Инженерная геология. Ответы. 1. Содержание науки Инженерная геология, её задачи, значение
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
1. Содержание науки «Инженерная геология», её задачи, значение. Инженерная геология — отрасль геологических знаний, изучающая верхнюю часть земной коры в связи со строительством различных зданий и сооружений. Основной задачей является разработка мероприятий, обеспечивающих нормальные условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений, возводимых в различных геологических обстановках. Инженерный геолог должен изучить и охарактеризовать: 1. Геологическую обстановку района строительства. 2. Горные породы, которые будут служить основанием, материалом (платина) или вместилищем (метро) для сооружения. 3. Геологические процессы, которые могут повлиять на строительство или возникнуть в процессе строительства. 2. Грунтоведение, понятие о грунте, составляющие грунта. Грунт - это любые горные породы, залегающие на поверхности или близ поверхности земли, и являющиеся объектом инженерно-геологической деятельности человека. В естественном состоянии грунт может включать три фазы: 1. Жидкая составляющая: вода в грунте в парообразном состоянии или в порах и трещинах в виде грунтовых вод (гравитационная или плёночная) 2. Газовая составляющая: воздух находящийся в пустотах грунта влияет на прочность, скорость его уплотнения под нагрузкой. 3. Твердая составляющая, скелет грунта. Состоит из минеральных частиц, связанных между собой, слабосвязанных и совсем несвязанных. 3. Классификация грунтов. Используемая классификация грунтов предложена в 1937 году академиком Саларинским. По ней грунт делится на пять групп: 1. Скальные грунты. К ним относятся магматические и метаморфические не выветренные и не трещиноватые породы, а также некоторые осадочные - песчаник с кремнистым цементом, хемогенный известняк и др. Эти грунты выдерживают нагрузку - до 2000 кг на см квадратный. Он однофазные, водонепроницаемы, невлагоемкие, несжимаемые, для их разработки нужна взрывчатка. 2. Грунты полускальные. Породы те же, но выветренные или трещинноватые, а также некоторые хемогенные породы (галит, гипс). Нагрузка от 40 до 800 кг на см квадратный. Водопроницаемый, невлагоемкий, несжимаемый. Разработка с помощью взрывчатки, лома, кайла (как у гномов в белоснежке). 3. Рыхлые связанные грунты. Аргиллиты, суглинки (обломочные породы с содержанием глинистых частиц с содержанием глинистых частиц 10-30%), супеси (обломочные породы с содержанием глинистых частиц с содержанием глинистых частиц 10-3%), лёссы (состоят из мелких частиц кварца, кальцита, глинистых минералов). Допустимая нагрузка 0,5-6 на кв см). Влагоемкие, сжимаемы, разработка вручную, или механизированным способом. 4. Рыхлые несвязанные грунты. Обломочные и вулканогенно обломочные породы без цемента. Хорошо проницаемы, невлагоемкие, слабосжимаемы. Допустимая нагрузка 5-6 кг на см кв. Разработка вручную или механизированным способом. 5. Мягкие или слабые грунты. К ним относятся почвы, торф, а также грунты 3-й и 4-й групп находящиеся в зоне вечной мерзлоты. Нагрузка до 2 кг на см в кв. Разработка вручную или механизированным способом. 4. Физико-механические свойства грунтов: Прочность - определяется величиной критических напряжений, при которых происходит его разрушение. Различают несколько видов прочности: - прочность при сжатии - при сдвиге - при растяжении Определяют с помощью одометра. Там образец грунта сжимают до его разрушения. в кг на см2. Плотность - вес единицы объема грунта с его структурой и естественной влажностью. Не дробят, учитывают все трещины, полости, поры, пустоты. В сухой скале объемный и удельный вес совпадают. В лаборатории измеряется с помощью прибора данситометр. Пластичность - это способность глинистых грунтов измерять свою форму, те деформироваться под влиянием внешних сил, без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации форму после прекращения действия этих внешних сил. Растворимость - растворяются карбонаты в гранитах. Некторые грунты (гипс, галит, доломит...) на контакте с подземными водами могут растворяться. Естественная влажность - влажность - это количество воды в пустотах грунта. Измеряется как отношение веса воды к весу скелета в данном объеме грунта. В процентах Набухание и усадка (монтморелонит). Некоторые грунты при увлажнении увеличиваются в объеме (набухают), а при уменьшении влажности уменьшаются в объеме, те происходит их усадка. Прочность набухающих грунтов значительно уменьшается - электропроводность - теплофизические свойства 5. Инженерно-геологические процессы (ИГП), связанные с деятельностью атмосферы: Выветривание — совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов. Дефляция — выдувание и развевание ветром рыхлых частиц горных пород (главным образом песчаных и пылеватых). Выделяют два вида дефляции: площадную и локальную Корразия - механическая ЭРОЗИЯ, вызванная перемещением насыпного материала, например, песка или гальки, при их переносе Сгонно-нагонные явления — изменения уровня воды у берегов водоёма, вызванные действием ветра. Изменение уровня при сгонно- нагонных явлениях может достигать нескольких метров. Меры борьбы с этими явлениями - запрещается строить на склонах, уничтожать на них растительность, сбрасывать на склоны поверхностные воды. Если приходится строить на склонах, производят отвод подземных вод, устанавливают подпорные стенки, цементируют грунт и так далее. 6. ИГП, связанные с деятельностью мирового океана: Общие сведения - Поверхностные воды производят большую разрушительную работу, обуславливая смыв и разрушение грунтов на склонах, смыв продуктов выветривания с поверхности суши, переработку и транспортировку поверхностного грунта - морская абразия; - перенос продуктов разрушения; - осадконакопление; - отступление берегов; Меры борьбы с этими явлениями при строительстве - сажать растения на склонах, дамбы 7. ИГП, связанные с деятельностью озер Геологическая работа озер заключается в абразии — разрушении дна и берегов, транспортировке и отложении материала на дне и склонах озерной котловины. Озерная абразия, или лимноабразия, происходит под действием движения воды, и прежде всего волн 8. ИГП, связанные с деятельностью рек: Речная эрозия - Речной эрозией называется постепенное разрушение рекой своего русла за счет размывания как берегов (боковая эрозия), так и ложа русла (глубинная эрозия). Сели - грязевые или грязекаменные (до 75% от общей массы стока) потоки, внезапно возникающие в руслах горных рек в результате резкого паводка, вызываемого интенсивными ливнями или интенсивным снеготаянием Турбидиты - отложения мутьевых потоков на дне морей и океанов, представленные кластическими осадками разной размерности и степени окатанности Меры борьбы с речной эрозией при строительстве - строительство специальных террас, обустройство запруд и создание искусственных водоемов, которые способствуют повышению влажности почвы 9. ИГП, связанные с деятельностью подземных вод: Происхождение подземных вод, их классификации Инфильтрационные, Конденсационные, Седиментогенные (реликтовые), Ювенильные (магматогенные), Метаморфогенные почвенные; грунтовые; межпластовые; артезианские Воздействие подземных вод на грунты - Они меняют физико-механические свойства грунта, могут быть агрессивной средой для металлических или бетонных сооружений. Суффозия - механический вынос частиц горных пород потоком подземных вод. Приводит к образованию западин Карст - совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении, выщелачивании горных пород и последующим вымыванием накопленного материала Плывуны - водонасыщенные рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости. Оползни и обвалы - скользящее смещение (сползание) масс грунтов и горных пород вниз по склонам гор и оврагов, крутых берегов морей, озер и рек под влиянием силы тяжести. Условия строительства - для нейтрализации подземных вод выполняют отвод вод от районов строительства, цементирование пустот, трещин, каверн в грунте, нагнетание жидкого стекла в пустоты грунта, уплотнение грунта методом вибрации. Среди селикатов есть один, который растворяется в воде. Селикат натрия растворенный в воде. Мы смешиваем его с са хлор 2. Они дают реакцию, в результате чего, стекло застывает 10. ИГП, Строительство в условиях сезонного промерзания и вечной мерзлоты: Общие сведения - В районах вечной мерзлоты 30% нефти, 60% газа. Различные грунты по разному реагируют на промерзание и оттаивание. Прочность скальных и полускальных грунтов при этом не меняется. Иначе ведт себя рыхлые и особенно глинистые грунты Образование и типы ледников - - эпохи оледенения; Морена - ледниковые отложения, перемещаемые ледником в настоящий момент и уже отложенные осадки. Термокарст - весной, когда грунт оттаивает, он теряет 10% объема. В нем появл пустоты, что приводит к образованию воронок, провалов в рельефе, Наледи - ледяные массивы, формирующиеся при послойном замерзании в зимнее время периодически изливающихся на земную поверхность подземных, речных и озёрных вод. Вспучивание грунта - объем льда на 10% превышает объем воды, из кот он образовался, то в пустотах развивается значительное давление, что приводит к образованию гидролакколитов, те бугром на поверхности рельефа. Появл трещины на поверхности грунта, портятся покрытия дорог, сгибаются трубопроводы; Солифлюкция - стекание грунта, перенасыщенного водой, по мёрзлой поверхности сцементированного льдом основания склонов. Особенности строительства - Строительство в районах вечной мерзлоты связано с сохранением вечно мерзлого состояния грунта. Для этого применяют столбчатые или свайные фундаменты, производят отвод атмосферных осадков и производственных вод. При строительстве трубопроводов трубы укладывают на глубину не менее 3-х метров на песчаных или гравильных подушках. Поверх труб укладывают слой изоляции из опилок, торфа или песка в высоту 2-х диаметров труб. Редко, но вечная мерзлота может быть помощником при некоторых видах строительства. Так при разработке коренных алмазных месторождений в алмазных трубках стены шахты не нужно закреплять, они держатся сами. 11. ИГП, Строительство в условиях повышенной сейсмической активности: Общие сведения причины землетрясений - В течение года на земле регистрируются свыше 1 млн подземных толчков, большинство из которых регистрируются лишь сейсмографами. Причины: тектоника литосферных плит, техногенные Оценка интенсивности землетрясений, прогноз В то время как шкала Меркалли описывает интенсивность землетрясения на основе его наблюдаемых эффектов, шкала Рихтера описывает магнитуду землетрясения путем измерения сейсмических волн, которые вызывают землетрясение. 1. где произойдет землетрясение, 2. какова интенсивность, 3. когда произойдет Цунами - длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Сейсмически активные зоны на планете и в России – Северный Кавказ, Дальний восток, Алтай, Сахалин, Камчатка Особенности строительства: 1. Ядра жесткости это монолитные стержни из железобетона, которые проходят по всей высоте здания и глубоко уходят в грунт 2. Контр форсы Подпорка для стены, которая глубоко уходит в грунт 3. Глубина котлованов для фундаментов значительно превышает эту глубину в спокойных районах. 4. Качественные стройматериалы. 5. Грамотный выбор места 12. Инженерно-геологические исследования (ИГИ) и работы: Комплекс работ, направленных на изучение взаимодействия разных видов ин женерной деятельности с геологической средой. Рекогносцировка Цели: • определение особенностей земельного участка; • уточнение гидрогеологических, геоморфологических свойств; • определение технологии проведения дальнейшего обследования земельной территории. Мероприятия: • анализ горных пород; • обследование имеющихся строительных конструкций; • описание исследований горных выработок. • Геофизические работы, полевые технологии проведения анализа характеристики Съемка, разведка - комплексный метод получения информации о наборе компонентов инженерно-геологических условий некоторой территории путем наблюдений, описания свойств геологической среды и дешифрирования АэроКосмоФотоМатериалов, дополненных другими методами (горно- буровыми, геофизическими, опробованием). - инженерно-геологическое опробование - Целью геологического опробования является выборочное установление классификационных показателей характеристики грунтов. 13. ИГИ и работы при строительстве нефтегазовых сооружений: Скважин 1. Рассмотрение материалов прошлых лет по инженерно геологической обстановке 2. Инженерно-геологич съемка масштаба 1:200, 1:500 или 1:1000. 3. Изучение возможностей осыпей, обвалов, селевых потоков, сейсмической обстановки и так далее. 4. Отбор и анализ образцом грунта 5. Составление плана расположения основных элементов строительства: бурового станка, дома для вахты, сараев и так далее. 6. При необходимости роют дренажные каналы, капают котлованы под фундамент и так далее. Трубопроводов ИГИ проводятся полосой вдоль нитки трубопровода на расстоянии 200-300 м. Бурятся мелкие скважины глубиной от 10 до 50 м, отбираются и затем исследуются образцы грунта. В общем в состав ИГИ входит: 1. Сбор и анализ материалов прошлых лет 2. Дешифрирование космических снимков. 3. Комплексное обследование и маршрутное наблюдение с целью выяснения основных ИГ особенностей строения территории 4. Проходка горных выработок, те скважин, шурфов (вертикальная (редко наклонная) горная выработка) и отбор, анализ образцов грунта 5. Составление ИГ документов (отчеты, карты, профили и так далее) необходимых для выбора участка для проведения нитки трубопровода и строительства и последующей эксплуатации самого трубопровода. Морских сооружений 1. Сбор и обработка материалов прошлых лет 2. Геофиз работы, сейсмика и акустический метод (позволяет дать описание верхней части разреза дна, закартировать выходы твердых пород на дно, тектонические нарушения, особенности рельефа дна и так далее). 3. Отбор проб грунта мелкими скважинами и морскими пробоотборниками. 4. Лабораторные исследования проб грунта для определения его состава, классификационной принадлежности, прочности и др. свойств. 5. Составление ИГ профилей разрезов, карт, в том числе и карт прогноза, изменения ИГ условий. 14. Инженерно-геологические документы – карты, разрезы, профили, отчеты. Результаты ИГИ оформляются в виде комплекта отчетных документов, где дается описание существующей ИГ ситуации, проведенных работ, и высказываются основные рекомендации ИГ карты: по масштабу они делятся на обзорные (1:1.000.000 и мельче). Мелкомасштабные: 1:500.000. Среднемасштабные: 1:100.000, 1:200.000. Крупномасштабные: 1:25.000, 1:50.000. Детальные: 1:10.000 и крупнее. По содержанию выделяют 4 группы ИГ карт: 1. Карты ИГ условий, где показывают границы между комплексами грунтов разного типа, результаты деятельности поверхностных и подземных вод, районы вечной мерзлоты и так далее. 2. Карты ИГ районирования. Изучаемая территория делится на части, в которой ИГ условия близки между собой. Выделяются участки вполне пригодные для строительства, ограниченно пригодные, непригодные. 3. Карты ИГ прогнозов. Они содержат данные, позволяющие осуществить прогноз изменения во времени ИГ среды. Например, карты прогноза оползней или развития систем оврагов и так далее. 4. Специальные ИГ карты 15. Инженерно-геологические мероприятия при нефтегазопромысловых работах на шельфе морей России: Общие сведения – ИГИ должны обеспечивать комплексное изучение рельефа и геологического строения дна, геоморфологические, гидрогеологические, геокреологические, сейсмотектонические условия, состав, свойства, состояние, температуру грунтов, наличие и возможность опасных геологических процессов (оползней и так далее). - природные явления, требующие специальных мероприятий течениями, выносами рек, цунами - газовые линзы - газогидраты Разгерметизация, Нагревание, Введение ингибитора - зоны АВПД (анамально высокое пластовое давление) Вскрытие зон АВПД при бурении скважин и может повлечь за собой возникновение аварий и осложнений, ликвидация которых потребует дополнительных затрат. Соответственно, наличие зон аномально-высокого пластового давления приводит к увеличению стоимости бурения скважины. Поэтому, в качестве превентивных мер, перед вскрытием отложений с АВПД вышезалегающие поглощающие отложения перекрывают обсадной колонной. Зоны АВПД могут прогнозироваться по данным сейсморазведки, данным ГИС и данным, получаемым в процессе бурения. - методы и сущность мероприятий (те же что и морские) 16. Инженерная геология и охрана окружающей среды: - инженерная геология – наука экологического цикла; Академик Сергеев трактовал инженерную геологию, как науку о рациональном использовании и охране окружающей среде от вредных для человека и природы процессов и явлений |