1.Цели и задачи инженерно-геологических изысканий.

Цель инженерно-геологических изысканий – получить необходимые инженерно-геологические материалы для проектирования объекта.

Задача изысканий – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических процессов, свойств грунтов и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации сооружений.

2.Перечислить природные геологические процессы в верхних горизонтах земной коры применительно к строительной деятельности.

Геологические процессы и явления на земной поверхности (геологическая деятельность ветра, поверхностных вод, рек, морей, озер, ледников, при горных выработках; оползни, суффозия, карст, просадки, пучение, набухание, плывуны).

3.Сведения о геологических условиях застраиваемых площадок и территорий для рационального планирования городов и объектов.

Описание рельефа, климата, заселенности, растительности, геологии с приложением геологических карт и разрезов, карт строительных материалов; характеристика грунтов, их нормативные и расчетные свойства; сведения о подземных водах, их режиме и влияние на свойства грунтов; рекомендации по водопонижению и устройству дренажей.

4.Перечислить основные задачи изыскательных работ.

Основные задачи изыскательских работ перед проектированием при принятии решения о строительстве объекта:

- выбор оптимального (благоприятного) в геологическом отношении места (площадки, района) строительства данного объекта;

- выявление инженерно-геологических и гидрогеологических условий для определения наиболее рациональных конструкций фундаментов, а также технологии производства работ;

- выработка рекомендаций по необходимым мероприятиям инженерной защиты территорий и охране геологической и окружающей среды при строительстве и эксплуатации сооружений.

5.Изложить объем сведений, содержащихся в отчете об инженерно-геологических изысканиях, необходимых для проектирования зданий и сооружений или реконструкции объекта.

Содержание отчета: сбор, изучение и анализ имеющихся геологических материалов по району строительства; инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемка; буровые и горнопроходческие разведочные работы; геофизические исследования; опытные полевые работы; стационарные наблюдения; лабораторные исследования грунтов и подземных вод; камеральная обработка.

6.Гравий, щебень, песок, глина, доломит, гипс, известняк-ракушечник, диатомит, мел. Для получения облицовочных изделий используют граниты, сиениты, габбро, известняки, мраморы, кварциты и др. горные породы.

7.В тектонических районах возникает ряд трудностей при строительстве, поэтому инженерно-геологические исследования надо проводить очень тщательно и выявить:

1 – формы тектонических дислокаций;

2 – зоны трещиноватости горных пород;

3 – пространственное расположение пластов (согласное, несогласное их залегание, поворот пластов), что особенно важно для условий строительства.

8. На геологических разрезах с разными вертикальными и горизонтальными масштабами условными обозначениями показывают распределение по глубине тех или иных пород (грунтов) в пределах вертикальных плоскостей, секущих территорию по соответствующим направлениям.

Геологические колонки, представляющие собой графическое изображение разреза скважины. В геологических колонках указывают чередование грунтов, встреченных при бурении скважины, мощность их пластов и горизонты (уровни) грунтовых вод.

Геологические карты отображают геологическое строение какого-либо участка верхней части земной коры. Представляют собой результат геологической съёмки.

9. В специальных главах дается характеристика грунтов, их нормативные и расчетные свойства, пригодность для строительства объекта. Приводятся сведения о подземных водах, их режиме и влиянии на свойства грунтов, строительство и эксплуатацию объекта. Даются рекомендации по водопонижению и устройству дренажей.

10. Подземные воды затрудняют строительство при затоплении котлованов, карьеров, траншей. Они ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых грунтов, могут являться агрессивной средой для строительных материалов, размывать и растворять породы с образованием пустот. Строители должны использовать подземные воды в производственных целях, уметь бороться с ними при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

11. Цель инженерно-геологических исследований – получить необходимые инженерно-геологические материалы для проектирования объекта.Задача исследований – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических процессов, свойств грунтов и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации сооружений.

12. Главная цель инженерных изысканий - изучение природной геологической обстановки местности и прогноз изменений в геологической среде при строительстве и эксплуатации сооружений. Основные задачи изыскательских работ перед проектированием при принятии решения о строительстве объекта:

- выбор оптимального (благоприятного) в геологическом отношении места (площадки, района) строительства данного объекта;

- выявление инженерно-геологических и гидрогеологических условий для определения наиболее рациональных конструкций фундаментов, а также технологии производства работ;

- выработка рекомендаций по необходимым мероприятиям инженерной защиты территорий и охране геологической и окружающей среды при строительстве и эксплуатации сооружений

13. Минералами называются природные химические соединения или самородные элементы, образовавшиеся в результате естественных физико-химических процессов в земной коре, на поверхности Земли или прилегающих к ней оболочках. Всего в земной коре имеется более 7000 минералов и их разновидностей, причем породообразующих – 50, основных из них – 25.( тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, алмаз) Породообразующие минералы входят в состав горных пород. Кварц обязательно является составной частью гранита. Минералы в земной коре находятся в твердом, жидком и газообразном агрегатных состояниях. В большинстве случаев они имеют кристаллическое строение.Минералы имеют комплекс физических свойств: твердость, цвет, блеск, цвет черты, взаимодействие с HCl, вкус, спайность, излом, удельный вес.

14. Горные породы могут быть по их внешнему виду разделены на: скальные (гранит, песчаник и т.д.) и рыхлые (песок, глина и т.д.).Найдено и изучено свыше 1000 различных горных пород в земной коре. Они обладают различной прочностью: гранит плотный и прочный, песок рыхлый обладает малой прочностью. Основными признаками классификации горных пород являются минеральный и химический состав, структура, условия (формы) залегания и генезис (происхождение). Свойства пород в решающей мере определяются их происхождением (генезисом).

Генетическая классификация.

1. Магматические (изверженные): а – глубинные, б – излившиеся.

2. Осадочные: а – химические, б – механические (обломочные), в – органогенные, г – смешанные.

3. Метаморфические: а – контактового, б – регионального метаморфизма.

15. В зависимости от свойств грунтов возведенные на них сооружения могут испытывать осадку или подъем самой разной величины.Осадка возникает от уплотнения грунтов или их выдавливания из-под фундаментов. Выдавливание грунта может служить причиной полного разрушения основания, а осадка – не всегда. Деформации оснований происходят от увлажнения лессов или набухающих грунтов, возникновения оползней, землетрясений и т.д. Важны также условия залегания подземных и надземных вод и их приток в строительные котлованы при возведении сооружений. Геологические условия строительных площадок представляют на геологических разрезах с разными вертикальными и горизонтальными масштабами. На них условными обозначениями показывают распределение по глубине тех или иных пород (грунтов) в пределах вертикальных плоскостей, секущих территорию по соответствующим направлениям.

16. Различают относительный и абсолютный возраст пород. Относительный возраст определяют по отношению друг друга 2 метод.: стратиграфическим и палеонтологическим.Стратиграфический м-д применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев.При этом нижележащие слои считают древнее вышележащих. Этот метод не используют при залегании слоев в виде складок.Палеонтологический м-д определения относительного возраста пород базируется на истории развития органической жизни на Земле по остаткам вымерших организмов в осадках.Абсолютный возраст–это срок существования («жизни») породы в годах, определяемый по радиоактивным превращениям в уране, калии, рубидии и др., входящим в состав пород. По образованию свинца из 1 г урана в год находят абсолютный возраст мин-ла и породы в млн. лет, по углероду с периодом полураспада 5568 лет-более молодых образований. Абсолютные значения возраста пород приведены в хронологической шкале.

17. Для строит. самыми благоприятными условиями явл. горизонтальное залегание слоев, большая их мощность, однородность состава и увеличение прочности по глубине. При расположении зданий и сооружений на однородных грунтах возникают предпосылки для равномерной их сжимаемости и наибольшей устойчивости. В зонах дислокаций нарушается однородность грунтов оснований, по разрывным трещинам происходят смещения, циркулируют подземные воды, уменьшается прочность грунтов. Складчатые дислокации - вторичные формы залегания горных пород. При колебаниях происходит смятие слоев пород в складки или их наклон без разрыва сплошности. В вершинах складки имеют трещины. При первичном (ненарушенном) залегании осадочных пород их расположение не меняется и остается таким же как при формировании. Разрывные дислокации имеют нарушения сплошности пластов. На территории Беларуси новейшие дислокации не образуются, но старые встречаются. Примером служит Припятский грабен поверху кот. очень много отложений морского происх..К разрывным дислокациям относятся сбросы, взбросы, сдвиги, грабены, горсты, надвиги. Озеро Байкал – грабен.

18. В тектонических районах возникает ряд трудностей при строит., поэтому инж.-геол. исследования надо проводить очень тщательно и выявить:1–формы тектонических дислокаций;2–зоны трещиноватости горных пород; 3–пространственное расположение пластов (согласное, несогласное их залегание, поворот пластов). Для строит-ва самыми благоприятными условиями являются горизонтальное залегание слоев, большая их мощность, однородность состава и увеличение прочности по глубине.

В зонах дислокаций нарушается однородность грунтов оснований, по разрывным трещинам происходят смещения, циркулируют подземные воды, уменьшается прочность грунтов. В синклинали трещиноватость пород всегда меньше чем в антиклинали. Для разрывных дислокаций характерны трещиноватость и неравномерные осадки фундаментов, велика вероятность оползней. По характеру тектонических движений земная кора может быть разбита на 2 области, которые принято называть:1 – платформы;2 – геосинклинали (земные впадины).Беларусь находится на устойчивой платформе. Платформы-малоподвижные, устойчивые участки земной коры. Щиты-выходы кристаллического фундамента на поверхность земли. На Русской платформе - Украинский и Балтийский щиты. Плита-это комплекс чередующихся морских и континентальных осадочных отложений. Море отступает и наступает, а платформы колеблются: поднятия и опускания – трансгрессия моря. Геосинклинали–узкие вытянутые участки земной коры с интенсивным накоплением осадков, превращаемых в высокие горы (академик Наливайко). Они претерпели несколько этапов развития:1.Наиболее часто это – моря с интенсивным накоплением осадков (мощность – 15-20 км) и прогибами. Часто сопровождаются подземными извержениями.2.Геосинклинали превращаются в горную систему, а море отступает. Осадочные породы сминаются в складки с вертикальными колебаниями и горизонтальными смещениями (Карпаты, Кавказ). Часто возникает вулканическая деятельность.3.Происходит разрушение гор (Уральские горы).

19.I Колебания земли отмечаются приборами;II Ощущается людьми в спокойном состоянии;III Колебания земли отмечаются некоторыми людьми;IV Землетрясения отмечаются многими людьми;V Качание висячих предметов, спящие просыпаются;VI Легкие повреждения в зданиях, тонкие трещины в штукатурке и сырых грунтах, небольшие изменения дебита источников и уровня воды в колодцах;VII Трещины в штукатурке, стенах и сырых грунтах; иногда нарушения стыков трубопроводов; порой мутнеет вода, изменяется дебит источников и уровень грунтовых вод

VIII Большие трещины в стенах и сырых грунтах, падение карнизов, дымовых труб; разрушения стыков трубопро-водов; мутнеет вода в водоемах, возникают новые, изменяются дебит источников и уровни воды в колодцах;IX В некоторых зданиях обрушение стен, перекрытий, кровли; много разрывов и повреждений трубопроводов; трещины в грунтах до 10 см; большие волнения в водоемах, часто возникают новые и пропадают существующие источники;X Обвалы во многих зданиях. Трещины в грунтах шириной до 1-5 м;XI Много трещин на поверхности земли, большие обвалы в горах;XII Изменение рельефа местности в больших размерах.

Воздействие землетрясений на здания и сооружения зависит от ряда факторов:1–геологических и гидрогеологических условий;2 – глубины очага и эпицентра (гипоцентра) землетрясения;3–частот сейсмических колебаний и самих зданий и сооружений;4–конструктивных особенностей зданий и сооружений.

Сейсмические явления(от гр.–сотрясения)проявляются в виде упругих колебаний земной коры. В наиболее резком появлении сейсмические явления наз. землетрясениями. Землетрясения могут происходить при извержении вулканов (например, на Камчатке), а также в результате мощных взрывов.

Моретрясения возник. на дне глубоких впадин Тихого, реже Индийского и Атлантического океанов. Быстрые поднятия и опускания дна вызывают смещение крупных масс горных пород и порождают на поверхности океана пологие волны (цунами) с расстояниями между гребнями до 150 км.

20. Гор.породы-агрегаты минералов: состоящие из одного минерала–мономинеральные или из нескольких– полиминеральные. Основными признаками классификации горных пород являются минеральный и химический состав, структура, условия (формы) залегания и генезис (происхождение).Св-ва пород в решающей мере определяются их происхождением (генезисом).

Генетическая классификация. 1.Магматические(изверженные):а–глубинные,б–излившиеся.2.Осадочные:а–хим.,б –мех.(обломочные),в–органогенные,г–смешанные.3.Метаморфические:а–контактового,б–регионального метаморфизма.

Магмат. породы образовались при внедрении магмы в земную кору и излиянии на поверхность с другими сопутствующими процессами. Магма–сложный по составу силикатный расплав, обогащенный парами воды и газами, который внедряется в земную кору и изливается на поверхность в виде лавы с t-1000-1500^оПо содержанию SiO₂ различают:Глубинные\Излившиеся аналоги

1. Кислые (SiO₂ > 65%) Гранит/ кварцевый порфир,липарит$2. Средние (SiO₂ – 65-55%)а) сиенит\ бескварцевый порфир, трахит (от слова «шероховатый»)б) диорит\ порфирит,андезит$3. Основные (SiO₂ – 45-55%) Габбро\ диабаз

4. Ультраосновные (SiO₂ – 45-55%) Пироксени\практически не встречается перидотит (дунит)$5. Породы излившиеся с переменным минералогическим составом пемза, вулканическое стекло (обсидиан), лавы (вулканические туфы)

Осад. породы (грунтами), кот. образуются из пород магматических или метаморфических при их разрушении или выветривании. Они обладают в большинстве высокой пористостью и целым рядом особенностей. Их классифицируют на хим., мех. (обломочные) органогенные и смешанные.Комплекс природных условий, в которых образуются осадочные породы (грунты) принято называть фациями, из них основные: континентальные, морские, лагунные.

Метаморф. породы возникли из пород магматических или осадочных путем их изменения под воздействием высоких давлений и t, газовых компонентов, т.е. процессов метаморфизма.Породы контактового метаморфизма образовались при внедрении магмы в земную кору при высокой t на контакте.

Породы регионального метаморфизма возникли в подвижных зонах земной коры, наз/ геосинклиналями, в больших масштабах при высоких давлениях.

Динамоморфизм – образование горных пород в результате большого давления и деформаций земной коры.

21. Процессы внутренней динамики Земли Процессы внутренней динамики(эндогенные процессы)можно подразделить на:1–магматизма;2–метаморфизма(большие давления и температура);3–тектонические.Все они тесно связаны друг с другом и взаимно влияют.Движения земной коры с её деформациями и изменением залегания пород называются тектоническими процессами. Их можно разделить на 3 осн. типа:-колебательные-медленные поднятия и опускания участков земной коры с образованием крупных выпуклостей и прогибов;-складчатые-смятие горизонтальных слоев земной коры в складки без их разрыва;-разрывные- с разрывом слоев и массивов горных пород.

22. Геологическая деятельность ветра и создаваемые отложения Ветер совершает большую геологическую работу:разрушение земной поверхности(выдувание или дефляция, обтачивание или коррозия),перенос продуктов разрушения и отложение(аккумуляция) этих продуктов в виде скоплений различной формы.Все эти процессы носят общее назв.эоловых и наиболее ярко проявляются в пустынях,долинах рек и на морских побережьях.Выдувание (дефляция) возникает за счет мех. силы ветра,весьма сильно в рыхлых и мягких породах,на почвах пахотного слоя без дернового покрова,при вырубке кустарников и деревьев.При этом ветер выдувает котловины, борозды и траншеи.Под напором ветра переносятся пыль,песок и даже гравий. Эти частицы при ударе о породы перетирают,сверлят и обтачивают их поверхность,возникают останцы в виде столбов,грибообразных эоловых ваз,мостов(эоловых ворот), качающихся камней и т.д. Эоловые отложения представлены пескам разной крупности и глинистыми грунтами в зависимости от скорости ветра и размера переносимых ветром частиц. Их делят на подвижные (дюны, барханы) и закрепленные(грядовые, бугристые)пески.Дюны образуются по берегам рек и морей возле кустарников, неровностей рельефа и зданий. Дюны обычно создают цепь холмов.Барханы создаются в пустынях сильными ветрами.Подвижные пески заносят поля,оазисы,каналы,дороги,здания, селения и даже города.

23. Геологическая деятельность поверхностных вод и свойства их отложений Атмосферные осадки при дожде и таянии снега растекаются многочисленными струйками и потоками воды. На склонах возникает плоскостной смыв (эрозия без создания русла)с выполаживанием местности.Отдельные струи вызывают струйчатую эрозию,а крупные потоки(ручьи)создают промоины и овраги.На склонах и у подошвы скапливается делювий (dQ), в понижениях на примыкании к склонам – пролювий (pQ).Эти наносы покрывают лежащие под ними древние(коренные)породы.

В

зависимости от силы потоков и крутизны склонов продукты выветривания пород(элювий)смываются на склонах и перемещаются к их подножию в виде частиц глинистых, пылеватых, песчаных и даже более крупных обломков.Делювиальные отложения неотсортированы, способны к сползанию по склонам в зав-ти от их крутизны и состава наносов.В верхней части склона делювий представлен суглинками, супесями, песком с включениями крупных обломков,внизу–супесями, суглинками и реже глинами.В сухих районах делювий представлен лёссовидными суглинками.Пролювий (pQ) состоит из неоднородных рыхлых суглинков и супесей, переслаиваемых с песком и крупными обломками.

24. Геологическая деятельность рек и свойства их отложений.Полноводные реки совершают большую геологическую работу–разрушение(эрозию)грунтов, перенос и отложение(аккумуляцию)этих продуктов,кот.наз. аллювиальными (aQ).Интенсивность донной и боковой эрозии зависит от скорости течения. При размыве берегов русло реки блуждает (меандрирует),на равнинах возникают старицы.В русле обломки оседают интенсивно, река мелеет, появляются отмели, перекаты, косы. На развитие рек влияет производственная деятельность человека.

Аллювиальные отложения рек и св-ва Реки выносят обломки к морю и откладывают в районе дельт. Много аллювия скапливается в русле рек и на поймах с мощностью в долинах рек от нескольких до десятков метров. В состав аллювия входят глыбы, валуны, галечник, гравий, пески, суглинки, глины, илы, органический материал. В горных реках преобладают крупноблочные, в равнинных – пески и более мелкие осадки. По характеру и месту накопления речные отложения бывают дельтовые, русловые, пойменные и старичные.В дельтах накапливаются песчано-глинистые осадки. Русловый аллювий состоит из песка, галечника, гравия, валунов. Пойменный аллювий откладывается в период паводка и представляет собой суглинки различного состава, глины и мелкие пески, которые обычно обогащены органическим материалом. Старичный аллювий возникает в виде ила с органическими веществами. При паводке в старицы поступают мелкие илистые пески, чаще всего в форме линз.Внизу аллювия залегают галечники, гравий, крупные пески.Древние пойменные суглинки и твердые глины являются хорошим основанием.Но на древних террасах аллювиальные суглинки часто бывают лёссовидными и могут обладать просадочными св-ми.Под подошвой фундамента на иловатом грунте устраивают песчаные подушки или свайные фундаменты.

25. Геологическая деятельность морей и свойства их отложений. В морях и океанах протекают сложные процессы разрушения, перемещения и формирования различных осадочных пород.В прибрежной зоне морские осадки сост. из продуктов разрушения берегов и приносимых ветром или реками. В морях многочисленные организмы с твердыми скелетами(раковины, панцыри)из СаСО_з и SiO₂n.Н₂О создают органические осадки. В соленой морской воде много химических осадков.При вертикальных колебаниях земной коры моря перемещаются. Если берег отступает (трансгрессия), то населенные пункты заметно удаляются от моря. Когда море наступает (регрессия), берег погружается под воду и энергично размывается. При строительстве на берегу моря надо предусматривать меры по борьбе с размывом.Строительные свойства морских грунтов определяются условиями их образования. Глубоководные отложения более выдержаны по составу, имеют значительную мощность, однородность, однотипные свойства. Отложения шельфа однообразны по напластованию, но быстро меняются по вертикали. Породы береговой зоны переменчивы во всех отношениях.Древние морские отложения - хорошие основания сооружений, но могут содержать вредные примеси типа пирита и водорастворимых солей. Глубоководные глины часто переуплотнены:на крутых откосах в них возник. оползни. Надежными основаниями служат пески. галечники и другие обломочные материалы. К слабым грунтам относ. мощные толщи современных прибрежных илов.

26. Озера подмывают берега волнами при ветрах, создавая абразионные террасы на берегах и аккумулятивные из осадков. Отложения озер включают обломочные, химические и органогенные осадки. Озера откладывают в основном грубые обломки и различной крупности пески. В искусственных водохранилищах абразионная работа вод выражается в выработке нового профиля при размыве береговой линии вслед за заполнением водохранилища. У берегов накапливаются осадки обломочные с примесью тонкодисперсных наносов от смывания из оврагов и впадающих в водохранилище рек, а также иные делювиально-пролювиальные осадки. На дне реки откладываются глины, суглинки, илы и т. Д.

27. Разрушительная работа ледников. При своем движении лед под действием тяжести и вмерзших в него обломков истирает и вспахивает поверхность земли, создавая котловины, рытвины, борозды, ледниковые отложения,

«моренами»:

-поверхностные (боковые и срединные)

-внутренние

-донные

- береговые и конечные

- флювиогляциальных., озы, камы и зандровые поля

Флювиогляциальные песчано-гравелистые и глинистые отложения озов и зандров уступают моренным глинистым грунтам по прочности, но являются надежным основанием. Ледниковые отложения (камень, пески), пески озов, камов и зандров пригодны для насыпей, а валуны для изготовления пьедесталов памятников (например, памятник Петру I в Санкт-Петербурге).Строительные свойства ледниковых отложений: Они являются надежным основанием сооружений.

28. Болота – это избыточно увлажненные участки земной поверхности с развитой на них специфической растительностью по берегам рек, старицам, побережьям озер, на вечной мерзлоте.

Болота:висячими,а в долинах рек – пойменными. мелкие (до 2 м), средние (2 – 4 м), глубокие ,низинные, верховые и переходные.

Болота неблагоприятны для возведения зданий и сооружений.

29. Природные процессы: оползни (скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести.), обвалы (отрыв и падение масс горных пород вниз со склонов гор под действием силы тяжести. Обвалы возникают на склонах речных берегов и долин, в горах, на берегах морей), осыпи (скопление на склонах гор и скал камней, а также скопление обломков горных пород различного размера на склонах или у подножий гор и холмов.), лавины ( масса снега, падающая или соскальзывающая со склонов гор. Наиболее благоприятны для лавинообразования склоны крутизной 25—45°, однако известны сходы лавин со склонов крутизной 15—18°), суффозия ( вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения.), карст ( совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью), просадки, пучение, набухание , усадка, плывуны (насыщенный водой грунт (обычно пески или супеси), который способен разжижаться под механическим воздействием на него, при вскрытии их котлованами и другими выработками.), образование оврагов.

30. Устойчивость склона определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу.

Различают оползни одно-, и многоярусные, действующие и недействующие.

Противооползневые мероприятия. Прежде всего должно быть качественное выполнение изысканий:

Мероприятия по обеспечению охранной обстановки

Берегозащитные мероприятия и сооружения

Землеустроительные мероприятия

Механическое крепление склона (откоса

Подпорные сооружения

Покрытия

Использование растительности

Искусственное уплотнение и закрепление грунтов

Обеспечение устойчивости сооружений

31. Грунтами называются горные породы верхней коры выветривания, используется для сооружений в качестве: основания; среды (сооружения подземные); материала (насыпи, подушки, земляное полотно и др.).

Инженерно-геологическая классификация грунтов Н.Н. Маслова:

1 – с жесткими структурными связями;2 – без жестких структурных связей;

Вторая группа подразделяется на три подгруппы:

а – связные ( глинистые) и пылеватые;б – обломочные несцементированные и несвязные (сыпучие);в – биогенные (особого состава или состояния).

Породы с жесткими структурными связями – скальные: магматические, метаморфические и сцементированные осадочные (конгломераты, брекчии, песчаники, алевролиты и аргиллиты, известняки и доломиты, мел, мергели, известковые песчаники).

Сульфатные и галлоидные породы - гипс, каменная соль, сильвин, сильвинит и карналлит. Все они растворимы водой.

Скальные грунты классифицируют:по водостойкости: а – водостойкие; б – водонестойкие.по прочности: а - с временным сопротивлением сжатию более 40 МПа; б – то же 5 – 40 МПа.

Породы без жестких структурных связей

а. Грунты связные (глинистые).Водостойкие (слаборазмягчаемые) – аргиллиты, мергели. У них малая сжимаемость, прочность невысокая.

Размягчаемые – глина, суглинок, супесь. Их прочность зависит от влажности и определяется консистенцией (густотой теста), по которой различают состояния: твердое, пластичное, текучее. По сжимаемости: слабо-, средне- и сильносжимаемые.

б. Грунты сыпучие. а – водостойкие; б – водонестойкие.

На свойства этих грунтов оказывает влияние не столько влажность как плотность сложения. Сыпучие грунты бывают плотные, средней плотности и рыхлые (прочные, средней прочности и слабые соответственно), что выражается в их слабой, средней и сильной сжимаемости под воздействием давления. По степени насыщения водой они бывают маловлажными, влажными и насыщенными водой.

в. Грунты особого состава (особые). К ним относятся: лёссы, торфы (биогенные), илы, мел, почвы, культурный слой, насыпные и намывные, искусственные и др. Они обладают большой пористостью, могут давать большие осадки при сжатии (лёссовые – просадки от замачивания).

32.Физические свойства грунтов. Отметим вначале наиболее характерные физические свойства грунтов согласно СТБ 943-93 и ГОСТ 25100-95. К числу наиболее важных характеристик относятся удельный вес и пористость грунта.

Удельный вес грунта — отношение веса грунта с водой в его порах к занимаемому этим грунтом объему, включая поры: g = G/V, Удельный вес частиц грунта - отношение веса сухого грунта к объему его твердой части: g_s = G_s/V_s; Удельный вес сухого грунта - отношение веса сухого грунта ко всему занимаемому этим грунтом объему: g_d = g/(1 +0,01w); Пористость грунтов - процентное отношение объема пор к общему объему грунта: n = (V_n/ V)100%, Пористость грунта выражают через значение его удельного веса: n = (1 – g_d / g_s )100%. Коэффициент пористости - отношение объема пустот (пор) к объему частиц грунта. Выражается в долях единицы. e = Vn / Vs; e = n / (1-n); e = (g_s – g_d) / g_{s .}

Водно-физические свойства грунтов. Влажность грунта w, % - процентное отношение веса воды, содержащейся в порах, к весу сухого грунта (высушивание образца производят в термошкафу при t = 105...107 ^oС в течение 8 ч и более. w = 100 (G – G_s) / m_s , где G – вес грунта вместе с содержащейся в нем водой, г; G_s – вес высушенного грунта, г.

Максимально возможное содержание в грунте воды при полном заполнении пор называют полной влагоемкостью грунта w_n = e g_w / g_d .

Под гигроскопической влажностью понимают влажность воздушно-сухого грунта.

Степенью влажности или относительной влажностью называют степень заполнения пор грунта водой, т.е. отношение объема воды к объему пор грунта: S_r = w g_s (100 – n) / n или S_r = w g_s / e g_w , Пластичность — способность грунта изменять под действием внешних сил (давления) свою форму, т. е. деформироваться без разрыва сплошности и сохранять полученную форму после прекращения действия внешней силы. Пластичность грунта во многом определяет его деформируемость. Нижним пределом пластичности w_р или границей раскатывания называют такую влажность глинистого грунта, при которой раскатываемый из него жгутик диаметром 3 мм начинает крошиться от потери пластических свойств, т.е. влажность на границе перехода грунта из твердого состояния в пластичное. Верхний предел пластичности w_L или граница текучести – влажность глинистого грунта на границе перехода из пластичного состояния в текучее.

Разница между верхним и нижним пределами пластичности получила название числа пластичности, I_p %: I_p = w_L – w_p.

По числу пластичности I_p выделяют глинистые грунты трех типов:

1) высокопластичные (глины) – 17 %; 2) пластичные (суглинки) – 17...7 %; 3) слабопластичные (супеси) – 7 %.

Консистенция I_L или показатель текучести — это характеристика состояния грунта ненарушенной структуры. I_L = (w_L - w_p) / I_p.

Деформационные и прочностные свойства грунтов.

Сжимаемость грунтов - их способность деформироваться без разрушения под влиянием внешней нагрузки. Характеризуется модулем общей деформации Е, коэффициентом Пуассона, коэффициентами сжимаемости и консолидации, модулями сдвига и объемного сжатия. Сжимаемость дисперсных грунтов под нагрузкой обусловлена смещением минеральных частиц относительно друг друга и соответственно уменьшением объема пор.

Прочность грунтов определяется их сопротивляемостью сдвигу, которое можно описать линейной зависимостью Кулона t = p tgφ + c,

где t – сопротивление сдвигу, МПа; р – нормальное давление, МПа; tg φ – коэффициент внутреннего трения; φ – угол внутреннего трения, град; c – сцепление, МПа.

Методы определения свойств грунтов

Грунтоведческая лаборатория. Образцы грунтов в виде монолитов или рыхлых проб для лабораторных исследований отбирают по слоям грунтов в шурфах и в буровых скважинах на объектах.

Полевые работы. Исследование грунтов в полевых условиях дает преимущество перед лабораторным анализом в силу определения всех характеристик при естественном залегании грунтов с сохранением режима влажности. Целесообразно разумно сочетать лабораторные и полевые исследования.

Деформационные испытания грунтов. Сжимаемость грунтов изучают методами штампов, прессиометрами, динамическим и статически зондированием. Эталоном определения сжимаемости грунтов являются полевые штамповые испытания (ГОСТ 20278-85).

Прессиометрические исследования проводят в глинистых грунтах. Прессиометр представляет собой резиновую цилиндрическую камеру, опускаемую в скважину на заданную глубину и расширяемую давлением жидкости или газа.

Зондирование (или пенетрация) относится к экспресс-методам и используется для изучения толщ грунтов без содержания щебня или гальки до глубины 15 – 20 м. По сопротивлению проникновения в грунт стального наконечника (зонда) определяют плотность и прочность грунтов и их изменчивость по глубине.

Опытные строительные работы. При строительстве объектов I уровня ответственности прибегают к опытным работам (опытные сваи, опытные фундаменты, опытные здания).

Стационарные наблюдения при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях проводят для оценки развития неблагоприятных геологических процессов (карста, оползней и др.), режима подземных вод и температурного режима. Продолжительность работ – до 1 года и более.

33. В Беларуси почвообразующими являются отложения: водно-ледниковые – 29,1%, моренные – 11,5%, органогенные – 23%, пески аллювиальные и эоловые – 10,5%, лессовидные и другие грунты.

За последние 500-600 тыс. лет было не менее 5 оледенений территории Беларуси и сравнительно теплых межледниковий. Центр оледенения находился в горах Скандинавии. Наиболее мощным было Днепровское оледенение, проникшее далеко за южные границы республики, и достигавшее Херсона и Волгограда

Моренные отложения

Донная морена Днепровского оледенения вместе с водно-ледниковыми отложениями мощностью 20-120 м залегает почти везде на поверхности или перекрыта Московской мореной и современными осадками на севере республики с мощностью до 30 м.

Основная морена представлена супесями, суглинками и глинами с включениями гальки, гравия и валунов. Такие грунты являются водоупором для грунтовых и межморенных вод в песчаных отложениях. Донная морена в силу разнозернистости и большой плотности обладает хорошими физико-механическими свойствами как естественное основание сооружений.

Конечные морены возникли при длительной остановке ледника у его тающего языка в виде гряд, поясов и цепи холмов высотой до 100 м и состоят из обломков разной крупности. Они тянутся на сотни км в длину и до 50 км в ширину. На территории Беларуси насчитывают около 7 поясов конечно-моренных (краевых) образований. Внизу конечных морен отложены донные морены.

Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения. Последнее оледенение на севере Беларуси оставило много малых и больших озер и равнину, сложенную озерными и озерно-ледниковыми отложениями в виде ленточных глин и песков.

Ленточные глины слоисты и состоят из тонких прослоек пылеватого песка (толщиной 3-7 мм) с прослоями глин толщиной не более 10 мм. Они распространены в Витебской области и являются хорошим сырьем для производства кирпича. Они имеют высокие пористость (до 60 – 65 %) и естественную влажность. Вдоль напластования К_ф = 1 х 10^-1 – 1 х 10^-3 м/сут, а в глинистых прослоях 1 х 10^-5 м/сут. Осушение водонасыщенной толщи ленточных глин не всегда осуществимо

Флювиогляциальные (водноледниковые) пески очень широко распространены в Беларуси. Они бывают крупными, средними, мелкими и пылеватыми с грубообломочным материалом и некоторым количеством глинистых частиц. Характерны косая слоистость, средняя плотность и даже рыхлое сложение.

34. К основным свойствам грунтов, определяющим в известной мере технологию строительного производства, трудоемкость и стоимость земляных работ, относятся объемная масса, влажность, разрыхляемость, угол естественного откоса, размываемость грунта, сцепление

Объемной массой принято считать массу 1 м3 грунта в плотном естественном состоянии. Объемная масса песчаных и глинистых грунтов составляет 1,5 ... 2 т/м3, скальных неразрыхлённых грунтов — до 3 т/м3.

Влажность характеризует степень насыщенности пор грунта водой. Грунты, имеющие влажность до 5%, считают сухими, свыше 30% — мокрыми, а в пределах 5—30% —нормальной влажности.

Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и степени влажности. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,003—0,05 МПа, для глинистых 0,005— 0,2 МПа.

Размываемость грунта обусловливается уносом его частиц текучей водой из земляных сооружений. Скорость движения воды по песчаному грунту допускается для мелких песков 0,15 м/с, для крупных —0,8 м/с по плотным глинистым грунтам до 1,8 м/с.

Разрыхляемость — это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального Кр и остаточного разрыхления к.р.

Угол естественного откоса грунта характеризуется его физическими свойствами, при которых грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Техническую мелиорацию грунтов применяют в строительстве для искусственного улучшения их свойств: прочности, водоустойчивости, снижения водопроницаемости.

Существуют два пути улучшения дисперсных грунтов – уплотнение (изменение физическим воздействием) и закрепление (изменение физико-химическим воздействием). При уплотнении грунтов уменьшается их пористость, увеличивается общая прочность с уменьшением сжимаемости. Уплотнение бывает поверхностным (катками, тяжелыми трамбовками, вибрацией, замачиванием), и глубинным (грунтовые столбы, взрывы, замачивание и т. д.).

Рекультивация грунтов предполагает восстановление плодородия нарушенного грунта и возобновление его использования в сельском, лесном хозяйстве или для других целей. Для рекультивации грунтов используются химические, биологические и мелиоративные методы. Рекультивация грунтов выполняется в несколько этапов. К подготовительным этапам относится забор проб и разработка проекта рекультивации грунтов. Количественный химический анализ необходим для определения загрязнителя и его содержания. Обычно, следующим этапом является подготовка грунта и внесение специфических препаратов.

Решение проблем рекультивации грунтов химическими методами связано с внесением в грунт сорбирующих или деструктирующих загрязнитель агентов. При этом химические агенты переводят загрязнитель в безопасную для растений и здоровья форму.

К биологическим методам относится использование живых микроорганизмов, способных разлагать загрязнитель. Часто биологические средства рекультивации грунтов представляют собой комплекс активных микроорганизмов и поддерживающих их активность веществ. Высокую эффективность показало применение биологических методов для рекультивации грунтов, загрязненных нефтепродуктами.

35. Вода в грунтах и ее классификация. Вода в грунтах бывает: парообразная; связанная – прочносвязанная (гигроскопическая), рыхлосвязанная; свободная – капиллярная, гравитационная; твердая (лед); кристаллизационная и химически связанная.

Парообразная вода может свободно передвигаться в порах и сильно влиять на свойства грунтов, особенно глинистых, лессовых. Связанная вода имеет плотность 1,20 – 1,40 г/см³, практически несжимаема и перемещается в грунтах по направлению падения электрического потенциала и температур грунта, увеличения его дисперсности. Её подразделяют на прочно- и рыхлосвязанную. Прочносвязанная вода создает связность глинистых грунтов. Рыхлосвязанная вода подразделяется на пленочную и осмотическую и вместе с прочносвязанной составляет максимальную молекулярную влагоемкость, которая у песка составляет 1 – 2 %, а в монтмориллонитовых глинах почти 135 %.

Свободная вода бывает капиллярной и гравитационной. Капиллярная вода поднимается вверх от уровня грунтовых вод за счет сил капиллярного натяжения, образуя в грунте капиллярную кайму мощностью H_к в зависимости от степени дисперсности, неоднородности грунта, его минералогического состава, формы частиц, размера пор, плотности и пористости грунта. Гравитационная вода располагается и перемещается под действием гравитации сверху вниз. Вода в твердом состоянии. При температурах ниже нуля вода замерзает и превращается в лёд, который играет роль природного цемента, скрепляющего частицы, резко изменяет свойства грунта. Подземные воды служат источником водоснабжения или затрудняют строительство при затоплении котлованов, карьеров, траншей. Они ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых грунтов, могут являться агрессивной средой для строительных материалов, размывать и растворять породы с образованием пустот.Воды земной коры постоянно пополняются ювенильными водами, возникшими в глубине земли с выходом на поверхность Земли в виде паров и горячих источников при вулканической деятельности. В зонах замедленного водообмена образуются минерализованные (соленые) воды так называемого седиментационного происхождения из древних морских осадков в начале геологической истории земной коры.

К свойствам подземных вод относят: вкус, запах, цвет прозрачность, температуру и др., т.е. так называемые органолептические свойства (определяемые при помощи органов чувств).

Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц ее движению. При нагреве вязкость подземных вод уменьшается. Электропроводность воды определяется растворенными солями и выражается удельным сопротивлением 0,02 …1,00 Ом-м. Радиоактивность подземных вод вызвана присутствием элементов урана, стронция, цезия, радия-радона и др. Законы движения. Подземные воды могут передвигаться в грунтах путем инфильтрации и фильтрации. Инфильтрация воды происходит в порах с их частичным заполнением воздухом или водяными парами в зоне аэрации. Фильтрация в виде движущегося потока происходит при полном заполнении пор водой.

Движение грунтового потока в водоносных слоях (галечнике, песке, супеси, суглинке) имеет параллельно-струйчатый или ламинарный характер и подчиняется закону Дарси. В крупных пустотах происходит вихревое или турбулентное движение воды, но сравнительно редко. Движение подземных вод может быть установившимся и неустановившимся, напорным и безнапорным.

36.Гидрогеологические изыскания – это комплекс работ, вып-мых для оценки влияния п.в. на проектируемое соор-е, а также для оценки и прогноза измен-я реж.и состава п.в. под влиянием строит. д-ти чел.. Вкл. в себя: режимные наблюдения за ур-ми, t-рой и хим.составом п.в.; опытно-фильтрационные работы (откачки, наливы).

Карта гидрогизогипс (сплошные линии – гор-ли отметок поверхн. Земли; пунктирные линии – ур-ни п.в. (гидроизогипсы) Карты гидроизогипс отражают хар-р поверхности (зеркала) грунтовых вод (г.в.) Гидроизогипсами наз. линии, соед-щие точки с один-ыми отметками ур-ней г.в. Их выр. в абс-х отметках и надписывают над каждой скважиной, а затем методом интерполяции строят гидроизогипсы. Сечение гидроизогипс выбирают в зав-ти от масштаба карты и густоты точек замера от 0,5 до 10 м. Прим. для выяснения напр-я и скор. дв-я грунт. потока в люб. точке, а также опр. глубины залегания воды(по разности отметок горизонталей и гидроизогипс).Карты гидроизопьез. Линии, соед.-щие точки с один-ыми отметками пьезометр-го ур-ня, называют гидроизопьезами (или пьезогипсами). По карте изуч. усл-я форм-ния потоков артезианских вод, опр. напр-ие их дв-я, выд-т участки возм-го самоизлияния, устан-т гидравл. связь напорных вод с реками и др.Роль подземных вод (п.в.) для строит-ва: п.в. служат ист-ком водоснабжения или затрудняют стр-во при затоплении котлованов, карьеров, траншей. Они ухудшают мех. св-ва рыхлых и глинистых грунтов, могут являться агрес.средой для строймат. размывать и растворять породы с образованием пустот. Строители д. исп-ть п.в. в производ-х целях, уметь бороться с ними при стр-ве и экспл-ции зд-й и соор-й.

\

37. Приток воды к водозаборным сооружениям

Среди водозаборных соор-й рассм-ся горные выработки, как дрены (канавы) и скважины. В гидрогеологии горные выработки разделяют на совершенные и несовершенные.

Гидродинамически совершенной называется горная выработка, вскрывающая водоносный горизонт от кровли до подошвы.

Рис. 1. Схемы совершенной (а) и несовершенной (б, в) выработок

Приток воды к ней происходит по всей поверхности соприкосновения стенок выработки с водоносным горизонтом (рис. 1, а). Если же выработка не доходит до водоупора, она называется несовершенной по степени вскрытия водоносного горизонта (рис. 1, б). Зачастую выработки закрепляются от обрушения, цементируются скважины оборудуются обсадными трубами, фильтрами и т. п. Естественно, что приток воды в такие выработки затруднен и их называют несовершенными по характеру вскрытия водоносного горизонта.

Приток безнапорных вод в совершенную горизонтальную дрену (канаву)

После устройства дрены скорость движения воды в ней увеличивается и уровень воды понижается на величину S, которую в гидрогеологии принято называть величиной понижения. Иными словами, величина понижения представляет собой разницу между статическим и динамическим уровнями. Мощность водоносного горизонта до понижения обозначим через H, глубину воды в дрене — через ho. В результате понижения уровня в дрене в водоносном горизонте образуется депрессионная воронка, показанная на рис. 50 сплошной жирной линией. Расстояние R, на которое сказывается влияние понижения, называют радиусом влияния. Фильтрационные силы, предс. соб.одноврем.воздействие гидростат-го взвешивания и фильтрац-го давл-я, при опред. коэф-та уст-ти необх-мо учит. для участков поверхности скольжения, находящихся в пределах водоносного горизонта.

Гидростатическое взвешивание умен. верт-ные напряж. в скелете обводненной породы и численно равно весу воды в объеме рассм-мой части водоносного горизонта. Фильтрационное давление направлено по линиям тока воды и равно для каждой единицы объема водоносного горизонта произведению гидравлического (напорного) градиента этого горизонта на объемный вес воды.

38. К гидродинамическим процессам относятся подтопление, эрозия, суффозия, высачивание грунтовых вод на склонах. Подтопление, подъём уровня грунтовых вод, обусловленный повышением горизонтов воды в реках при сооружении водохранилищ, русловых плотин, судоходных каналов и др. гидротехнических сооружений.Суффознонные процессы обусловлены вымыванием из грунтов их мелких частиц под напором воды, что сопровождается оседанием поверхности, образованием провалов, воронок .Водная эрозия. Поверхностные воды и океанские волны обычно являются самыми существенными агентами эрозии.Различают дождевую или плоскостную эрозию, русловую(линейная). Атмосферные осадки при дожде и таянии снега растекаются многочисленными струйками и потоками воды. На склонах возникает плоскостной смыв (эрозия без создания русла) с выполаживанием местности. Отдельные струи вызывают струйчатую эрозию ,а крупные потоки (ручьи) создают промоины и овраги.Высачивание грунтовых вод на склонах и откосах. Для достижения требуемого понижения уровня подземных вод надо прим.: пластовые дренажи на участках высачивания под­земных вод на склонах (откосах) — для предотвра­щения суффозии и в основании подсыпок (банке­тов).

3 9. Основным мероприятием, предотвращающим развитие существующих оврагов, является регулирование поверхностного стока воды с предотвращением стекания ее в овраг устройством водоотводных канав и оградительных водонепроницаемых валиков; валики укрепляют дерном, глинобетонными замками, хворостом. Дно оврагов укрепляют каменной наброской или гасят скорость протекающей по дну воды устройством поперечных порогов или хворостяных запруд. Для укрепления берега реки, строят дамбы, и производят разнообразные регулирующие мероприятия на реках, в том числе включающие создание искусственного русла, которое способно отвести поток разгулявшейся воды от объектов жизнедеятельности людей. В самом крайнем случае, возможен перенос населенных пунктов и инженерных коммуникаций в другое место. В процессе работы способа амплитуду бегущей водной волны регулируют в зависимости от требуемой величины углубления русла реки за счет регулирования скорости спуска воды из пруда или водохранилища посредством пропорционального изменения величины открытия водопропускных отверстий (шлюзов, шахт и т. п. ), а очередность спуска воды из прудов и водохранилищ устанавливают в зависимости от уровня воды в них и требуемого увеличения глубины русла. В случае необходимости максимально возможного углубления и спрямления русла реки величину и скорость открытия водопропускных отверстий (шлюзов, шахт и т.п.) делают максимальной и промежутки времени от спуска нижерасположенных прудов или водохранилищ до спуска вышерасположенных устанавливают в соответствии с пропиткой водой прилегающих к руслу земель до максимально возможной влажности, не дожидаясь процесса иссушения почвы после скатывания бегущей водной волны, а в случае необходимости минимально допустимого углубления русла реки эти промежутки времени устанавливают по достижению максимально возможного иссушения почвы по следу предыдущей водной волны, то есть наибольшими.

40. Временный отвод воды (или снижение уровня) на период производства строительных работ называют строительным водозабором, а на весь период эксплуатации объекта – дренажами. Водопонижение – способ снижения уровней или напоров подземных вод при проведении подземных выработок, в гидротехническом и гражданском строительстве. Водопонижение предусматривает улавливание и откачку поверх.вод дренажными устройствами, кот. заклад-ся в водоносные породы. Водопонижение уровней грунтовых вод на строительных площадях м.б. достигнуто такими типами дренажей: самотеком поды с помощью подземных галерей в глубине склона, перерезающих водоносные слои; принудительной откачкой открытым способом насосом, установленным за его пределами или закрытым способом установками (ЛИУ) в виде системы иглофильтров, которые устанавливают вокруг котлованов или вдоль траншей и присоединяют к всасывающему коллектору; отводом воды по горизонтали или вертикали;откачкой воды .С пом.ЛИУ пониж. ур-нь воды на 4,5 м (одним ярусом) в песках с Кф от 1 – 2 до 40 – 50 м/сут. При глубоком водононижении применяют 2 или 3 яруса установок. Для осушения мелких и пылеватых песков или супесей с Кф = 0,01 – 1,0 м/сут прим. эжекторные иглофильтры, создавая вакуум в водонасыщ. грунте, улучшая водоотдачу и усиливая эф-т водопонижения.

41. Методы инженерно-геологических изысканий: буровые и геофизические (электроразведка, георадар).

Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой.

Бурение применяется в основном для исследования горизонтальных или пологопадающих пластов. Извлекая образцы грунтов из скважины по мере ее проходки, выясняют состав, свойства, состояние грунтов, условия их залегания,. В зависимости от способа бурения и состава грунтов образцы бывают ненарушенной или нарушенной структуры (керны). Преимущества бурения: скорость проходки скважин с достижением больших глубин, высокая механизация работ, мобильность буровых установок.

Г еофизические методы исследования (электрометрия, радиометрия или георадар и сейсмометрия) сопутствуют разведочным работам, позволяя значительно сократить объем шурфования и бурения. С их помощью можно изучать физические и химические свойства грунтов и подземных вод, условия залегания, движение подземных вод, инженерно-геологические явления и процессы. Часто применяют вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ).

При электропрофилировании на исследуемом участке забивают в грунт серию электродов в створах и на каждом измеряют сопротивление грунтов (рис. 87).

Георадар — прибор, предназначенный для решения широкого спектра задач при работе в районах с неблагоприятным климатом, где есть необходимость оперативного мониторинга среды, получения разрезов грунта, не требующих бурения или раскопок.

42. Полевые исследования грунтов: откачки, наливы, прессиометрия, статическое и динамическое зондирование, опытные штампы.

Прессиометрические исследования проводят в глинистых грунтах. Прессиометр представляет собой резиновую цилиндрическую камеру, опускаемую в скважину на заданную глубину и расширяемую давлением жидкости или газа. При каждом давлении замеряют радиальные перемещения стенок скважины, что позволяет определять модуль деформации и прочностные характеристики грунта.

Зондирование (или пенетрация) относится к экспресс-методам и используется для изучения толщ грунтов без содержания щебня или гальки до глубины 15 – 20 м. По сопротивлению проникновения в грунт стального наконечника (зонда) определяют плотность и прочность грунтов и их изменчивость по глубине. Различают зондирование динамическое при забивке конуса в грунт молотом и статическое при плавном его задавливании.

Эталоном определения сжимаемости грунтов являются полевые штамповые испытания

Штамп в шурфе – это жесткая круглая плита площадью 5000 см². Для создания под штампом заданного давления применяют домкраты или платформы с грузом

Штамп в буровой скважине. Испытание грунтов проводят в скважине Æ ³ 320 мм глубиной до 20 м. На забой скважины опускают штамп площадью 600 см². Нагрузка на штамп передается через штангу, на которой располагается платформа с грузом.

43. Задания на изыскания и программа изысканий. Состав и содержание отчёта об инженерно-геологических исследованиях.

Цель инженерно-геологических исследований – получить необходимые инженерно-геологические материалы для проектирования объекта.

№	Нанаиме нование	Содержит частиц < 0,005 (%)	Число пластичности Jр	Диаметр раскатываемого шнура из грунта, мм
1	Глины	> 30	> 0,17	<1
2	Суглинок	10 ¸ 30	0,07 ¸ 0,17	1-3
3	Супесь	3 ¸ 10	0,01 ¸ 0,07	>3
4	Песок	< 3	Не пластичный	Не раскатывается

Задача исследований – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических процессов, свойств грунтов и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации сооружений.

Техническое задание на инженерно-геологические изыскания выдают специалисты, занимающиеся проектированием объекта и владеющие знаниями по инженерной геологии. Состав исследований определяется программой, составленной в соответствии с техническим заданием и согласованной с проектной организацией. В состав работ входят: сбор, изучение и анализ имеющихся геологических материалов по району строительства; инженерно-геологическая и гидрогеологическая съемка; буровые и горнопроходческие разведочные работы; геофизические исследования; опытные полевые работы; стационарные наблюдения; лабораторные исследования грунтов и подземных вод; камеральная обработка и составление отчета. Результаты изысканий в виде инженерно-геологического отчета передаются проектной организации.

Инженерно-геологические работы выполняют в три этапа:

1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный.

Подготовительные работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам. Ведется подготовка к полевым работам.

В полевой период производятся работы:

• инженерно-геологическая съемка;

• разведочные (буровые) работы и геофизические исследования;

• опытные полевые и лабораторные исследования грунтов;

• изучение подземных вод;

• анализ опыта местного строительства и т. д.

В камеральный период обрабатывают результаты полевых и лабораторных исследований, составляют инженерно-геологичес-кий отчет с приложениями: картами, разрезами и т. д.

Отчет обязательно должен иметь приложение с графическими материалами (карты, разрезы, колонки скважин и др.), таблицами свойств грунтов, химических анализов воды, каталогом геологических выработок и др.

44. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия Беларуси.

Гидрогеологические условия. Гидрогеологические условия Беларуси определяются структурно-тектоническим строением кристаллического фундамента и особенностями генезиса осадочного чехла, в частности – четвертичных отложений. Крупная положительная структура – Белорусский массив – является областью питания, формирования и стока напорных пресных вод в окружающие его впадины – Прибалтийскую, Оршанскую, Припятскую и Брестскую.

Геологические условия. Дочетвертичные отложения. Территория Беларуси является западной частью Русской платформы – древнейшего участка земной коры докембрийского геологического времени. Фундамент платформы составляют кристаллические породы, залегающие на разных глубинах под чехлом более молодых осадочных пород. Коренные магматические породы фундамента смещены, смяты в складки, метаморфизованы и трещиноваты.

Четвертичные отложения. На территории Беларуси верхние пласты земной коры образовались преимущественно в четвертичном периоде, т.е. на протяжении последних 1-1,5 млн. лет. Для этого периода характерны длительные и значительные колебания температуры, в результате которых происходили неоднократные похолодания климата, вызывавшие оледенения территорий, и последующее таяние ледников.

четвертичные отложения Беларуси сформированы в основном геологической деятельностью ледников.

По геоморфологическим признакам (структуре поверхности) территорию республики можно расчленить на три области: ледниковую (гляциальную), переходную (субгляциальную) и внеледниковую.

Собственно ледниковые (моренные) отложения.

Донные (основные) морены распространены почти на всей территории оледенения. Основная морена представлена супесями, суглинками и глинами с включениями гальки, гравия и валунов.

Водно-ледниковые (флювиогляциальные) отложения.

Зандровые равнины (поля). У южных границ тающего ледника происходило непрерывное вымывание песчаных и пылеватых обломков из конечно-моренных и донных отложений.

0зы – узкие гряды, сложенные песком, гравием, галькой, валунами, образованы под ледниками потоками или реками в промоинах и трещинах ледника в направлении его движения с юга на север и с северо-запада на юго-восток.

Камы образованы в конечноморенных поясах в виде типичных холмов круглой или эллиптической формы – "пирогов" – высотой до 60 м, диаметром в сотни километров, со склонами крутизной в 5-45°.

Озерно-ледниковые (лимногляциальные) отложения. Последнее оледенение на севере Беларуси оставило много малых и больших озер и равнину, сложенную озерными и озерно-ледниковыми отложениями в виде ленточных глин и песков.

45. Охрана геологической среды Беларуси. Мониторинг и рекультивация земель.

Охрана земной коры складывается из трех основных проблем: охраны геологической среды, включающей в себя рельеф и грунты; охраны почв; борьбы с инженерно-геологическими процессами. Е

е серьезно нарушают строительство объектов и сама природа в силу глобальных процессов и явлений (землетрясения, вулканизм, речная эрозия и т.д.).

Охрана почв. Поверхностный почвенный слой земли играет важную роль в протекании жизненных процессов, являясь источником получения продуктов питания, многие почвы теряют плодородие. Правовая охрана почв представляет совокупность законодательных мероприятий, направленных на эффективное и рациональное их использование, на всемерное сохранение и защиту от вредных воздействий. Перед строительством почвенный слой должен быть снят и размещен на другой территории. Строительство и эксплуатация объектов способствуют возникновению инженерно-геологических процессов (оползни, обвалы, провалы земной поверхности над подземными выработками, подтопление водой объектов и т.д.). Поэтому требуется разработка способов защиты территорий исходя из местных геологических условий и природной обстановки.

Задачи строителей по охране природной среды при производстве работ и эксплуатации объектов сводятся к поиску средств и технических возможностей для исключению отрицательных воздействий на природную среду.

Основы мониторинга. В последние годы деятельность человека по охране природной среды резко активизировалась, появился мониторинг. Мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей человека природной среды.

Рекультивация земель – это всестороннее восстановление поверхности земной коры, нарушенной техногенной (горно-техничес-кой и биологической) деятельностью человека.

Горно-техническая рекультивация – это приведение нарушенной поверхности земли в порядок. Работа начинается с планировки территории и покрытия слоем почвы (до 15 см). Затем создается дерновый слой, хорошо укрепляя поверхность земли, особенно склоны рельефа. При необходимости грунтовые воды регулируются дренажами. Принимаются меры по предотвращению инженерно-геологических процессов.

Биологическая рекультивация предусматривает освоение территории под жилую застройку или создание зон отдыха. После планировки поверхность покрывают почвой с посадкой деревьев, кустарников и посевом сельхозкультур. В местах отработанных карьеров возможно создание водоемов.