Практика геология

τуст = (Муст – М0) / B (для нарушенного сложения)

где В — постоянная крыльчатки, см3, принимаемая в зависимости от типа крыльчатки (таблица 33) или может быт рассчитана по формуле:

где d —диаметр крыльчатки, см; h — высота крыльчатки, см.

3.Для глинистых, органо-минеральных и органических грунтов с IL > 1 (т.е. находящихся в текучем состоянии) определяют угол внутреннего трения

φи удельное сцепление с, принимая условно φ = 0 и с = tmax.

4.По результатам испытаний строят графики зависимости:

τ = f (Δl) (Рис.54) и τ = f(p) (Рис.55)

Масштаб графика

по горизонтали: 1 мм — 2 мм для l (см. показания измерительного прибора N) или 1 град — 2 мм для Δφ

по вертикали: 0,1 МПа — 20 мм для τ.

Рис.54. Зависимость удельного сопротивления срезу от перемещений

(Δl)

201

Нормативная литература:

ГОСТ 20276–99 «Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости» […]

III.2.6. Отбор монолитов грунта методом режущего кольца

Отбор монолитов грунта методом режущего кольца проводится для определения его плотности при естественной влажности.

Для отбора монолитов требуется режущее кольцо (Рис.56), состоящее из рабочей части с внутренним диаметром не менее 50 мм для связных грунтов и не менее 100 мм для песчаных. Высота режущего кольца должна быть не менее половины диаметра, но не более диаметра кольца со стенками толщиной от 0,3 мм до 0,5 мм. Сверху на рабочую часть кольца должна надеваться насадка того же диаметра высотой 20 - 30 мм. К кольцу прикладывается крышка–шток для задавливания его в грунт со смотровыми отверстиями для наблюдения заполнения кольца грунтом. С целью недопущения перекоса кольца при задавливании его в грунт, оно снабжается направляющим кольцом-подставкой. Кроме того, при использовании этого метода для отбора монолитов необходим нож с прямым лезвием длиной больше диаметра кольца, две пластины из металла или оргстекла для накрывания кольца с грунтом, технические весы для взвешивания образца грунта с точностью до 0,01 г., полиэтиленовые пакеты для транспортировки образца от места отбора в лабораторию, совок или лопата.

203

Рис. 56. Пробоотборник режущее кольцо (разрез):

1 – направляющее кольцо-подставка; 2 – рабочая часть кольца; 3 – насадка; 4 – крышка-шток.

Порядок отбора образца в полевых условиях следующий:

1)ножом выравнивают поверхность грунта в месте отбора образца;

2)на выровненную поверхность устанавливают направляющее кольцоподставку (1, Рис.56);

3)на рабочую часть кольца (2, Рис.56) одевают насадку (3, Рис.56), сверху крышку-шток (4, Рис.56) и вставляют его в направляющее кольцо;

4)прикладывая усилие к штоку, задавливают кольцо до упора крышкиштока в направляющее кольцо;

5)снимают крышку-шток, убирают направляющее кольцо, затем вновь надевают на режущее кольцо крышку-шток и задавливают его до заполнения грунтом кольца-насадки;

6)разрыхляют ножом грунт вокруг пробоотборника и аккуратно его удаляют от режущего цилиндра;

7)снимают крышку-шток с насадки, накрывают кольцо пластиной и проводят подкоп пробоотборника совком или лопатой, придерживая рукой пластину;

8)переворачивают пробоотборник на пластину, придерживая грунт снизу режущего кольца;

204

9)зачищают ножом грунт до режущей кромки рабочей части кольца и накрывают его пластиной;

10)после переворота пробоотборника на пластину, снимают пластину с насадки и саму насадку и удаляют лишний грунт;

11)очистив пластину и наружные стенки режущего кольца от грунта, пересыпают грунт из пробоотборника в полиэтиленовый мешок, кладут в него этикетку с указанием места отбора образца;

12)после доставки образца в лабораторию его взвешивают и измеряют объём рабочей части режущего кольца.

Плотность влажного грунта, г/см3, вычисляют по формуле:

Ρ= m / V, где

m- масса влажного образца, г;

V- объём рабочей части режущего кольца, см3.

III.2.7. Методы изучения гидрогеологических условий застраиваемой территории

Методы и технические средства изучения гидрогеологических условий застраиваемых территорий при инженерно-геологических изысканиях зависят от характера решаемых задач, сложности и степени изученности геологических условий и направлены на обеспечение достоверной гидрогеологической информации, необходимой для правильного, научно обоснованного, эффективного решения по выявлению основных инженерногеологических особенностей исследуемой территории.

Гидрогеологические исследования проводятся в обязательном порядке как необходимая и существенная составная часть при инженерногеологических изысканиях для проектирования и строительства всех крупных сооружений: водохранилищ, плотин, мостов, гидро-, тепло- и атомных электростанций, тоннелей, железных дорог, автострад, объектов промышленного и гражданского строительства. Таким образом, гидрогеологические исследования - это часть общего комплекса инженерногеологических изысканий, проводимых для обоснования строительства новых, расширения и реконструкции действующих предприятий, зданий и сооружений.

При гидрогеологических исследованиях должны быть определены условия залегания и распространения, режим и химический состав подземных вод, гидрогеологические параметры водоносных горизонтов и характер взаимосвязи подземных вод с поверхностными. Изучение гидрогеологических условий района (участка) строительства должно проводиться в сфере взаимодействия проектируемых зданий и сооружений с окружающей средой.

205

При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно: наличие или возможность образования верховодки, естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод, возможное техногенное изменение уровня, степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций [СНиП 2.02.03-85].

В состав гидрогеологических работ при инженерно-геологических изысканиях могут входить: маршрутные гидрогеологические наблюдения, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения за уровнем поверхностных и подземных вод, лабораторные исследования состава подземных вод. Состав и детальность гидрогеологических исследований зависят от вида и сложности проектируемого сооружения, природных условий и стадии проектирования.

Согласно существующим нормативам (СНиП 1.02.01-95), проектирование ответственных и крупных сооружений ведут в две стадии - проект и рабочая документация. Проектирование технически несложных объектов выполняют в одну стадию - рабочий проект.

Основной материал по гидрогеологическим условиям строительства получают на стадии проекта. Рекомендуемый перечень гидрогеологических работ по определению гидрогеологических параметров приведен в таблице 34.

Таблица 34

206

207

Гидрогеологические исследования для различного вида строительства ведутся по общим методическим установкам, но имеются и особенности при проектировании того или иного сооружения.

Для гидротехнического строительства изыскания на стадии проекта делятся на два этапа: 1)для выбора одного варианта из ряда конкурирующих и 2) по выбранному варианту для обоснования проекта сооружения.

Гидрогеологические исследования при выборе варианта гидроузла проводят в объеме, необходимом для сопоставления гидрогеологических условий конкурирующих вариантов. Для выбранного варианта объем исследований должен обеспечивать выполнение всех расчетов (определение фильтрационных потерь, расчет гидродинамического давления, суффозии, водопритоков в котлованы и т. п.). Верхней границей исследований является отметка НПГ, нижняя определяется глубиной зоны интенсивной фильтрации, которая может быть ограничена водоупорным пластом. Максимальная глубина исследований оснований подпорных сооружений не должна превышать одного-двух действующих напоров. Лишь при сложных гидрогеологических условиях (наличии напорных вод, соленосных пород и др.) исследования могут производиться на большую глубину.

Водопроницаемость береговых примыканий изучается в полосе, ширина которой при слабой водопроницаемости пород равна мощности покровных отложений; при средней водопроницаемости равна 1-2 напорам на плотине, при сильной водопроницаемости до 10 напоров, а в карстовых районах - более 10 напоров.

208

Исследования включают: опытные нагнетания воды или воздуха (на подпорных сооружениях); откачки (кустовые и из одиночных скважин); наливы в шурфы и скважины; определения истинных скоростей фильтрации; стационарные наблюдения за колебаниями уровней подземных вод, изменением их химического состава и температуры. Могут проводиться лабораторные исследования водопроницаемости пород.

Химический состав подземных вод должен изучаться в течение всего периода изысканий под проект с целью оценки с целью оценки гидрохимических процессов, установления связи между водоносными горизонтами и определения агрессивности вод по отношению к бетону. Каждый водоносный горизонт должен быть охарактеризован не менее чем 10 - 20 пробами.

Гидрогеологические исследования для целей промышленного и гражданского строительства на стадии проекта на выбранной площадке должны обеспечить данные для составления генерального плана промышленного предприятия (комплекса зданий гражданского строительства) с учетом прогноза возможного изменения природных условий территории в связи со строительством и эксплуатацией сооружений (зданий).

Основной метод изучения гидрогеологических условий – гидрогеологическая съёмка масштаба 1:10000-1:5000, в процессе которой выполняют основной объём опытно-фильтрационных работ, режимные наблюдения, изучают химический состав и агрессивные свойства подземных вод. Опытно-фильтрационные работы ведут как в водонасыщенных породах, так и в грунтах зоны аэрации.

Режимные наблюдения - один из основных элементов гидрогеологических исследований. Задачи этих наблюдений - установление амплитуды сезонного, годового и многолетнего колебания уровней подземных вод, оценка изменчивости качества подземных вод и их агрессивности во времени. По данным режимных наблюдений можно рассчитать гидрогеологические параметры. Режимные наблюдения, начатые в стадию проекта ответственных сооружений, продолжают и в период их строительства и эксплуатации. При этом прогнозируют и изучают степень воздействия хозяйственной деятельности человека на гидрогеологические условия территории (подтопление и заболачивание территорий, оползневые и просадочные явления и др.).

На стадии рабочей документации гидрогеологические исследования проводят в небольших объёмах для ответственных зданий и сооружений, чтобы уточнить глубину заложения фундамента, осуществить водопонизительные и противофильтрационные мероприятия, организовать режимную сеть.

Гидрогеологические исследования при линейном строительстве в

гидрогеологических исследованиях изучают глубину залегания подземных вод, глубину вскрытия водоносных горизонтов, степень агрессивности подземных вод по отношению к бетонным и металлическим конструкциям.

При заложении котлованов в обводненных породах проводят одиночные или кустовые откачки для определения коэффициента фильтрации, который используют для расчета дренажей и определения водопритоков в выемки. В состав гидрогеологических исследований входят режимные наблюдения за уровнем и температурой подземных вод.

На стадии рабочей документации продолжают режимные наблюдения, а при изменении на каком-либо участке планового расположения трассы намечают дополнительные гидрогеологические работы.

В районах многолетней мерзлоты проводят специальные мерзлотные исследования с целью установления глубины сезонного промерзания и протаивания грунтов, глубины залегания поверхности многолетней мерзлоты, термического режима деятельного слоя, наличия наледей, термокарстовых понижений и т. д.

На заболоченных территориях изучают условия образования болот, устанавливают их тип, уточняют условия залегания грунтовых вод и характер питания болот.

Основные виды гидрогеологических исследований К основным гидрогеологическим исследованиям относятся:

- сбор, обобщение и анализ материалов предыдущих исследований; - рекогносцировочное гидрогеологическое обследование; - гидрогеологическая съемка; - разведочные работы;

- опытно фильтрационные работы; - наблюдения за режимом подземных вод;

- опробование и лабораторные работы.

К комплексу методов исследований в последние годы добавились новые приемы - дистанционные, изотопные, математического моделирования и др.

Сбор, обобщение и анализ фондовых и опубликованных материалов проводятся на начальных этапах изучения подземных вод. Основное внимание уделяется сведениям, характеризующим геологические и гидрогеологические условия района, режим работы действующих водозаборов и отдельных эксплуатационных скважин.

Рекогносцировочное обследование площади проводится с целью уточнения границ участка, предварительного изучения геоморфологических, геологических и гидрогеологических его особенностей, а также выявления технико-экономических условий проведения различных видов разведочных работ.

Гидрогеологическая съемка - комплекс полевых исследований, целью которых является изучение и картирование гидрогеологических условий территории: выявление гидрогеологического разреза, закономерностей

210