геология. Геология. ТВбз-19-1. Бакулев.А.В.. Контрольная работа по дисциплине геология Студент, группы твбз191 Бакулев. А. В зачетной книжки
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
Осыпь - это совокупность обломков скальных пород у основания скал, горных обрывов, вулканов или уступов долин, которые накопились в результате периодических камнепадов с соседних скал. Осыпь как явление представляется предметом пристального внимания в геотехнической практике. Это явление существенно усложняет строительство сооружений. Тело накопленных горных масс засыпает эксплуатируемые человеком территории: дороги, жилые территории, пастбища, строительные площадки, и пр. инженерные сооружения. Масштабы рассматриваемого явления могут быть различны в зависимости от высоты склонов и размеров ложа горной массы – ложбин и балок. Важным параметром при проектировании мероприятий по борьбе с этим явлением является скорость передвижения горной массы. Разработка геотехнических мероприятий по борьбе с этим явлением является многокомпонентной, нетривиальной задачей. От масштабов этого явления зависит и сложность борьбы с ним: малые объемы можно расчистить; огромные массы при расчистке все время будут пополняться сверху и объемы работ могут быть настолько велики, что устранение их может быть целесообразно лишь при осуществлении крупного строительства. При строительстве дорог, например, выгоднее бывает обойти большую осыпь туннелем. Осыпь небольшого и даже среднего размера с относительно неглубоким ложем можно закреплять на время, перегораживая их стенками, шпунтами и др. Такие мероприятия применяются при защите от засыпания горных шоссейных дорог. В качестве защитных геотехнических мероприятий возводят конструкции с козырьками или сетками над дорогами. В местах развития мощных подвижных горных масс возводят капитальные галереи или прокладывают тоннели, с возможной организацией автоматического мониторинга за процессом их движения. Курумы представляют собой огромные скопления крупных обломков горных пород, чаще в виде глыб. Эти массы обломков располагаются у подошвы склонов, заполняют ложбины и днища долин. В отличие от осыпей курумы образуются на пологих склонах долин (уклоны 8—25°). Основным фактором их происхождения является физическое выветривание, в котором основную роль играют морозные процессы. Курумы занимают большие площади и в днищах долин могут иметь мощность до 10— 15 м, соединяясь при этом с аллювием рек. Характерной особенностью курумов является их передвижение. Огромная масса камней (глыб) непрерывно сползает вниз по склонам. Скорость сползания небольшая — от нескольких сантиметров до десятков сантиметров в год, но за ряд лет это составляет внушительные расстояния. Сползание каменной массы обусловлено залеганием под ней «глинистой подстилки». Эти глины постоянно смачиваются атмосферными и грунтовыми водами, а также водами при снеготаянии, и глыбы под действием собственной силы тяжести ползут по мокрой глине и чем больше она смачивается, тем быстрее идет скольжение. В тесных ложбинах курумы создают так называемые каменные потоки. По подвижности курумы имеет смысл разделять на действующие (подвижные) и затухшие, т. е. практически неподвижные. Последние бывают покрыты частично или полностью слоями почвы с дерном, на них развита растительность. Автомобильные дороги в долинах горных рек часто пересекают потоки курумов. Дорожные насыпи проходят по курумам или по расчищенным от них участкам. В первом случае возможны подвижки насыпей, что нарушает их нормальную эксплуатацию. Во втором случае масса глыб может оказывать давление на насыпи и разрушать их целостность. Борьба с курумами трудоемка и постоянна. Хорошие результаты можно получить, создавая систему отвода поверхностных вод нагорными канавами, которые закладывают выше дорог. Глинистая подстилка обезвоживается, и движение курумов останавливается. Часто крупные глыбы, оказывающие давление на насыпи, уничтожают взрывами. Автодороги следует прокладывать, если имеется такая возможность, на тех участках курумов, которые перешли в разряд затухших. Абразивный процесс – это разрушение слагающих берег пород, имеющее разную степень проявления. Протяженность подверженных абразии берегов в целом составляет около 400000 км. Явление отмечается в прибрежной зоне морей, озер, водохранилищ. Его интенсивность определяется следующими факторами: - размывающей силой волн; - степенью прочности слагающих пород; - крутизной берегового склона. Чем интенсивнее волновое влияние (активность движения водных масс), чем круче склон, чем меньше плотность пород, тем быстрее протекает процесс разрушения. Ускорению абразии способствуют следующие факторы: - повышение уровня воды; - опускание дна в прибрежной зоне; - климатически обусловленное ускорение течения; - антропогенное воздействие на прибрежную зону. Выделяют несколько видов абразии берегов в зависимости от способа разрушающего воздействия: Механическая – самая распространенная. Берег размывается под воздействием кинетической силы волн и прибоев. Химическая абразия. Разрушение является следствием влияния содержащихся в воде веществ на береговые отложения определенного состава. Термическая – наблюдаемая при холодных климатических условиях. Происходит передача тепла от воды берегу, сложенному из мерзлого грунта и льда. Замерзшие породы слабо подвергаются механическому воздействию, но от тепла активно разрушаются. Последствия абразии: Большой проблемой является процесс на каналах, водохранилищах и других сооруженных людьми водных источниках. Здесь берега сложены легко вымываемыми осадочными породами, относительно недавно сформированы, а значит, не успели уплотниться. В итоге береговая линия разрушается очень быстро, это приводит к потере значительных участков суши, которые можно было бы использовать в хозяйственных и инфраструктурных целях. Защита от абразии: Защитные меры бывают естественными и искусственными. Самая популярная естественная мера – создание пляжей. Пляж берет на себя удары морских волн, те теряют энергию, не дойдя до склона. Из искусственных мер можно отметить: - сооружение насыпного вала; - возведение толстых бетонных ограждений на протяжении побережья; - установку волнорезов – длинных сооружений из бетона, перпендикулярных береговой линии (эти конструкции рассекают морские волны, ослабляя их разрушительную энергию). Задание № 6 Охарактеризуйте условия образования подземных вод. Дайте характеристику подземных вод по условиям их распространения (залегания) в горных породах. Осветите различные фазовые состояния воды, находящейся в породах. Дайте характеристику физических свойств и химического состава подземных вод. Опишите закономерности движения подземных вод. Дайте определение коэффициента фильтрации подземных вод. Приведите схемы и формулы простейших гидрогеологических расчетов. Борьба с подземными водами при строительстве инженерных сооружений. Варианты заданий приведены в табл.5. (Физические свойства подземных вод, Связь подземных и поверхностных вод. Примеры, схемы) Грунтовые воды образуются благодаря способности земли пропускать влагу. Они попадают в почву посредством: - дождя; - снега; - тающих льдов; - конденсации водяного пара. Образование, распространение и объем водоносного слоя зависят от свойства горных пород, где они залегают: от пористости. Чем больше трещин в земле, тем глубже может проникнуть влага, дальше распространиться. Рыхлая почва этому способствует. Некоторые горные породы водопроницаемы, в них много пор, другие – нет. Атмосферные осадки проходят сквозь водопроницаемые слои до водоупорных и образуют подземные воды. Направление течения зависит от наклона поверхности. Водопроницаемые породы: песок, галька, гравий, известняк, песчаник, сланец. Водоупорные породы: глина, твердые слои без трещин. К физическим свойствам подземных вод относятся: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, плотность, вязкость. Некоторые из этих свойств, такие как температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, обладают органолептическими свойствами, т.е. они воспринимаются органами чувств человека. Изучая закономерности движения воды в горных породах, различают два его вида: установившееся и неустановившееся. Движение подземных вод считается установившимся, когда уровни воды и все другие элементы потока остаются постоянными во времени. Если уровни воды в одних и тех же точках изменяются во времени, то оно считается неустановившимся. Коэффициент фильтрации (Кф) демонстрирует, как быстро проходит жидкость через слой грунта при его полном водонасыщении и градиенте напора, равном единице. Измеряется он в метрах на секунду (м/с) или сантиметрах на секунду (см/с). Градиент напора вычисляется соотношением падения напора (давления) воды к толщине грунтового слоя, через который она фильтруется. Не все воды, что расположены под землей, являются грунтовыми. К ним относятся только те, что не высыхают и текут постоянным потоком. Однако их объём и полноводность зависят от нескольких факторов: Осадки – чем больше дождя и снега, тем полноводнее поток. Мелкий и долгий грибной дождь запасает больше влаги, нежели мимолетный ливень. Местность – течение зависит от наклона поверхности, поэтому по склонам атмосферные осадки стекают в реки и озера. Равнины и впадины накапливают больше воды, так как она здесь задерживается и впитывается в землю. Растительный покров – в лесах грунтовые воды более полноводны, так как корни деревьев и кустарников задерживают влагу, способствуют её проникновению в нижние слои. В зависимости от уровня залегания, грунтовые воды образуются по-разному и могут использоваться в различных целях: Верховодка. Непостоянные грунтовые воды, расположенные в 20 м от поверхности. При обильных дождях верховодка становится полноводнее, при засухе может совсем исчезнуть. Из-за этой ненадежности её редко используют как источник водоснабжения. В составе мало минералов, но присутствуют примеси соли и загрязнения. Над верхним горизонтом водоупорных слоев. Объем этих вод относительно стабилен, его изменяет деятельность человека, осадки, рельеф местности, температура и мелкие факторы. Потоки проходят на расстоянии в 40-50 м от поверхности. Артезианские или напорные воды залегают между водоупорными слоями на глубине больше 100 м. У артезианских вод отличается питание и выход на поверхность, поэтому действует гидростатическое давление. Подземные воды считаются полезным ископаемым, их используют для лечебных, питьевых, теплоэнергетических, промышленных целей. Знания о схеме образования помогут рациональнее подходить к процессу их добыче, минимизировать затраты. Например, для строительства колодца или скважины нужно понимать различие верховодки и вод над верхним горизонтом. Формулы простейших гидрогеологических расчетов: Коэффициент фильтрации к — это показатель, характеризующий степень водопроницаемости пород и определяющийся как скорость фильтрации при гидравлическом градиенте, равном единице. Согласно закону Дарси  где V — скорость фильтрации; / — гидравлический градиент; Q — расход фильтрационного потока; F — площадь поперечного сечения потока. Лучшее средство борьбы с грунтовыми водами — это искусственное понижение их уровня. Достигается это, обычно, путём откачки грунтовых вод мощными глубинными насосами. В земле бурится скважина и в неё опускается труба, соединённая с насосом. Подземные и поверхностные воды взаимодействуют в результате обмена водой с водами океанов, морей, рек, водоемов. Такой обмен осуществляется посредством гидравлической связи. Если выход подземных вод находится выше уровня воды в реке или море, гидравлическая связь отсутствует.  Задание № 7 Анализируя построенный инженерно-геологический разрез, можно отметить следующее. Рассматриваемый участок расположен в речной долине, о чем свидетельствует наличие современных аллювиальных отложений. Абсолютные отметки поверхности от 56,4 до 58,0 м. Склон пологий, с уклоном до 0,018. В основании разреза залегают нижнепермские отложения (Р1), представленные песчаниками светло-серыми, мелкозернистыми, на карбонатном цементе, трещиноватыми. Кровля песчаника размыта, его вскрытая мощность составляет 0,5 – 1,5 метра. Песчаник перекрыт моренными отложениями (gQIII) – супесями серыми, твердыми, с включениями полуокатанных обломков, мощностью 2,2 – 3,1 м. Моренные супеси перекрыты озерно-ледниковыми отложениями (lgQIII), представленными суглинками серыми, тонкослоистыми, текучепластичными. Мощность озерно-ледниковых отложений составляет 2,2 – 3,1 м. В районе скв. 63 над моренными супесями встречен прослой болотных отложений (hQIII), представленных торфом древесно осоковым, черного цвета, хорошо разложившимся, мощностью 1,5 м. Озерно-ледниковые глины в районе скв. 61, 62, 63 перекрыты озерными отложениями (lQIV), залегающими с поверхности, представленными супесями серыми, слабозаторфованными, текучими. Мощность озерных отложений составляет 1,0 – 2,6 м. В долине реки (скв. 64, 65) с поверхности залегают современные аллювиальные отложения (аQIV) мощностью 0,9 – 1,3 м, представленные илом глинистым, буровато-черным, текучим, местами заторфованным. Малой сжимаемостью и наибольшей прочностью из перечисленных пород обладает моренная супесь. Слабым и сильносжимаемым грунтом является торф, ил, супесь слабозаторфованная текучая, суглинок текучий. Использование песчаника в качестве основания может в процессе эксплуатации зданий и сооружений привести к выщелачиванию и растворению карбонатного цемента, что приведет к значительной потере прочности. Грунтовые воды на участке находятся на глубине 0,6 1,5 м. Грунтовые воды приурочены к аллювиальным, озерным, озерно-ледниковым и болоным отложениям, ненапорные, относятся к грунтовым. Питание осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. Водоупором является моренная супесь. На период изысканий направление движения грунтовых вод к скв.64. Гидравлический градиент в среднем I = 0,008. По характеру рельефа, геологического строения и гидрогеологических условий на участке возможны следующие геологические процессы: Слой озерных супесей и озерно-ледниковых суглинков следует рассматривать как слабый грунт, обладающий низкой несущей способностью, возможно развитие процессов набухания, морозного пучения. Слой аллювиальных илов следует рассматривать как слабый грунт, обладающий низкой несущей способностью, т.к. наличие органики приводит к неравномерным и длительным по времени осадкам, развитию процессов набухания. Слой торфа необходимо рассматривать как слабый слой, для которого характерна повышенная сжимаемость, возможно развитие неравномерных осадок. Использование песчаника в качестве основания может в процессе эксплуатации зданий и сооружений привести к выщелачиванию и растворению карбонатного цемента, что приведет к значительной потере прочности. В качестве основания инженерного сооружения целесообразно выбрать слой моренной супеси. Ниже построен инженерно-геологический разрез участка по пяти скважинам, расположенным в створе на расстоянии 30 метров одна от другой. (61 – 65)  Задание № 8 Опишите указанные в табл.7 виды, задачи и методы инженерно-геологических исследований. Дайте пояснение, какие данные инженерно-геологических изысканий используются при проектировании и строительстве инженерных сооружений. (Лабораторные исследования) Для обеспечения прочности, устойчивости и долговечности зданий и сооружений проводят инженерные изыскания, которые состоят из экономических и технических изысканий. Экономические изыскания проводят для определения целесообразности строительства объекта в данном географическом пункте (районе). Технические изыскания заключаются в изучении природных условий района для наиболее рационального размещения зданий и сооружений с учетом инженерно-геологических условий. Инженерно-геологические изыскания в большинстве случаев выполняются в два этапа: на стадии проектного задания (на площадке в целом) и на стадии рабочих чертежей (под пятном будущего сооружения). В комплекс инженерно-изыскательских работ входят: топографогеодезические, инженерно-геологические, почвенные, гидрологические, климатические изыскания, а также исследования грунтов, выполняемые в лаборатории и на строительной площадке. Виды инженерно-геологических изысканий приведены в табл. Виды инженерно-геологических изысканий (по СНиП 1.02.07—87)
|