую­щей сети размещают, как правило, параллельно друг другу на расстояниях, обеспечивающих необходимые нормы осушения в соответствии с требованиями сель­скохозяйственного использования земель. Для осушения отдельных тальвегов, вытянутых понижений вместо сис­тематической сети каналов применяют одиночные тальвеговые каналы.

Открытые системы в настоящее время используют ограничено, только при предварительном осушении болот, осушении лесов и малопродуктивных сенокосов. На лугах вместо собирателей иногда устраивают искус­ственные ложбины — каналы малой глубины (до 40 см) с очень пологими откосами, что позволяет свободно про­езжать тракторам и сельскохозяйственным машинам.

В закрытых осушительных системах вся регулирую­щая сеть и часть проводящей выполнена из закрытых дрен и коллекторов — подземных трубчатых водоводов. Функции осушителей выполняют закрытые дрены, соби­рателей — закрытые собиратели.

Каналы оградительной сети, защищающие террито­рию от притока поверхностных вод, называют нагорны­ми, а перехватывающие грунтовые воды.

Каналы проводящей сети, в которые впадают осуши­тели и собиратели, называют транспортирующими со­бирателями, или открытыми коллекторами. Вместо них в закрытых осушительных системах устраивают закрытые коллекторы. Вода из коллекторов поступает в более крупные транспортирующие собиратели, а из них по магистральным каналам отводится в водоприемник. Иногда отдельные закрытые коллекторы на небольших по площади системах выводят непосредственно в водо­приемник. Имеется опыт создания крупных полей пло­щадью до 400…500 га без единого канала, на таких системах магистральные каналы заменены уложенными в землю трубопроводами из железобетонных и пласт­массовых труб больших диаметров (600… 1000 мм и бо­лее).

Поперечное сечение каналов регулирующей сети, как правило, трапецеидальное, размеры каналов принимают исходя из расходов, почвенно-гидрогеологических условий и сельскохозяйственного использования земель. Вынутый при устройстве канала грунт разравни­вают тонким слоем (до 20 см) вдоль канала с одной или двух сторон. Эти разровненные валы грунта называют кавальерами. При их устройстве между верхней грани­цей выемки (бровкой) и основанием кавальера остав­ляют берму шириной 0,5…1,5 м в зависимости от глу­бины канала. Если вынутые почвогрунты неплодородные и могут испортить почву, то их оставляют в отвалах на низовой стороне канала. Обычно к ним при­урочивают внутрихозяйственные и полевые дороги.

Несмотря на малую высоту кавальеров, они оказыва­ют препятствие для поступления поверхностного стока в каналы. Для беспрепятственного поступления воды с поверхности осушаемого поля в канал в кавальерах при их разравнивании преду­сматривают разрывы и устраивают водовыпуски. Воронки пере­секают кавальер и впада­ют в канал. Их приурочи­вают к понижениям ме­стности, расстояние меж­ду ними до 50…70 м. Крупные воронки — водовыпуски крепят дерном, камнем или бетонными плитами.

Нагорные каналы уст­раивают в виде несиммет­ричной трапеции с более пологим верхним откосом, по которому поступает вода. Вынутый грунт разравнивают только с низовой стороны канала.

Крупные каналы проводящей сети строят трапецеи­дального, полигонального или параболического сечения. Последнее более устойчиво, особенно в слоистых грунтах.

Закрытый дренаж укладывают из керамических (гончарных) и пластмассовых труб. Редко применяют деревянные трубы. Параметры дрен (глубина, диаметр и др.) устанавливают расчетами в зависимости от при­родных условий и сельскохозяйственного использования осушаемых земель.

По способу отвода воды осушительные системы раз­деляют на самотечные и с машинным водоподъемом (си­стемы машинного осушения).

В самотечных системах вода из проводящей сети от­водится в водоприемник самотеком, то есть за счет энер­гии водного потока по уклону русла канала (коллекто­ра). В системах машинного осушения воду из каналов или коллекторов откачивают в водоприемник насосными станциями.

Осушительные системы, в состав которых входят дамбы для защиты осушаемых земель от затопления во­дами рек, озер, водохранилищ и морей, называют польдерными, а осушаемые земли, ограниченные дамбами,— польдерами. В состав польдерных систем обычно входят насосные станции, но их может и не быть.

По воздействию на водный режим осушаемой терри­тории осушительные системы подразделяют на системы одностороннего действия, или собственно осушительные системы (предназначены только для отвода избыточной воды) и системы двухстороннего действия, или осушительно-увлажнительные системы (обеспечивают своевре­менно отвод из почвы избыточных вод и подачу в нее дополнительной воды в засушливые периоды, когда влажность почвы снижается ниже оптимальной).

Осушительно-увлажнительные системы, помимо вы­ше рассмотренных элементов, имеют увлажнительную часть, предназначенную для задержания стока, подачи и распределения по полю воды. Она включает регули­рующую и подводящую распределительную сеть, водоис­точник, насосные станции и регулирующие сооружения. Все или отдельные элементы осушительной системы (магистральные каналы, коллекторы, дрены, водоприем­ник и др.) используют для увлажнения почв и расте­ний. Основные способы увлажнения — подпочвенное орошение по осушительным дренам и каналам (шлюзование дрен и каналов) и орошение дождеванием.

основные виды дренажа, условия применения и расчетные схемы

Основные виды

Пластовый дренаж

Пластовая дренажная система укладывается в основании защищаемого сооружения непосредственно на водоносный грунт. При этом она гидравлически связана с трубчатой дреной (подземный искусственный водоток для сбора и отвода грунтовых вод), расположенной с наружной стороны фундамента на расстоянии не менее 0,7 метра от плоскости стены здания. Пластовая дренажная система защищает сооружение как от подтопления грунтовыми водами, так и от увлажнения капиллярной влагой. Пластовый дренаж широко применяется при строительстве подземных сооружений, возводимых на слабопроницаемых грунтах, а также при дренировании «горячих» цехов трасс теплосети и дымоходов (попадание влаги в которые, даже в капиллярном виде, недопустимо).

Пристенный дренаж

Пристенная дренажная система состоит из дренажных труб (с фильтрующей обсыпкой), уложенных на водоупорный грунт с наружной стороны сооружения. Пристенный дренаж применяется, как правило, в тех случаях, когда основание сооружения находится на водоупорном грунте.

Кольцевой дренаж

Кольцевая дренажная система располагается по контуру защищаемого здания или участка. Действие кольцевого дренажа основано на понижении уровня грунтовых вод внутри защищаемого контура, что обеспечивает защиту от подтопления подземных сооружений и частей зданий. Глубина этого понижения зависит от заглубления труб, галерей или фильтрующей части скважин относительно зеркала грунтовых вод, а также от размеров защищаемого контура. Кольцевые дрены располагаются на некотором удалении от сооружения, благодаря этому они могут быть установлены уже после его возведения. В этом отношении кольцевой дренаж выгодно отличается от пластового, который может быть установлен только одновременно со строительством сооружения.