|
|
Министерствообразованияинауки
Верховодка - это временное или сезонное скопление подземных вод на глубинах дом, имеющее ограниченное площадное распространение. Накапливается после дождей, снеготаяния и/или наводнений и испаряется или перетекает в более глубокие водоносные горизонты к концу зимы (март-апрель) или в засушливое время года. Чаще всего именно верховодка создает затруднения при строительстве и эксплуатации — затапливает котлованы, горные выработки и подвалы.
Грунтовые воды - это подземные воды первого от поверхности постоянно существующего на значительных площадях водоносного горизонта, не перекрытого сплошным слоем водонепроницаемых пород (водоупо- ром Эти воды безнапорные или обладают небольшим местным напором.
Межпластовые воды заключёны между двумя водоупорами, чаще всего они напорные. Свойства подземных вод
Для оценки качества вод, возможности их использования в питьевых и хозяйственных целях и определения степени их коррозионного воздействия на заглублённые строительные конструкции и инженерные коммуникации выполняются лабораторные исследования их состояния и состава.
Физические свойства воды- цвет, вкус, запах - определяются органолептически (с помощью органов чувств- прозрачность - максимальная толщина слоя воды в сантиметрах, сквозь который ещё различимы стандартные крестили шрифт- общая минерализация (суммарное содержание растворённых солей) и мутность - определяются методом выпаривания.
Показатели химического состава - определяются методами колориметрического анализа (по интенсивности окрашивания растворов стандартных реактивов- водородный показатель pH,
42
- содержание основных катионов К, Са2+, Mg2+) и анионов
(СГ, NOf , НСО
3
, S O t и С 032),
- содержание растворённой углекислоты СО- иногда - содержание полуторных оксидов (Fe
2
0
3
+ А 3).
Санитарно-бактериологические свойства- содержание болезнетворных микроорганизмов- содержание вредных химических соединений- характеристики радиоактивности.
Исследования физических и химических свойств воды могут выполнять любые химические лаборатории. Право выполнять санитарно
бактериологические исследования (включая отбор проб) имеют только подразделения санитарно-эпидемиологической службы (СЭС, имеющиеся во всех городах и районных центрах. По результатам исследований выда
ётся заключение о возможности использования воды для различных целей. Движение подземных вод
Подземные воды, как правило, движутся, хоть и крайне медленно, по порами трещинам в массивах горных пород. Скорость подземного потока чаще всего подчиняется закону ламинарной фильтрации (закону Дарси):
V = где К - коэффициент фильтрации породы, м/сут, / — гидравлический градиент - тангенс угла наибольшего наклона зеркала (поверхности) подземных вод к горизонту.
Коэффициент фильтрации К (иногда Кф) - показатель способности породы пропускать через себя воду, аналог коэффициента трения в законе Кулона. При ориентировочных расчетах водопритока к выработкам можно пользоваться данными табл. 19.
43
Ориентировочные значения коэффициента фильтрациигорных породТаблица Характеристика горных пород
Коэффициент фильтрации, м/сут
Скальные породы
Сильнотрещиноватые или закарстованные
70-1000 и более
Среднетрещиноватые и закарстованные
20-100
Слаботрещиноватые и кавернозные
1-20
Монолитные
0,01-1 и менее
Крупнообломочные грунты:
Валунные и галечниковые грунты чистые
200-500
Галечниковые и гравийные грунты с песком
100-150
Они же с пылеватым песком или с супесью
1-50
Песчаные грунты:
Пески гравелистые и крупные однородные
50-100
Песок крупный
25-75
Пески средней крупности
10-25
Пески мелкие
1-10
Пески пылеватые
0,1-2
Глинистые грунты:
Супеси
0,1-0,7
Суглинки
0,01-0,4
Глины
0,01 и менее
Илы
1-10
Торф:
Слаборазложившийся
1-5
Среднеразложившийся
0,2-1
Сильноразложившийся
0,01-0,2 44
3.4. Водоприток к горными строительным выработкамВодоприток к выработкам (синонимы - дебит или расход воды) - количество воды, поступающей в выработки в единицу времени - зависит отряда факторов- геологического строения местности - мощности и степени водопроницаемости коэффициента фильтрации водоносного горизонта, характера подземных вод (напорные или безнапорные- необходимой (или допустимой) величины понижения уровня подземных вод при откачке- размеров выработки и её вида - является ли она в плане изометрич- ной (длина и ширина соизмеримы) или протяжённой (длина гораздо больше ширины- от совершенства выработки - пройдена ли она до подошвы водоносного горизонта, оборудована ли фильтрами и какими именно. Поскольку в практике разработки карьеров напорные воды встречаются крайне редко, ниже приводятся расчётные формулы только для притока безнапорных грунтовых вод. Выработки протяжённые длина превышает ширину в 10 и более раз
- траншеи, канавы, штольни и т. п.):
Приток воды с одной стороны (односторонний водоприток) определяется по формуле Тима:
Q = 0,5K(H2-h 2)L/R = 0,5 KS(2H-S) L/R, где К - коэффициент фильтрации водоносного грунтам сутiН - толщина слоя воды в выработке до начала откачки, м
h - тоже вовремя откачки, м S = H—h - понижение уровня, которого необходимо достичь (или которое достигнуто) при откачке, м — длина выработки, м - радиус влияния выработки, м. При двухстороннем водопритоке Q = K(H2-h2)L/R = KS(2H-S) Удельный водоприток (отнесенный к 1 метру длины выработки)
q = 0,5K(H
2
-h 2)/R = 0,5 KS(2H-S)/R или
q = K(H
2
-h 2)/R = KS(2H-S)/R при одно- и двустороннем водопритоке соответственно.
Выработки изометричные в плане (длина соизмерима с шириной - карьеры, котлованы, колодцы, шурфы, скважины и т. п.):
Водоприток к совершенным выработкам с горизонтальными размерами менее 70-100 м рассчитывается по формуле Дюпюи (возможная ошибка менее ±10 %):
Q = 1,36 KS(2H-S)/lg(R/r) = %KS(2HS)/ ln(R/r), где Н - мощность водоносного горизонтам остальные обозначения - те же. Если выработка не пройдена до нижнего водоупора, тов формулу Дюпюи вместо неизвестной истинной мощности водоносного горизонта Н подставляется её фиктивное значение, вычисляемое по формуле Слихтера: Нф = 4с/3,где с — величина заглубления выработки в водоносный горизонт. В этом случае ошибка расчета может колебаться от -10 до +40 %. Приведённый радиус выработки г — фиктивная величина, используемая при расчёте водопритока к выработкам некруглого поперечного сечения. Вычисляется по формулам Слихтера: - для выработок прямоугольного сечения г = ж
- для выработок с любой формой поперечного сечения г = ^(F/ж),
где F - площадь поперечного сечения выработки, мВ и L - ширина и длина прямоугольной выработки в плане, м.
Радиус влияния R (синоним - радиус воронки депрессии) - расстояние от продольной оси выработки до той части водоносного слоя, где откачка воды не влияет на её уровень. Обычно определяется по эмпирическим зависимостям, ошибка расчёта, чаще всего, составляет
± 35-50 %:
- для скважин и колодцев, вскрывающих грунтовые воды = [2S^(KH)J + г (формула Кусакина);
- для карьеров с размерами в плане болеем г (формула Кусакина - Керкиса);
- при откачке из потока грунтовых вод = sQ/2HKI
0
(формула Краснопольского - Троянского) или
R = S(2H-S)/3HI
0
(формула Ильина- при расчетах, связанных с осушением месторождений = (15-20) , где S - понижение уровня воды при откачке, м;
К- - коэффициент фильтрации грунта водоносного слоям сутiН - мощность безнапорного водоносного слоям г - приведенный радиус выработки (при расчёте радиуса влияния скважин, канав и траншей принимается равным нулю 0
- уклон зеркала грунтовых вод до откачки е = М- (чаще всего 2,5-КЗ ,5) - коэффициент влияния.
Для ориентировочной оценки водопритока к выработкам можно использовать значения радиуса влияния, приведённые в табл. 20.
47
Ориентировочные значения радиуса влияния в различных горных породах Таблица Характеристика породы
Радиус влияния R, м
Хорошо промытые валунные и галечниковые грунты. Сильно трещиноватые скальные породы и более
Галечниковые и гравийные грунты с песчаным заполнителем и более
Пески гравелистые
300-500
Пески крупные
200-400
Пески средней крупности
100-200
Пески мелкие
50-100
Пески пылеватые. Супеси. Агрессивность природных вод
Под агрессивностью (или коррозийностью) понимается разрушающее воздействие окружающей среды (грунт, вода, воздух) на строительные материалы и конструкции (бетон, металлы, пластмассы).
Агрессивность воды в зависимости от ее химического состава бывает нескольких типов- общекислотная агрессивность обусловлена низким значением водородного показателя pH, из-за чего усиливается растворение извести бетона- выщелачивающая агрессивность возникает при малом содержании вводе гидкарбонат-ионов НСОз, что создает условия для растворения извести - углекислотная агрессивность возникает в результате действия углекислоты СО, которая переводит карбонат кальция в легкорастворимый гидрокарбонат, выносящийся из бетона- сульфатная агрессивность проявляется при наличии вводе повышенного содержания сульфат-ионов, в результате чего известь бетона превращается в гипс, молекулы которого больше молекул извести, что вызывает вспучивание бетона и снижает его прочность- магнезиальная агрессивность связана с повышенным содержанием вводе ионов магния, которые оказывают на бетон воздействие подобное сульфатной агрессивности при этом, если содержание иона магния не превышает 1000 мг/л, вода считается магнезиально-неагрессивной независимо от содержания сульфат-иона. Степень агрессивности воды по отношению к бетону определяется по таблицам СНиП 2.03.11. -85* (СП 72. 133330. 2016) Защита строительных конструкций от коррозии в зависимости от вида цемента, марки бетона по плотности (водопроницаемости, химического состава воды см разд. 3.2), и коэффициента фильтрации грунта см табл. Защита конструкций от коррозии ведётся последующим основным направлениям- грамотный выбор материала конструкции (цемента, металла или пластмассы- повышение плотности бетона- гидроизоляция поверхностей конструкции битумными, каучуковыми или синтетическими обмазками, плёнками, плитами или пенами,
- отвод воды от сооружения (дренаж или водопонижение).
49
Глава 4. ЭНДОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Эндогенными называют геологические процессы, вызванные внутренней энергией Земли. Большинство из них - перемещения материковых плит и их частей, расплавление и застывание магмы, метаморфизм горных породит. д. - происходят крайне медленно и незаметно для человека. Исключениями из этого правила являются вулканическая деятельность, землетрясения и цунами. Вулканическая и поствулканическая деятельность достаточно полно освещена в рекомендованных учебниках ив данном учебном пособии не рассматривается. Землетрясения В горном деле и строительной практике влияние землетрясений оценивается по интенсивности ее проявления в районе или на участке выполняемых горнопроходческих или строительных работ и влиянию этих воздействий на проектирование, строительство и эксплуатационную надежность работы осваиваемых месторождений и инженерных сооружений. Интенсивность землетрясения, те. сила, с которой оно проявляется на поверхности, определяется по комплексу признаков - ощущения людей, характер повреждения зданий и сооружений, деформации рельефа, показания сейсмической аппаратуры и т. д. Для оценки интенсивности землетрясений в России принята балльная макросейсмическая шкала Медведева - Шпонхойера - Карника MSK-64 (табл. В зависимости от интенсивности выделяются землетрясения- слабые - до 4 баллов - почти неощутимы человеком - умеренно опасные - 5-6 баллов - не вызывают повреждений строительных конструкций- опасные - 6-7 баллов- весьма опасные - 8-9 баллов- чрезвычайно опасные - более 9 баллов. На территориях с сейсмичностью более 9 баллов строительство без специального разрешения Госстроя России запрещено. Таблица Международная макросейсмическая шкала Сейсмическое ускоре
ние,
мм/с2
Интен
сивность земле
трясения,
баллы
Характеристика сотрясений
251-
6
Сильное землетрясение. Спящие просыпаются. Многие в испуге выбегают на улицу. Бьются окна и посуда. Некоторые предметы падают с полок. Двигается или опрокидывается мебель. Появляются трещины в печах и дымовых трубах. Тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших кусков штукатурки в отдельных домах. Единичные оползни в горных районах. На сырых грунтах возможны трещины шириной до 1 см
501-
7
Очень сильное землетрясение. Трудно держаться на ногах.
1000
Все выбегают из домов. Сильно раскачиваются висячие предметы. Ломается мебель. Многие кирпичные и крупноблочные здания получают значительные повреждения небольшие трещины в стенах, откалывание кусков штукатурки, трещины в кирпичных трубах. В ряде случаев оползни проезжей части дорог на склонах и трещины на дорогах. Нарушаются стыки трубопроводов. Отдельные оползни на песчаных и гравели
стых берегах рек. Мутнеет вода в водоёмах и реках от ила Окончание табл. Сейсмическое ускоре ние, мм/с2 Интенсивность земле трясения, баллы Характеристика сотрясений Разрушительное землетрясение. Испуг и паника. Испытывают беспокойство даже автоводители. Разрывы стыков трубопроводов. В панельных, каркасных железобетонных зданиях и деревянных домах хорошей постройки местами возникают глубокие и сквозные трещины в штукатурке, откалываются большие куски штукатурки. Некоторые кирпичные и крупноблочные дома разрушаются частично, а ветхие постройки - полностью. Панели отрываются от каркасов. Поворачиваются и падают дымовые трубы, башни и колонны. Опрокидываются надгробные памятники. Разрушаются каменные ограды. Обламываются ветви деревьев. В грунтах возникают трещины шириной в несколько сантиметров, местами образуются небольшие оползни Опустошительное землетрясение. Всеобщая паника. Разрушение домов. В кирпичных и крупноблочных домах повсеместно проломы в стенах, обрушение внутренних стен и частей зданий, разрушение связей между отдельными частями здания, в отдельных случаях - полное разрушение. В панельных и каркасных железобетонных строениях и деревянных домах хорошей постройки отмечаются глубокие и сквозные трещины в стенах и штукатурке, падение дымовых труб, для единичных зданий - обрушение их частей, внутренних стен и проломы в них. Значительные повреждения берегов искусственных водоёмов, разрывы частей подземных трубопроводов. В отдельных случаях - искривление рельсов и повреждения проезжей части дорог. Частые оползни. Трещины в грунтах достигают 10 см 4.2. Общее сейсмическое районированиеНа основании комплекса признаков - письменные сведения о сильных землетрясениях, их следы настроениях ив рельефе, частота и интенсивность былых землетрясений, особенности геологического строения территорий и т. д. - разработан комплект карт общего сейсмического районирования (ОСР) территории России. На картах показана максимальная интенсивность землетрясений, которые можно с некоторой вероятностью ожидать в каждом пункте страны. Применение карт ОСР-97 при проектировании и строительстве зданий и сооружений является общеобязательным. Карта ОСР-97А предназначена для прогнозирования сейсмичности, (балльности) территорий при проектировании и строительстве объектов массовой застройки. На ней показана интенсивность землетрясений, ожидаемых в среднем 1 разв лет, вероятность которых в ближайшие 50 лет составляет Карта ОСР-97В предназначена для объектов повышенной ответственности. На ней показана интенсивность землетрясений, ожидаемых в среднем 1 разв лет, их вероятность в ближайшие 50 лет составляет 5 Карта ОСР-97С предназначена для особо ответственных объектов. На ней показана интенсивность землетрясений, ожидаемых в среднем 1 разв лет, их вероятность в ближайшие 50 лет составляет 1 В среднем по России балльность каждого пункта от карты к карте повышается на 1 балл. К картам сейсмического районирования прилагается список населён ных пунктов с указанием их прогнозируемой балльности (выписка в табл. 22). 53 Таблица Список населённых пунктов юга Дальнего Востока расположенных в сейсмических районах
Населённый
Интенсивность по
Населённый
Интенсивность пункт картам ОСР-97
пункт по картам ОСР-97
А
В
С
А
В
С
Амурск
6 7
8
Николаевск
7 8
8
Арсеньев
6 6
7
Новобурейский
6 Артем Новый Ургал
7 Архара 7
8
Облучье
8 8
9
Белогорск
6 Партизанск Березовый 8
8
Райчихинск
6 Благовещенск Свободный 6
7
Бикин
6 7
8
Сибирцево
6 Биробиджан 8
9
Сковородино
7 7
8
Ванино
7 Славянка Владивосток 6
7
Смидович
6 7
8
Волочаевка
6 Советская Гавань Вяземский Солнечный 7
8
Дальнереченск
6 7
8
Спасск-Дальний
6 6
7
Зея
7 Тында Комсомольск Уссурийск 6
7
Кульдур
8 Хабаровск Лесозаводск 6
7
Чегдомын
7 Находка 7
8
Шимановск
6 7
7
4.3. Сейсмическая ответственность зданий и сооружений
Для объектов промышленного и гражданского строительства разработаны рекомендации по определению степени сейсмической ответственности строительных объектов, те. по выбору одной из карт ОСР-97, определяющей сейсмичность площадок строительства (табл. 23).
54
Таблица Рекомендации по применению карт ОСР-97 № п/п. Карта Объекты строительства, при проектировании, строительстве и эксплуатации которых применяется данная карта 1 ОСР-97А Массовое строительство жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, кроме указанных в п 2 ОСР-97В Объекты повышенной ответственности- здания и сооружения, эксплуатация которых необходима при землетрясении и при ликвидации его последствий (системы энерго- и водоснабжения, пожарные депо, сооружения связи и т. п- здания с одновременным пребыванием в них большого числа людей (вокзалы, аэропорты, театры, цирки, концертные залы, крытые рынки, спортивные сооружения- больницы, школы, дошкольные учреждения- здания высотой более 16 этажей- другие здания и сооружения, отказы которых могут привести к тяжёлым последствиям 3 ОСР-97С Особо ответственные объекты, в т. ч. из числа указанных в п, по решению заказчика или соответствующего органа исполнительной власти Для горных предприятий степень их ответственности назначается заказчиком по представлению генерального проектировщика предприятия
|
|
|
Скачать 7.25 Mb.