Конспект лек Инженерная геология. Конспекты лекций по дисциплине инженерная геология
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
абразионная работа вод, но здесь она происходит значительно более интенсивно. Это объясняется тем, что речные долины, в которых создают водохранилища, образовались в континентальных условиях под действием эрозии рек и их профиль не соответствует новым условиям, которые возникают при заполнении почти всей долины водой. Водохранилища стремятся выработать новый профиль берегов и размыв береговой линии происходит особенно интенсивно. разрушение и переработка берегов, как показывают наблюдения, начинается непосредственно вслд за заполнением водохранилища. Интенсивная абразионная деятельность водохранилищ нередко ставит под непосредственную угрозу жилые кварталы городов, промышленные и транспортные сооружения, жилые здания (рис.104). Переработка берегов и формирование чаши водохранилища – сложный процесс, в котором принимает участие ряд факторов, различных по своей значимости. Его действие проявляется в волнах, течениях и периодических колебаниях уровня воды в водохранилище. Водохранилища в большинстве случаев создают подпор грунтовым водам, и подземные воды оказывают дополнительное воздействие на склоны. Появляются оползни, обвалы. Все эти процессы проходят особенно интенсивно при быстром спаде уровня воды в водохранилище. Возможны также случаи заболачивания берегов или образования солончаков. Для проектирования строительных объектов инженерно-геологические исследования должны обоснованно дать прогноз переработки берегов водохранилищ. При прогнозе оценивают: ширину полосы возможного размыва берега, интенсивность процесса переработки берега, т.е. ширину береговой полосы, которая будет размыта за 1 год, 10 лет, 20 лет и т.д. В водохранилищах у берегов накапливаются осадки обломочного характера. К ним примешивается материал конусов выноса оврагов, дельтовых отложений рек, впадающих в водохранилище, делювиально-пролювиальные осадки. На дн водохранилищ откладывается материал, который приносит с собой водна главного русла реки (глины, суглинки, илы и т.д.). Болота. Избыточно увлажненные участки земной поверхности с развитой на них специфической растительностью называют болотами. В России болота наиболее широко развиты в северных районах страны – Сибири. Болота более свойственны берегам рек, старицам, побережьям озер, вечной мерзлоте. По происхождению, т.е. по условиям питания водой, болота подразделяют на низинные, верховые и переходные (рис.106). Низинная болота питаются грунтовой, частично речной или озерной водой, а также дождевыми и талыми водами. Для верховых болот основным поставщиком воды являются атмосферные оасдки и талые воды. Болота переходного типа имеют смешанное питание. В соответствии с условиями питания водой низинные болота образуются заторфовыванием водоемов, а верховые болота – заболачиванием суши. Заболоченные земли формируются на тех участках земной поверхности, где наблюдается уменьшение водопроницаемости грунтов или ухудшение услвий испарения воды, поверхностного ее стока и подземного дренирования. На этих участках грунтовые воды постоянно сохраняют свой высокий уровень. Их зеркало почти совпадает с поверхностью земли. Часты случаи появления болот в местах выхода на поверхность подземных вод, где отстуствует возможность оттока. Это ключевые болота. Они имеют малую площадь распространения, развитую болотную растительность с элементами формирования торфа. Когда такие болота располагаются на верхней и средней частях склонов, их называют висячими. Болота и заболоченные земли, характерные для долин рек, называют пойменными. Заболоченные земли типичны также вечной мерзлоте, где их образование связано с оттаиванием верхнего слоя и отсутствием возможностей к оттоку воды. Строительная оценка болот. Болота являются неблагоприятными местами для возведения зданий и сооружений. Для определения возможности строительства на болотах необходимо установить происхождение болота и его основные характеристики (глубину, рельеф минерального дна, площадь). Зная происхождение болота, можно разработать мероприятия по его осущению. Наиболее легко осущаются верховые болота. Глубина болотных отложений имеет решающее значение для выбора типа фундамента и всей конструкции сооружения. По глубине болота подразделяют на мелкие (до 2м), средние (2-4м) и глубокие (более 4м). При строительстве на мелких болотах, когда фундамент будет опираться на минеральное дно, наибольшее значение имеет рельеф дна болота. Наиболее благоприятно болото с горизонтальным дном. Геологическая деятельность ледников Геологические данные говорят о том, что в древние времена оледенение Земли было значительным. На протяжении последних 500-600 тыс. лет на территории Европы насчитывают несколько больших оледенений. Ледники надвигались из района Скандинавии. Горные ледники образуются высоко в горах и располагаются либо на вершинах, либо в ущельях, впадинах, различных углублениях (рис.107). Такие ледники имеются на Кавказе, Урале, Тянь-шане, Алае, Памире и т.д.. Лед образуется за счет перекристаллизации снега. Он обладает способностью к пластическому течению, образуя потоки в форме языков. Движение ледников вниз по склонам ограничивается высотой, где солнечного тепла оказывается достаточно для полного таяния льда. Для Кавказа, например, эта высота составляет на западе 2700м, на востоке – 3600м. Скорость движения горных ледников различна. На Кавказе, например, она составляет 0,03-0,35м/сут, на Памире – 1-4 м/сут. Материковые ледники распространены в Гренландии, Шпицбергене, Антарктиде и других местах, где сейчас протекает современная эпоха оледенений. Льды залегают сплошным покровом, мощностью в тысячи метров. В Антарктиде слой льда достигает 4200м, в Гренландии – более 2400м. Скорость движения льда в сторону океана в Гренландии составляет 4-38 м/сут. На побережье льды раскалываются. Огромные глыбы льда (айсберги) ветер и течения уносят в открытый океан, гд они со временем тают. Геологическая деятельность льда велика и обусловлена главным образом его движением, несмотря на то, что скорость течения льда примерно в 10000 раз медленнее, чем воды в реках при тех же условиях. Разрушительная работа ледников. При своем движении лед истирает и вспахивает поверхность земли, создавая котловины, рытвины, борозды. Эта разрушительная работа совершается под действием тяжести льда. В результате обработки льдом поверхности пород образуются своеобразные округленные формы скал, получившие наименование “бараньих лбов”, а также “курчавых скал”, “штрихованных валунов” и т.д. Двигаясь по ущельям или другой какой-либо наклонной плоскости, ледники захватывают продукты разрушения путем вмораживания их в лед. Таким способом обломочный материал передвигается вместе с ледником. При таянии льда весь обломочный материал отлагается. Образуются значительные по мощности ледниковые отложения. Обломочный материал, который находится в движении или уже отложился, носит название “морены”. Моренные отложения представляют собой грубый неоднородный, неотсортированный, неслоистый обломочный материал. Чаще всего это валунные опесчаненные красно-бурые суглинки и глины или серые разнозернистые глинистые пески с валунами. При таянии ледника образуются постоянные потоки талых вод, которые размывают донную и конечную морены. Строительные свойства ледниковых отложений. Моренные и флювиогляциальные отложения являются надежным основанием для сооружений различного типа. Валунные суглинки и глины, испытавшие на себе давление мощных толщ льда, находятся в плотном состоянии и в ряде случаев даже переуплотнены. Пористость валунных суглинков не превышает 25-30%. На валунных суглинках и глинах здания и сооружения испытывают малую осадку. Эти грунты слабоводопроницаемы и часто служат водоупором для подземных вод. Такими высокими прочностными свойствами обладают практически все разновидности отложений морен. ДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СКЛОНАХ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни. Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выветривания. Породы растрескиваются и обломки скатываются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так, у подножья склонов накапливаются продукты осыпания – глыбы, щебень, более мелкие обломки – и образуются валы – осыпи. Мощность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров. Из инженерных сооружений применяют улавливающие и подпорные стенки, устраивают козырьки или сетки над дорогами, но эти мероприятия спасают лишь от отдельных падающих камней. Обвалы. Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала (рис.). Обвалы возникают на крутых склонах (более 45-500) и обрывах естественных форм и рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей и т.д.). При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, разрушая здания, дороги, запруживая реки. Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород, подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажнением пород, перегрузками обрывов, землетрясениями. По объему и характеру обрушения обвалы весьма различны. В природных условиях нередко наблюдаются катастрофические обвалы, когда обрушиваются миллионы кубических метров пород. История знает много таких примеров. Гигантский обвал произошел в 1911г. на Памире. Обрушилось свыше 7 млрд. т пород. В результате запруживания реки образовалось Сарезское озеро. Таким же путем возникло озеро Рица на Кавказе. Известен катастрофически й случай в Альпах, когда обвал почти мгновенно засыпал деревню с 2400 жителями. Борьба с обвалами, особенно крупными, весьма затруднительна. Все мероприятия по борьбе с ними сводятся к предупреждению их возникновения и осуществлению защитных мероприятий. На участках, где возможны крупные обвалы, строительство проводить опасно. Для предупреждения малых обвалов одним из наиболее распространенных способов, как в случаях с лавинами. Является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов небольшой мощности или путем забивки клиньев в трещины обвалоопасной породы. Оползни – это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. Оползни – явление частое и свойственное склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусственным выемкам (рис.115-117). Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера. Так, 9 октября 1963г. на севере Италии оползень объемом 240млн.м3 разрушил плотину Вайонт, высотой 265,5м. погибло более 3000 человек. В результате подрезки склона на месте слияния р. Зеравшан и р. Фана-Дарья у пос. Айни 24 февраля 1964г. на высоте 1400м на склоне крутизной 330, сложенном палеозойскими песчаниками, сланцами, древней корой выветривания мощностью до 60м, произошел оползень объемом 20 млн. м3, который образовал запруду на р. Зеравшан длиной 850м, шириной 650м и высотой до 150м. Оползень, который произошел в районе Монтаро (Перу) в апреле 1974г., переместил 2,8млрд. м3 горных пород, общий ущерб населению составил 1 млрд. долларов. Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, трубы, водосливные лотки. Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым всегда можно установить, что склоны находятся в неустойчивом состоянии. Там, где происходит отрыв массы пород, образуется серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов. Сползание пород приводит к бугристости склонов, особенно в их нижней части. За счет давления сползающих пород у подошвы склонов формируются валы выдавливания. Между валами и буграми при определенных условиях скапливаются поверхностные и подземные воды. Это вызывает заболоченность склонов. При активном сползании на склонах хорошо видны смешенные земляные массы и террасовидные уступы. Очень часто внешним признаком оползней является так называемый «пьяный лес» и разорванные стволы деревьев. За счет сползания пород стволы деревьев теряют свою вертикальность, а иногда даже расщепляются. Аналогичным образом теряют вертикальность столбы телефонной связи и электролиний, заборы, стены. На оползневых склонах можно наблюдать разрушенные дома или здания со значительными трещинами. Характерной чертой этих трещин является наибольшее раскрытие в нижней части здания по склону. Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные условия. Среди них наибольшее значение для склонов имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строение, свойства пород, гидрогеологические условия. При всех равных условиях крутые склоны более подвержены оползням, чем пологие. Так, установлено, что склоны с крутизной менее 150 оползней не образуют. Оползни свойственны склонам выпуклой и нависающей конфигурации. Большое влияние на развитие оползневых процессов оказывает геологическое строение и литологический состав пород склона. Наиболее часто оползни проявляются при залегании слоев с падением в сторону склона.Типичными оползневыми породами следует считать различные глинистые образования, для которых характерно свойство «ползучести». Такой процесс, например, происходит на склонах лессовых толщ. Подавляющее большинство оползней приурочено к выходам подземных вод. Устойчивость склона (или степень устойчивости) определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу (рис.118). Устойчивость земляных масс на склонах выражается уравнением T = Ntg + CF Где, T – сдвигающая составляющая веса массива; N – нормальная составляющая веса; F – поверхность скольжения оползня; C - сцепление; tg - коэффициент внутреннего трения. Ст епень устойчивости склона определяют коэффициентом Куст. = (N tg + CF) / T Числитель отражает сумму сил, которые сопротивляются возникновению сползня, в знаменателе – сталкивающие силы. Сопротивление оползню оказывают сцепление и внутреннее трение пород. К сдвигающим силам относят вес массы породы, расположенных на них зданий и сооружений, гидростатические и гидродинамическое давление подземных вод и т.д. Основными причинами оползней следует считать три группы процессов: Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками. Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет процессов выветривания, увлажнения подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачивания водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с образованием в породе пустот (суффозия). Процессы, создающие дополнительно давление на породы, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтрации воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динамические нагрузки на склон; сейсмические явления. Из вышеперечисленного видно, сколь многообразны условия и причины возникновения оползней. При этом следует помнить, что каждый случай образования оползня может быть связан одновременно с несколькими причинами. В оползне выделяют следующие элементы (рис.119): Оползневое тело; Поверхность скольжения, форма которой может быть цилиндрической, волнистой, плоской; Бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород; Террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует смешивать с речными террасами); Вал выпучивания, разбитый трещинами; Подошва оползня – место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне. Граница оползневого тела в плане может быть выражена четко в виде резкой бровки. Однако нередки случаи, особенно для пластичных глинистых пород, когда эта граница трудно различима. В рельефе оползневые тела могут иметь вполне определенные и четко выраженные формы. В однородных породах типа лессовидных суглинков наиболее распространены оползневые цирки (рис.120). если в склоне развито несколько оползневых цирков, то между ними располагаются межоползневые гребни. На склонах речных долин оползни нередко образуют террасовидные уступы (оползневые террасы), наклоненные в сторону, обратную падению склона. Движение медленных оползней устанавливается наблюдением за реперами, установленными в теле оползня и за его пределами, а также по маякам, которые укрепляются по обеим сторонам трещин. Противооползневые мероприятия. Борьба с оползнями во многих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорогостоящей и зачастую неэффективной. Для успешного применения противооползневых мероприятий необходимо высококачественное выполнение инженерно-геологических изысканий для оценки фактической степени устойчивости склона. Эти изыскания выполняют согласно СниП 11.02-96. Противооползневые мероприятия подразделяют на два вида: Активные, способные воздействовать на основную причину оползня путем полного пересечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи за счт разгрузки любого вида; Пассивные направленные на повышение значимости факторов сопротивления, влияющих положительным образом на степень устойчивости, например, пригрузка, закрепление любыми способами. СУФФОЗИОННЫЕ И КАРСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ Суффозионные процессы. При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок (рис.123). этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией. Различают два вида суффозии – механическую и химическую. При механической фильтрующаяся вода отрывает от породы и выносит во взвешенном состоянии целые частицы (глинистые, пылеватые, песчаные); при химической вода растворяет частицы породы (гипс, соли, карбонаты) и выносит продукты разрушения. Суффозия может происходить в глубине массива пород или вблизи поверхности земли. В глубине массива перенос мелких частиц осуществляется водой из одних пластов в другие или в пределах одного слоя. Это приводит к изменению состава пород и образованию подземных каналов. Следует отметить, что в лессовых породах суффозия развивается не только на контактах, а и в самых толщах, образуя так называемый «глиняный, или лессовый, карст». Развитие пустот начинается с ходов землемеров при условии возникновения в них турбулентных завихрений фильтрующей воды. Порода разрушается и образуются пустоты размыва. Суффозионные процессы часто возникают на склонах речных долин и откосах котлованов и берегах водохранилищ при быстром спаде паводковых вод или сбросе лишних вод, в местах выхода на поверхность грунтовых вод, на орошаемых территориях. В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней. При проектировании объектов необходимо установить возможность проявления суффозионной осадки, определять величину и характер протекания суффозной осадки (Sc). При этом следует определять всю суммарную величину вертикальной деформации засоленного основания, которая складывается из оасдки, вызванной уплотнением грунтов от нагрузки объектов и суффозионной осадки. Карстовые процессы. Это процессы выщелачывания водорастворимых горных пород (известняков, доломитов, гипсов) подземными и атмосферными видами и образования в них различных пустот (рис.125). Для карстового процесса ( в отличие от суффозии) главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде (рис.125). Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, рельефом местности, трещиноватостью пород, характером растительности, климатом. Из всех наиболее растворимыми водой являются соли, гипсы с ангидридами и известняки. Для растворения одной части каменной соли (галита) достаточно трех частей воды, а для гипса нужно уже 480 частей воды. Труднее всего растворяются известняки. В зависимости от содержания в воде СО2 и от температуры для растворения одной части минерала кальцита, из которого обычно слагаются известняки, требуется от 1000 до 30000 частей воды. Аналогичным образом растворяются доломит и магнезит. Очень важным условием развития карста является степень водопроницаемости пород. Чем более водопроницаема порода, тем интенсивнее развивается процесс растворения. Наилучшие условия в этом отношении создаются в трещиноватых породах, особенно при наличии трещин шириной не менее 1мм, так как это обеспечивает свободную циркуляцию воды. Формы карста. В процессе выщелачивания в карстующихся породах образуются различные по своему положению и форме пустоты, или карстовые формы. По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый. При открытом типе карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности земли, а при скрытом они перекрываются слоями нерастворимых водопроницаемых пород и лежат на некоторой глубине. Примером открытого карста могут быть районы молодых складчатых гор (Кавказ и др.). Скрытые карсты распространены на Русской равнине. Из многочисленных форм карстов наиболее часто встречаются: на поверхности земли – карры, воронки, полья и в глубине карстующихся толщ – каверны и пещеры. Карры – мелкие желоба, борозды и канавы на склонах рельефа местности из карстующихся пород в виде известняков (рис.127). глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 1-2м. Воронки – углубления различных форм и размеров (рис.128). Диаметр их колеблется от 3-4 до 40-50м, глубина от 1-2 до десятков метров. На рис. 129 показана пещера в известняках. Полья возникают в результате постепенного объединения воронок или опускания больших участков земной поверхности в результате карстового выщелачивания пород на глубине толщ. По длине полья простираются на сотни метров и даже километров, глубина достигает нескольких метров. Каверны образуются в результате растворения пород по многочисленным трещинам. Карстующиеся породы становятся похожими на пчелиные соты. Пещеры – подземные пустоты, формирование которых связано с растворением пород и сопровождается эрозией и обрушением. Колебание базиса коррозии нередко приводит к появлению пещер, располагающихся в несколько этажей. В качестве примера можно привести Жигулевские горы. Строительство в карстовых районах связано со значительными трудностями, так как карстующиеся породы являются ненадежным основанием. Пустотность снижает прочность и устойчивость пород, как оснований зданий и сооружений. Развитие карстовых форм может вызвать недопустимые осадки или даже полное разрушение конструкций. Карстовый процесс особенно опасен для гидротехнических сооружений. Через карстовые пустоты возможны утечки воды из водохранилищ, каналов. При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер, направленных на прекращение развития карстовых форм, повышения устойчивости и прочности пород. Для правильного проектирования зданий и сооружений в карстовых районах необходимы детальные инженерно-геологические исследования, которые должны носить комплексный характер. Инженерно-геологические исследования позволяют обнаружить и нанести на карту районы карстующихся пород, выделить наиболее опасные участки, где капитальное строительство практически невозможно, определить наличие карстовых форм под землей. В этом некоторую помощь могут оказать геофизически методы разведки, в частности, электроразведка. ПЛЫВУНЫ П л ы в у н а м и называют водонасыщенные рыхлые породы, обычно пески, которые при вскрытии различными горными выработками разжижаются, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости. Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод при вскрытии котлована (траншей и т.д.). В плывунном состоянии породы утрачивают всякие структурные связи. Частицы переходят во взвешенное положение. В строительной практике важно определить способность породы переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабораторных анализов. Плывуны осложняют строительство. Они создают большие трудности в проходке строительных выработок, стремясь заполнить выработанное пространство. Борьба с плывунами сложна и не всегда принятые меры дают желаемые результаты. В таких случаях приходится отказываться от устройств котлованов и применять свайный вариант фундаментов или подошву фундамента не доводить до слоя плывунных пород. В выборе метода борьбы важнейшее значение имеет вид плывуна. Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы: Искусственное осущение плывунных пород в период строительства (открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др.); Ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен (рис.130); Закрепление плывунов путем изменения их физических свойств (силикатизация, цементация, замораживание и т.д.). Замораживание плывунов является временным и ненадежным мероприятием. Для этого используют или морозное время года, или специальные холодильные установки. В зимнее время проходку котлованов проводят поэтапно, после каждого периода промороживания грунта на глубину 20-30см. Искусственное замораживание осуществляют вокруг котлована путем циркуляции в скважинах раствора СаСl2, охлажденного до –20-400С. это создает вокруг котлована зону замороженного водопроницаемого грунта. Силикатизация – нагнетание в плывуны жидкого стекла. Это возможно при достаточно высокой водопроницаемости плывунов (kф0,5м/сут). Силикатизация требует больших затрат, но весьма эффективна. Правильное и своевременное применение тех или иных мер борьбы с плывунами позволяет успешно осуществлять строительные работы. ПРОСАДОЧНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЛЕССОВЫХ ПОРОДАХ Лессовые породы занимают большие площади территории, залегая на различных геоморфологических элементах земной поверхности. Сплошным покровом лессовые породы располагаются в центральных и южных районах, на Западно-Сибирской низменности. Лессовые породы отсутствуют в поймах речных долин и на молодых террасах рек. Широкое распространение лессовые образования имеют на предгорных и горных равнинах (Предкавказье, склоны Северного Кавказа, Предалтайская равнина, склоны Алтая и др.). Лессовые породы представлены суглинками, реже – супесями. Среди них различают лесс (первичное образование) и лессовидные суглинки (переотложенные первичные образования). Гранулометрический состав их нередко бывает сходным, поэтому в строительном деле целесообразно пользоваться единым названием «лессовые грунты», подразделяя их по гранулометрическому составу на супеси, суглинки, глины. Для лессов типична однородность. Лессовидные суглинки обычно слоисты и могут содержать обломки различных пород Лессовые грунты бывают палевой, палево-желтой или желто-бурой окраски. Для них характерны следующие особенности: способность сохранять вертикальные откосы в сухом состоянии, быстро размокать в воде, высокая пылеватость (содержание фракции 0,05-0,005мм более 50% при небольшом количестве глинистых частиц), невысокая природная влажность (до 15-17%); пористая структура (более 40%) с сетью крупных и мелких пор, высокая карбонатность, засоление легко водорастворимыми солями. Природная влажность лессовых грунтов связана, в основном, с климатическими особенностями районов. В областях недостаточного увлажнения влажность составляет не более 10-12% (Восточное Предкавказье и др.). В более влажных районах она достигает 12-14% и более. Для лессовых толщ характерна наизотропность фильтрационных свойств. Водопроницаемость лессовых пород по вертикали нередко в 5-10 раз превышает значения водопроницаемости по горизонтали. Просадка связана с воздействием воды на структуру пород с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самой породы или при суммарном давлении собственного веса и веса объекта. Уплотнение пород приводит к опусканию поверхности земли в местах замачивания водой. Форма опускания зависит от особенностей источника замачивания. При точечных источниках (прорыв водопроводной сети, канализации и т.д.) образуются блюдцеобразные понижения. Инфильтрация воды через траншеи и каналы приводит к продольным оседаниям поверхности. Площадные источники замачивания, в т.ч. и при поднятии уровня подземных вод, приводят к понижению поверхности на значительных территориях. Вследствие опускания поверхности земли здания и сооружения претерпевают деформации, характер и размер которых определяет величинами просадок Sпр (рис.132, 133). Величина осадения поверхности (величина просадки) может быть различной и колеблется от нескольких до десятков сантиметров, что зависит от особенностей замачивания толщи. Структура лессовых пород по своей прочности неодинакова. В одних случаях она разрушается после водонасыщения и при одновременном приложении к ней нагрузки от объекта. Такие породы разрушаются уже при водонасыщении только под собственным весом. Это породы II типа по просадочности. В лессовых толщах просадочными свойствами обладает только их верхняя часть. Толщина слоя просадочных пород HSL колеблется от 1м до 30м (иногда больше). Для пород I типа эта толщина в основном составляет 8-10м (рис.134.). Просадочные свойства с глубиной снижаются и постепенно переходят в непросадочные свойства с глубиной снижаются и постепенно переходят в непросадочные. За количественную характеристику просадочности принимают величину относительной просадочности породы (ЕSL), которую определяют в лаборатории по отдельным образцам, взятым из лессовой толщи. Образцы отбирают через 1м или из различных слоев породы с сохранением структуры и природной влажности. Величины ESL получают по результатам лабораторных компрессионных испытаний ESL = hi – hi1 / h0 Где hi – высота образца при принятом давлении; hi1 – высота образца в замоченном состоянии при том же давлении; h0 – высота образца при давлении, равном природному. При значениях ESL0,01 породу относят к просадочной. По величине ESL отдельных образцов определяют общую величину просадки Sпр данной лессовой толщи. В полевых условиях величину Sпр определяют методом штампа, который размещают на глубине подошвы будущего фундамента и передают на него необходимое давление и замачивают породу. Такого типа определения дают наиболее точные результаты. Тип грунтовых условий (I и II) устанавливают на основе лабораторных испытаний по расчетной величине Sпр, но более точные результаты можно получить лишь в полевых условиях путем замачивания лессовых толщ в опытных котлованах и наблюдением за просадкой по реперам (рис.136). При определении величины просадочной деформации породы не следует забывать об осадке. Под весом сооружения грунт несколько уплотняется, происходит осадка сооружения. Величина осадки в значительной степени зависит от природной влажности грунта – чем больше влажность грунта, тем больше он сжимается и тем больше величина осадки. Просадка проявляется уже как дополнительное к осадке уплотнение. Таким образом, деформация породы складывается из «осадки – просадки». Для конкретных условий эта величина обычно постоянная. Соотношение между осадкой и просадкой может меняться. В более сухих грунтах осадка будет уменьшаться, а просадка возрастать и наоборот. Строительство на лессовых просадочных породах. В состоянии природной влажности и ненарушенной структуры лессовые породы являются достаточно устойчивым основанием. Однако потенциальная возможность проявления просадки, что приводит к деформациям зданий и сооружений, требует осуществления различного рода мероприятий. В настоящее время применяют комплекс методов. Это связано с многообразием свойств лессовых грунтов. Ни один из методов не может считаться универсальным. Современные способы строительства на лессовых породах позволяют успешно противодействовать возникновению просадочных явлений, особенно в породах I типа. Наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2-3 различных мероприятий. Выбор мероприятий производят на основе технико-экономического анализа, в число факторов которого входят: Тип просадочности; Мощность просадочных пород и величина проосадки; Конструктивные особенности зданий и сооружений; Все методы подразделяют на три группы: 1) водозащитные; 2) конструктивные; 3) устраняющие просадочные свойства пород. Водозащитные мероприятия предусматривают планировку строительных площадок для отвода поверхностных вод, гидроизоляцию поверхности земли, предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство водонепроницаемых полов, покрытий, отмосток и т.д. Конструктивные мероприятия рассчитаны на приспособление объектов к возможным неравномерным осадкам, повышение жесткости стен и прочности стыков, армирование зданий поясами, применение свайных, а также уширенных фундаментов, передающих давление на грунт меньше, чем PSL. Маломощные просадочные грунты (HSL) прорезаются глубокими фундаментами, в том числе свайными. Наибольшее число методов связано с устранением просадочных свойств. Их подразделяют на две группы: Улучшение пород с применением механических методов; Физико-химические способы улучшения. Механические методы преобразуют породы либо с поверхности, либо в глубине толщ. Поверхностное уплотнение производят трамбовкой (рис.), замачиванием под своим весом или весом сооружения. В глубине толщ уплотнение производят с помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах, замачиванием через скважины с последующим взрывом под водой и т.д. находят применение также песчаные и грунтовые подушки, грунто-цементные опоры. ЛЕКЦИЯ -7: ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА Техническое задание на инженерно-геологические изыскания выдает инженер-строитель, занимающийся проектированием объекта. В связи с этим инженер-строитель должн владеть определнными знаниями по инженерной геологии. Далее изыскания выполняет специализированная изыскательская организация. Каждая изыскательская организация, в том числе и по инженерно-геологическим изысканиям, специализируется, как правило, по определенному виду строительства – промышленно-гражданскому, дорожному, гидротехническому и др. результаты изысканий в виде инженерно-геологического отчета передаются строительной проектной организации, где ведется проектирование объекта. В этой работе, как и при строительстве объекта, обязательно принимает участие инженер-геолог. Период эксплуатации объекта в ряде случаев также трбует участия инженера-геолога, чаще всего это бывает в связи с нарушением нормальной эксплуатации объекта (деформация зданий подтопление фундаментов, оползневые процессы и т.д.). В последнее время значительное место в строительной практике занимает вопрос реконструкции, перепрофилирования и реставрации зданий и сооружений, как правило, в пределах существующей городской застройки. Это накладывает особую ответственность на инженеров-геологов, которые должны оценить степень изменений в геологической среде за период эксплуатации зданий и сооружений и выработать рекомендации по дальнейшим проектным решениям в связи с изменишейся геологической обстановкой. . Роль инженерной геологии в строительстве Таблица-19
Цель инженерно-геологических исследований – получить необходимые для проектирования объекта инженерно-геологические материалы, так как ни один объект нельзя построить без этих данных. Задача исследований – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений. Ведение инженерно-геологических изысканий регламентируется основным нормативным документов в строительстве «Строительными нормами и правилами» СниП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства». Данный документ определяет порядок, состав, объем и виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов и различных геологических обстановках, а также состав документации по результатам изысканий, порядок их предоставления и приемки, а также ответственность исполнителей и заказчиков (проектировшиков). Во всех случаях исследования должны начинаться со сбора имеющихся материалов о природных условиях района (геологическом строении, гидрогеологических условиях, климате, гидрологии, почвенном покрове, топографии). Эту работу выполняют в подготовительный период до начала полевых работ; изучают материалы, хранящиеся в геологических фондах и других организациях, опубликованные работы, собирают данные об опыте строительства и эксплуатации аналогичных сооружений в местных природных условиях. Тщательный сбор и анализ имеющихся материалов, дополненный в ряде случаев рекогносцировочным обследованием района, позволяет целенаправленно составить программу исследований и значительно сократить их объем. После проведения необходимых организационно-хозяйственных мероприятий изыскательский отряд или партия выезжает на место будущего строительства и приступает к полевым работам (съемка, буровые, геофизические и другие работы). Окончательная обработка полевых материалов и результатов лабораторных анализов производится в стационарных условиях в течение камерального периода. Камеральная обработка материалов завершается составлением инженерно-геологического и гидрогеологического отчетов. Объем выполняемых инженерно-геологических исследований различен. Это связано со стадией проектирования (предварительные или детальные исследования), геологической изученностью района (изученный, малоизученный, неизученный), сложностью геологического строения (сложные складки, горизонтальное залегание слоев и т.д.), особенностями свойств грунтов (грунты, требующие и не требующие специальных работ), конструктивными особенностями сооружений и их капитальностью. Основной объем инженерно-геологических работ приходится на исследования, проводимые в период до проектирования. На этом этапе инженерно-геологические исследования обеспечивают получение необходимых данных, связанных с геологией местности, со свойствами грунтов и получением инженерных выводов. Изучение геологии местности позволяет установить лучший участок для строительства, влияние геологических процессов на сооружение и влияние самого сооружения на природную обстановку. Изучение грунтов позволяет определить их свойства, решить вопрос о необходимости улучшения их свойств и составить представление о наличии в данном районе тех или иных строительных материалов. Важное место занимают инженерные выводы. При этом устанавливается глубина заложения фундаментов и величина допускаемых давлений на грунт, прогнозируются устойчивость сооружения, величины ожидаемых осадков и т.д. В период строительства при проходке котлованов производят сверку наблюдаемых геологических данных с геологическими материалами, полученными в период инженерно-геологических исследований до проектирования. При наличии расхождений назначают дополнительные инженерно-геологические работы для подтверждния правильности выполненного проекта или внесения в него необходимых исправлений. При эксплуатации зданий и сооружений во многих случаях целесообразны работы, связанные с подтверждением прогноза устойчивости объектов. Так проводят наблюдения за характером и величиной осадок, режимом грунтовых вод и рек, размывом берегов, устойчивостью склонов и т.д. К этому периоду относят работы, получившие название инженерно-геологической экспертизы. Задачей таких исследований является установление причин возникновения деформаций зданий и сооружений. Инженерно-геологические работы обычно выполняют в три этапа: 1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный. Подготовительные работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам. Осуществляется подготовка к полевым работам. В полевой период производят все инженерно-геологические работы, предусмотренные проектом для данного участка: Инженерно-геологическая съемка; Разведочные работы и геофизические исследования; Опытные полевые исследования грунтов; Изучение подземных вод; Анализ опыта местного строительства и т.д. В течение камерального периода производят обработку полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составляют инженерно-геологический отчет с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и т.д. Инженерно-геологический отчет является итогом инженерно-геологический изысканий. Отчет передается проектной организации и на его основе выполняется необходимая проектная документация для строительства. В общем виде отчет состоит из введения, общей и специальной частей, заключения и приложений. Во введении указывают место проведения изыскательских работ и время года, исполнители и цель работ. В общей части, в ее отдельных главах дается описание: Рельефа, климата, населения, растительности; Геологии с приложением геологических карт и разрезов; Карт строительных материалов, которые необходимы для выполнения строительных работ. В специальных главах большое внимание уделяется грунтам и подземным водам. Грунты являются основным объектом исследований. Поэтому указываются, какие грунты, их свойства, выраженные в цифрах, что необходимо для определения расчетных характеристик, пригодность грунтов для строительства объекта. Подземные воды оцениваются в двух направлениях: как источники водоснабжения при строительстве и эксплуатации объекта и как они могут помещать строительству. В этих случаях даются рекомендации по строительному водопонижению и устройству дренажей на период эксплуатации объекта. В заключительной части отчета дается общая инженерно-геологическая оценка участка по пригодности для данного строительства, указываются наиболее приемлемые пути освоения территории, заостряется внимание на вопросах охраны окружающей среды. Отчет обязательно должен иметь приложение, в котором дается различный графический материал (карты, разрезы, колонки скважин и др.), а также таблицы свойств грунтов, химических анализов воды, каталог геологических выработок и др. Инженерно-геологические заключения. В практике инженерно-геологических исследований очень часто вместо больших отчетов приходится составлять инженерно-геологические заключения. Выделяется три вида заключений: 1) по условиям строительства объекта; 2) о причинах деформаций зданий и сооружений; 3) экспертиза. В первом случае заключение носит характер сокращенного инженерно-геологического отчета. Такое заключение может быть выполнено для строительства отдельного здания. Заключение о причинах деформаций зданий и сооружений могут иметь различное содержание и объем. В их основу кладутся материалы ранее проведенных исследований, осмотр местности, сооружения. При необходимости дополнительно выполняется небольшой объем инженерно-геологических исследований. Заключение должно вскрыть причины деформаций и наметить пути их устранения. Инженерно-геологическая экспертиза проводится, главным образом, по проектам крупных сооружений. Основой для экспертизы является наличие спорных и разноречивых оценок природных условий (в процессе изысканий) или аварий сооружений (в процессе их эксплуатации). Экспертиза силами крупных специалистов устанавливает: Правильность приемов исследований; Достаточность объемов работ; Правомерность выводов и рекомендаций; Причины аварий и т.д. По объему работы экспертиза бывает кратковременная и длительная. В первом случае вопрос решается практически сразу. Выводы излагаются в виде заключения. Во втором случае экспертиза кроме изучения имеющихся материалов требует выполнения специальных работ по определенной программе с указанием сроков. По окончании работ выводы могут быть изложены в виде заключения или даже небольшого инженерно-геологического отчета. Экспертиза должна давать ответ на поставленные вопросы, содержать необходимые конкретные рекомендации, обоснования и доказательства целесообразности предлагаемых инженерно-технических мероприятий. ЛЕКЦИЯ – 8: ЛЕКЦИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА Инженерно-геологическая съемка представляет собой комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других естественно-исторических условий района строительства. Эта работа дает возможность оценить территорию со строительной точки зрения. Масштаб инженерно-геологической съемки определяется детальностью инженерно-геологических исследований и колеблется от 1:200000 до 1:10000 и крупнее. Основой для проведения съемки служит геологическая карта данной территории. Геоморфологические исследования уточняют характер рельефа, его возраст и происхождение. При геологических работах определяют условия залегания пород, их мощность, возраст, тектонические особенности, степень выветрелости и т.д. Для этой цели изучают естественные обнажения, представляющие собой выходы на поверхность слоев горных пород на склонах гор, оврагов, речных долин. Для каждого слоя записывают наименование породы, окраску, состав, примеси, измеряют видимую мощность и элементы залегания. На карте указывается местонахождение обнажения. Наиболее характерные для данного района обнажения зарисовывают и фотографируют. Районы, где наблюдается большое количество обнажений, называют открытыми, при отсутствии их – закрытыми. В закрытых районах геологическое строение изучают с помощью разведочных выработок (буровых свкажин, шурфов и т.д.). выработки документируются. Одновременно из них отбирают пробы образцов пород для лабораторных исследований. При инженерно-геологической съемке изучают гидрогеологические условия для выяснения обводненности пород, глубины залегания подземных вод, их режима и химического состава; выявляют геологические явления и процессы (обвалы, осыпи, оползни, карсты и т.д.), которые могут вредно отразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений, изучают опыт строительства на данной территории, определяют физико-механические свойства пород полевыми методами, а также в специальных полевых лабораториях. В процессе инженерно-геологической съемки производят поиски месторождений естественных строительных материалов. На основе полученных данных составляют инженерно-геологическую карту района строительства. Это дает возможность произвести инженерно-геологическое районирование территории и выделить участки, наиболее пригодные под строительство крупных объектов (промышленные предприятия, жилые микрорайоны и т.д.). Аэрокосмические методы. Для ускорения сроков съемочных работ и повышения их качества используют аэрометоды, которые особенно эффективны в районах, труднодоступных для наземного изучения (заболоченные низменности , пустыни и т.д.). Широкое распространение в современных условиях получили методы космической съемки, для которых разработана специальная аппаратура, методики дешифрирования снимков, позволяющие получать высокоточную и достоверную геологическую информацию. Буровые и горно-проходческие разведочные работы являются существенной частью инженерно-геологических и гидрогеологических полевых исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок (шурфов, штолен и др., рис.141) выясняют геологическое строение и гидрогеологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы грунтов и подземных вод, проводят опытные работы и стационарные наблюдения. К главнейшим разведочным выработкам относят расчистки, канавы, штольни, шурфы и буровые скважины. При инженерно-геологических работах наиболее часто используют шурфы и буровые скважины. Рачистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам. Их целесообразно применять на участках, сложенных крутопадающими солями. При слабонаклонном и горизонтальном залегании слоев следует проходить шурфы и буровые скважины. Расчистки – выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия с наклонных поверхностей естественных обнажений горных пород. Канавы (траншеи) – узкие (до 0,8м) и неглубокие (до 2м) выработки, выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород, лежащих под наносами. Штольни – подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах рельефа и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива. Стены штольни, как правило, крепятся, если их проходят в нескальных породах. Шурфы – колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного (или квадратного) сечения. Шурф круглого сечения называют «дудкой». Проходку дудок легче механизировать, но по прямоугольным шурфам проще и точнее определить положение слоев в пространстве. Шурфы помогают детально изучать геологическое строение участка, производить отбор любых по размеру образцов с сохранением их структуры и природной влажности. Недостатком является высокая стоимость и трудоемкость работ по отрывке шурфов, особенно в водонасыщенных породах. Следует отметить, что за последнее время появились специальные шурфокопательные машины, позволяющие проходить шурфы круглого сечения. Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины. Чаще всего это 1х1м; 1х1,5м; 1,5х1,5м и т.д. диаметр дудок не превышает 1м. обычно глубина шурфа бывает 2-3м, максимально до 4-5м. По мере проходки шурфа непрерывно ведут геологическую документацию – записывают данные о вскрываемых породах, условиях их залегания, появлении грунтовых вод; производят отбор образцов. По всем четырем стенкам и дну делают зарисовку и составляют развертку шурфа (рис.). это позволяет точно определить толшину слоев и элементы их залегания в пространстве. По окончании разведочных работ шурфы тщательно засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают. Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой (рис.). Бурение является одним из главнейших видов разведочных работ, применяется в основном для исследования горизонтальных или пологопадающих пластов. С помощью бурения выясняют состав, свойства, состояние грунтов, условия их залегания. Вся эта работа основывается на исследовании образцов пород, которые непрерывно извлекаются из скважины по мере ее углубления в процессе бурения. В зависимости от способа бурения и состава пород образцы могут быть ненарушенной или нарушенной структуры. Образцы ненарушенной структуры получили название керна. К преимуществам бурения относят: скорость выполнения скважин, возможность достижения больших глубин, высокую механизацию производства работ, мобильность буровых установок. На рис. показана буровая установка, смонтированная на автомобиле. Бурение имеет свои недостатки: малый диаметр скважин не позволяет производить осмотр стенок, размер образцов ограничивается диаметром скважины, по одной скважине нельзя определить элементы залегания слоев. Диаметр скважин, используемых в практике инженерно-геологических исследований, обычно находится в пределах 100-150мм. При отборе образцов на лабораторные испытания скважины следует бурить диаметром не менее 100мм. Глубина скважин определяется задачами строительства и может составлять десятки метров. При гидротехническом строительстве достигает сотен метров, при поисках нефти и газа насколько километров. При инженерно-геологических исследованиях применяют такие виды бурения, которые позволяют получать образцы пород. Проходка скважин в слабых и водонасышенных породах бывает затруднена вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины и продолжают бурение. По мере проходки буровой скважины оформляется ее геологическая документация в виде геолого-литологической колонки, на которой видно, как залегают слои, их толшина, литологический тип, глубина залегания уровня грунтовых вод, места отбора образцов пород в виде керна, возраст пород в индексах (рис.). буровые колонки составляют в масштабе 1:100-1:500. После завершения бурения скважина засыпается. Отбор образцов пород и проб воды. Отбор образцов производят из обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок. Пробы отбирают послойно, на всю глубину выработки, но не реже чем через каждые 0,5-1,0м. наиболее детально опробуется слой, который будет несущим основанием сооружений. Из всех образцов, полученных при инженерно-геологических исследованиях, 5-10% отбирают для последующих лабораторных анализов. Для инженерно-геологических работ обязателен отбор монолитов, т.е. образцов с сохранением их структуры. Особенно это важно при отборе образцов из слоев связных дисперсных пород (глины, суглинки), в которых кроме структуры необходимо сохранить природную влажность. В шурфах и обнаженных отбирают монолиты в форме, близкой к кубу, с размерами от 10х10х10 см до 30х30х30см. Из буровых скважин с помощью грунтоносов отбирают цилиндрические монолиты высотой 20-30м. монолиты немедленно парафинируют для сохранения их естественной влажности, т.е. обматывают слоем марли, пропитанной парафиногудронной смесью, подогретой до 60-650 С. монолиты предохраняют от сотрясения и промерзания и хранят не более 1,5 месяцев. Помимо монолитов, отбирают образцы нарушенной структуры и образцы рыхлых пород. Вес каждой такой пробы составляет до 0,5кг. Пробы подземной воды берут из каждого водоносного горизонта в количестве от 0,5 до 2л. количество отбираемой пробы зависит от вида химического анализа (полный или сокращенный) и степени минерализации воды. Вода набирается в емкость и тщательно закупоривается. Геофизические методы исследования обычно сопутствуют разведочным работам и в ряде случаев позволяют значительно сократить объем шурфования и бурения. В большинстве случаев они применяются параллельно с другими исследованиями. С их помощью можно изучать физические и химические свойства пород и подземных вод, условия залегания, движение подземных вод, физико-геологические и инженерно-геологические явления и процессы. В практике инженерно-геофизических изысканий основное место занимают электрометрия и сейсмометрия. С е й с м и ч е с к и е м е т о д ы основаны на различии в скоростях распространения упругих колебаний, возникающих как от естественных причин, так и от специально проводимых взрывов. В последнее время в инженерно-геологических работах используют одноканальные микросейсмические установки. С их помощью можно установить глубину залегания скальных пород под наносами, выявить дно речных долин, карстовые полости, уровень грунтовых вод, мощность талых пород в вечной мерзлоте и т.д. В сложных сейсмических условиях этот метод недостаточно точен. Э л е к т р о р а з в е д к а основана на исследовании искусственно создаваемого в массивах пород электрического поля. Каждая порода, в том числе сухие и насыщенные водой, характеризуются своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разнятся эти удельные сопротивления между собой, тем точнее результаты электроразведки для данной строительной площадки. Наибольшее применение при инженерно-геологических исследованиях нашли электропрофилирование и вертикальное электрозондирование (ВЭЗ). При электропрофилировании на исследуемом участке забивают в грунт серию створов и на каждом из них измеряют сопротивление пород путем перемещения прибора с фиксированным положением электродов (рис.146). это дет сведения об изменении на участке удельного сопротивления, что может быть связано, в частности, с наличием пустот карстового происхождения. Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) позволяет определять глубину залегания коренных пород и уровень подземных вод, дна речных долин, выделять слои различного литологического состава, в том числе водопроницаемые и водоупорные пласты и т.д. сущность этого метода заключается в том, что по мере увеличения расстояния между питающими электродами А и Б (рис.147) линии токов перемещаются в глубину. Глубина электрического зондирования зависит от расстояния между точками А и Б и составляет в среднем 1/3 (или1/4) этого расстояния. Измеряя силу тока между питающими электродами А и Б и разность потенциалов между приемными электродами В и Г, можно найти значения электрического сопротивления пород. по этим данным, например, можно уже построить геологический разрез. На рис. 148 показана кривая ВЭЗ в сопоставлении с данными бурения. Рисунок показывает, что ВЭЗ четко определяет геологическое строение данной толщи пород. Геологические карты и разрезы. После окончания работ по инженерно-геологической съемке и проходке буровых скважин и горно-проходческих выработок создаются геологические карты и разрезы, которые являются важнейшей и обязательной геологической документацией при решении вопросов строительства. Карты составляются в основном для больших площадей, где намечается крупное строительство. Разрезы создаются вр всех без исключения случаях строительства. Геологические карты представляют собой проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость. По этим картам можно судить о площади распространения тех или иных пород, условиях их залегания, дислокациях и т.д. При построении геологических карт используют топографические карты соответствующего масштаба. Все карты подразделяют на карты коренных пород и четвертичных отложений (рис.149). Четвертичные отложения покрывают поверхность земли почти сплошным чехлом, скрывая от глаз человека коренные породы, или, иначе говоря, породы дочетвертичного возраста. На картах четвертичных отложений принято показывать расположение в плане пород различного происхождения (речные, ледниковые и т.д.) и литологического состава, расположенных на поверхности земли (рис.149, 1). Карты коренных пород показывают горные породы (характер залегания, литологический состав и т.д.), которые располагаются под четвертичными отложениями и скрыты от прямого наблюдения (рис.149, линия 11). ХАРАКТЕРИСТИКА КЛАССОВ ГРУНТОВ |