Основы геологии. Контрольная работа по дисциплине Основы инженерной геологии и гидрогеологии

• Название: Контрольная работа по дисциплине Основы инженерной геологии и гидрогеологии
• Дата: 13.12.2022
• Размер: 1.04 Mb.
• Имя файла: Основы геологии.doc
• Тип: Контрольная работа; #842975
• страница: 4 из 4

5 Дренажные устройства для осушения участка строительных работ

Способ осушения территории и систему подземных водотоков, с помощью которых понижается уровень грунтовых вод, называют дренажем. Его устраивают в избыточно увлажненных местностях, при устройстве полов подвала и прокладке коммуникаций ниже уровня грунтовых вод, в суглинистых и глинистых грунтах, а при необходимости – под спортивными площадками.

Известно, что дренаж использовался еще за 2000 лет до н.э. в Месопотамии, широко применялся в XVII—XVIII вв. во Франции. Действие дренажной системы основано на способности воды просачиваться сквозь пористые грунты в свободные полости. При устройстве дренажной системы этими полостями являются гончарные, асбестоцементные или пластмассовые трубы с мелкими отверстиями (дрены), которые одновременно служат и для оттока скопившихся вод в систему водостока или ближайший водоем. Дрены укладывают в грунт с уклонами не менее 0,002, удовлетворяющими условиям оттока воды. Вследствие работы дренажной системы в зоне ее действия уровень грунтовых вод понижается.

Наиболее распространены системы: кольцевой дренаж и систематические горизонтальный и вертикальный. В местах изменения направления трассы дренажной системы и на прямых участках через 35 м устраивают смотровые колодцы. В связи с этим линии дренажных систем должны располагаться на расстоянии не менее 0,7 м от фундаментов. Смотровые колодцы изготовляют из сборных железобетонных элементов. Если самотечный спуск дренажных вод невозможен, то напор воды создается насосными станциями перекачки.

В последнее время появились новые конструкции дренажей, основанные на применении современных материалов, накоплен опыт укладки дренажей зданий, сооружений и каналов подземных коммуникаций, расположенных в микрорайонах жилой застройки, для отдельно стоящих зданий и сооружений, дорожных дренажей мелкого заложения, транспортных и других сооружений специального назначения, а также дренажи, рассчитанные на временное водопонижение при производстве строительных работ.

Дренажи предусматриваются для защиты заглубленных частей зданий (подвалов, технических подполий, приямков и т. п.), внутриквартальных коллекторов, коммуникационных каналов от подтопления грунтовыми водами. Конструкции дренажей и устройство гидроизоляции подземной части зданий и сооружений должны выполняться в соответствии со СНиП 2.06.15-85, СНиП 2.02.01-83, МГСН 2.07-97, «Рекомендациями по проектированию гидроизо­ляции подземных частей зданий и сооружений», разработанных ЦНИИП промзданий в 1996 г.

Проектирование дренажей следует выполнять на основании конкретных данных о гидрогеологических условиях места строительства объекта, степени агрессивности подземных вод к строительным конструкциям, объемно-планировочных и конструктивных решений защищаемых зданий и сооружений, а также функциональном назначении этих помещений.

Противокапиллярная гидроизоляция в стенах и обмазочная или окрасочная изоляция вертикальных поверхностей стен, соприкасающихся с грунтом, должна предусматриваться во всех случаях независимо от устройства дренажей.

Устройство дренажей обязательно в следующих случаях:

– полы подвалов, технических подполий, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций расположены ниже расчетного уровня подземных вод или если превышение полов над расчетным уровнем подземных вод составляет менее 50 см;

– полы эксплуатируемых подвалов, внутриквартальных коллекторов, каналов для коммуникаций расположены в глинистых и суглинистых грунтах независимо от наличия подземных вод;

– полы подвалов расположены в зоне капиллярного увлажнения, а в подвальных помещениях не допускается появления сырости;

– полы технических подполий в глинистых и суглинистых грунтах заглублены более чем на 1,3 м от планировочной поверхности земли независимо от наличия подземных вод;

– полы технических подполий (на фундаментной плите) в глинистых и суглинистых грунтах заглублены менее чем на 1,3 м от планировочной поверхности земли, а также, если с нагорной стороны к зданию подходят песчаные линзы или расположен тальвег.

Для исключения обводнения грунтов территорий и поступления воды к зданиям и сооружениям кроме устройства дренажей необходимо предусматривать:

– нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей;

– как правило, закрытые выпуски водостоков с кровли зданий;

– водоотводящие открытые лотки сечением 15×15 см и более с продольным уклоном >0,01 % при открытых выпусках водостока;

– устройство отмосток у зданий шириной 100 см и более с активным поперечным уклоном зданий > 0,02 % до дорог или лотков;

– герметичную заделку отверстий в наружных стенах и фундаментах на вводах и выпусках инженерных сетей;

– организованный поверхностный сток с территории проектируемого объекта, улучшающий отвод дождевых и талых вод с прилегающей территории.

В случаях, когда из-за низких отметок существующей поверхности земли не представляется возможным обеспечить отвод по­верхностных вод или понизить уровень подземных вод, следует предусматривать подсыпку территории до необходимых отметок. При невозможности самотечного отвода дренажных вод от отдельных зданий и сооружений или группы зданий следует предусматривать устройство насосных станций перекачки дренажных вод.

Проектирование дренажей новых объектов следует выполнять с учетом существующих или ранее запроектированных дренажей прилегающих территорий.

При общем понижении уровня подземных вод на территории микрорайона отметки пониженного уровня подземных вод следует назначать на 0,5 м ниже полов подвалов технических подполий, каналов для коммуникаций и других сооружений. В случае невозможности или нецелесообразности общего понижения уровня подземных вод должны предусматриваться местные дренажи для отдельных зданий и сооружений (или групп зданий).

Местные дренажи, как правило, должны устраиваться в случаях значительного заглубления подземных этажей отдельных зда­ний при невозможности самотечного удаления дренажных вод.

Виды дренажей

При использовании сельскохозяйственных земель, питомников, парков и для удобства использования территорий, осушение открытыми каналами заменяют закрытой дренажной системой. Дренаж обозначает "осушение".

В зависимости от расположения дренажа по отношению к водоупору он может быть совершенного или несовершенного типа.

Дренаж совершенного типа закладывают на водоупоре. Грунтовые воды поступают в дренаж сверху и с боков. В соответствии с этими условиями дренаж совершенного типа должен иметь дренирующую обсыпку сверху и с боков



Дренаж совершенного типа

Дренаж несовершенного типа закладывают выше водоупора. Грун­товые воды поступают в дренажи со всех сторон, поэтому дренирующая обсыпка должна выполняться замкнутой со всех сторон



Дренаж несовершенного типа

6 Лабораторное определение прочностных свойств скальных пород

Механические свойства горных пород определяют их поведение под влиянием внешних нагрузок – усилий. Они проявляются и непосредственно оцениваются прочностью и деформируемостью горных пород.

Прочность – свойство горных пород (материалов) сопротивляться разрушению и образованию больших деформаций, т.е. не разрушаться под действием определенной нагрузки.

Деформация – свойство материала под действием нагрузки изменять свою форму и объем.

Прочность материала может изменяться под влиянием различных факторов в широких пределах: они могут быть очень прочными, прочными, средней прочности, малой прочности и очень малой прочности. Разрушение горных пород может происходить сразу, без образования больших деформаций, т.е. происходит хрупкое разрушение, в том случае говорят о условно-мгновенной прочности или стандартной и длительной прочности.

Деформации и напряжения в горных породах, как и для других материалов, связаны между собой определенными соотношениями.

Одним из свойств материала, горной породы является свойство упругости. Упругость это свойство материала восстанавливать первоначальные размеры после снятия нагрузки.

Скальные породы обладают высокой прочностью, упругостью и малыми деформациями и перемещениями, слабой водопроницаемостью. Разрушаются они хрупко, мгновенно, с потерей сплошности. Деформации, развивающиеся во времени, т.е. упруговязкие или упругопластичные для них нехарактерны. Для этих пород определяется так называемая мгновенная прочность

Полускальные породы отличаются от скальных меньшей прочностью и устойчивостью, большей деформируемостью, значительной водопроницаемостью. Они имеют хрупкопластический или пластический характер разрушения. Для них характерно развитие деформаций во времени, т.е. явление ползучести. Для таких пород необходимо учитывать не только мгновенную, но и длительную прочность, учитывать реологические свойства. Для обеспечения устойчивости сооружений, как в строительной, так и в горной практике требуются сложные инженерные мероприятия.

Породы рыхлые несвязные и мягкие связные по сравнению с предыдущими характеризуются значительно меньшей прочностью и устойчивостью и большей деформируемостью, сильной водопроницаемостью.

Для понимания природы свойств крупнообломочных, песчаных и особенно глинистых пород важно учитывать не только их геолого-петрографические особенности, но и свойства, обусловленные дисперсностью, так как эти породы – многофазные системы, состоящие из минеральных частиц, воды и воздуха или других газов.

При изучении и оценке прочности, устойчивости, деформируемости и водопроницаемости горных пород важно учитывать их анизотропию, обусловленную поверхностями и зонами ослабления, уменьшением напряжений при разгрузке, сопровождающейся образованием зон разгрузки, трещин упругого отпора. Поэтому перечисленные свойства горных пород важно охарактеризовать не только средними показателями, но и дирекционными, определяемыми по характерным направлениям. Эти показатели могут использоваться в качестве расчетных.

Повышенное содержание тонкодисперсных частиц в породах определяют в значительной степени их глинистые свойства и принципиальные отличия по свойствам глинистых пород от песчаных и других обломочных.

Образец, применяемый при испытании, имеет более однородную структуру, меньшее количество дефектов, поэтому прочность образца выше, чем прочность породы, в этом случае необходимо учитывать масштабный фактор. Но при испытании образца нужно учитывать расположение слоев, наличие внешних дефектов, поверхностей ослабления, иногда при испытании получаем заниженную прочность.

Если порода будет служить естественным основанием для какого-либо сооружения или средой для него, ее свойства должны изучаться при естественном сложении и влажности (на монолитах). Если она будет использоваться как строительный материал для отсыпки насыпей, дамб, земляных плотин, ее свойства нужно изучать на образцах нарушенного сложения, при влажности близкой естественной.

При решении различных инженерно-геологических задач, связанных с проектированием и строительством сооружений необходимо иметь следующие характеристики: вещественный состав, особенности строения, физические свойства, водные свойства, механические свойства, показатели специального назначения.

К механическим свойствам горных пород относятся прочность при сжатии и растяжении, сопротивление скалыванию и сдвигу, общая деформируемость, сжимаемость и просадочность, ползучесть и длительная прочность. Прочность горных пород обычно характеризуется пределами прочности на сжатие σ_сж, сдвиг, изгиб σ_изи растяжении σ_р.

Горные породы в условиях одноосного сжатия, изгиба и растяжения обычно обладают высокой прочностью на сжатие и незначительной прочностью на растяжение, изгиб, сдвиг.

При этом, как правило, во всех твердых породах σ_сж> σ_из> σ_р.

Например, для гранита предел прочности при растяжении составляет 0,02…0,04 предела прочности на сжатие, на сдвиг – 0,08, на изгиб – 0,09. Слоистые горные породы дают различные значения прочности при сжатии и растяжении их параллельно и перпендикулярно слоистости и, как правило, сжатие перпендикулярно слоистости дает более высокие показатели прочности, а при растяжении – наоборот.

Испытания горных пород в условиях всестороннего равномерного сжатия показали, что при достаточно однородном и сплошном строении породы разрушение ее не происходит даже при очень больших давлениях.

Хрупкость – свойство горной породы сравнительно легко разрушаться при статической нагрузке без заметной остаточной деформации.

Почти все горные породы при существующих способах разрушения и скоростях приложения нагрузки разрушаются хрупко. Для этих пород предел текучести равен пределу прочности.

Для скальных пород характерны упругие свойства, а полускальные являются только частично упругими.

В рыхлых обломочных несвязных и глинистых мягких связных породах упругие свойства имеют подчиненное значение.

Для изучения полускальных пород кроме показателей упругих свойств большое значение имеют показатели, характеризующие их способность сопротивляться общим деформациям: обратимым (упругим) и необратимым (остаточным).

Различные группы горных пород имеют неодинаковый характер разрушения, поэтому для оценки их прочности применяют различные виды испытаний. Для скальных, полускальных и связных глинистых пород основными показателями прочности являются временное сопротивление сжатию (предел прочности при сжатии) породах  , временное сопротивление растяжению (предел прочности при растяжении) , сопротивление скалыванию. Для мягких связных и рыхлых несвязных пород – показатели сопротивления сдвигу: угол внутреннего трения, общее сцепление и в некоторых случаях коэффициент сдвига.

Список использованных источников

1 Боревский Б.В., Язвин А.Л. Некоторые принципиальные проблемы совершенствования методики оценки эксплуатационных запасов подземных вод и ее нормативной базы (в порядке дискуссии). В кн. "Подземная гидросфера. Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России". Иркутск, 2012, с. 289-293

2 Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии: Учебник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ, 2007. — 448 с.

3 Кац Д. М. К 30 Основы геологии и гидрогеология. — 2-е изд., перераб. и дон. — М.: Колос, 1981. — 351 с.

4 Основы гидрогеологии и инженерной геологии: учебное пособие / сост.: А.В. Леонова; Томский политехнический университет. – 2-е изд. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 149 с.

5 Учебное пособие по курсу "Механика грунтов" / Петраков А.А., Яркин В.В., Таран Р.А., Казачек Т.В.; Под ред. Петракова А.А. – Макеевка: ДонНАСА, 2004. – 164 с.

6 Штефан Л. В. Ш Петрография метаморфических пород: Курс лекций «Петрография магматических пород» для студентов спец. 51.01.01 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых» – Мн.: БГУ, 2004. – 120 с.