Министерствообразованияинауки
 Скачать 7.25 Mb.
|
|
5.5. Крутизна откосов в сыпучих грунтах Крутизна откосов земляных сооружений выражается отношением высоты откоса к его горизонтальной ширине, выраженным в виде 1 : т величина т называется коэффициентом откоса (иногда - крутизной откоса). Мерой устойчивости откосов в сыпучих (крупнообломочных и песчаных) грунтах может служить угол естественного откоса у (читается - пси. Для глинистых грунтов, обладающих сцеплением, понятие угла естественного откоса не имеет смысла. Величину угла естественного откоса рекомендуется определять экспериментально - отсыпанием с небольшой высоты некоторого объёма испытуемого грунта на примерно горизонтальную поверхность земли с измерением геометрических размеров полученного конуса. При отсутствии опытных данных ориентировочное значение угла естественного откоса можно определять по табл. Таблица Значения углов естественного откоса сыпучих грунтов у градус Разновидности сыпучих грунтов Угол естественного откоса в зависимости от плотности грунтов плотные средней плотности рыхлые Валунные и глыбовые 45-50 Галечниковые и щебенистые 45 Гравийные и дресвяные 43 Пески гравелистые и крупные 37 Пески средней крупности 35 Пески мелкие и пылеватые 33 30 26 73 В несейсмических районах откосы насыпей постоянных земляных сооружений следует принимать на 3-5°, а выемок - на 2-3° меньше угла естественного откоса. При устройстве временных выемок (рабочие откосы и забои карьеров, временные дороги) крутизну откосов допускается увеличивать (табл. Таблица Крутизна откосов временных выемок Грунты Максимальная крутизна откосов при глубине выемки, м Гравийные и песчаные : 0,5 1 : 1 1 : Супесь : 0,25 1 : 0,67 1 : 0,85 Суглинок Верти- 1 : 0,5 1 : Глина кальные 1 : 0,25 1 : Насыпные неуплотнённые 1 : 0,67 1 : 1 1 : В районах с расчётной сотрясаемостью более 6 баллов (по картам ОСР-97 с учётом ответственности сооружений и свойств грунтов (пп. 4.3 и 4.4), крутизна откосов должна быть уменьшена. Для расчёта безопасной крутизны откосов рекомендуется модифицированная формула Щёкера: tg (3 = (tg \|/ - Ks) / (1 - Ks- tg \|/), где \|/ - угол естественного откоса грунта (см. табл. 25); Ks - коэффициент сейсмичности, принимаемый (табл. Таблица 27 Расчётные значения коэффициента сейсмичности Ks Расчётная сейсмичность района I, баллы Коэффициент сейсмичности Ks, де. Сезонное промерзание и оттаивание грунтов Криогенные процессы При промерзании грунтов, особенно глинистых, происходит морозная миграция грунтовой влаги - её перемещение к фронту промерзания сформированием там ледяных включений. В результате объём промерзающего грунта и отметка поверхности грунта увеличиваются - это и есть морозное пучение. В весенне-летний период выпученный грунт уменьшает свой объём - происходит его осадка при оттаивании. Оба процесса происходят неравномерно в пространстве и во времени. Многократное повторение промерзания - оттаивания сопровождается рядом неблагоприятных мерзлотных (или криогенных) процессов- морозное выветривание скальных пород- выпучивание (выталкивание на поверхность) крупных обломков и малонагруженных фундаментов- морозная десерпция; - морозобойное (или криогенное) растрескивание грунтов и строительных конструкций- морозная деструкция бетона и потеря прочности недостаточно морозостойких материалов. Морозное выветривание скальных пород, обнажённых на искусственных откосах, приводит к их растрескиванию и формированию мелких осы пей. Выпучивание крупных обломков формирует каменные россыпи, создающие ложное впечатление близкого залегания скальных пород Морозная десерпция - это медленное (до 1 м/год) движение каменных россыпей вниз по рельефу, сперва к тальвегу суходолов, затем по уклону тальвега, что создаёт каменные реки - курумы. Выпучивание фундаментов малонагруженных зданий и сооружений телеграфные и фонарные столбы, опоры ЛЭП и мостов, малоэтажные здания) вследствие неравномерности пучения и осадки при оттаивании приводит к недопустимым деформациям, кренам и авариям строений. Натер ритории восточнее оз. Байкал 60-70 % недопустимых деформаций и аварий строительных объектов происходит из-за морозного пучения. Криогенное растрескивание грунтов и дорожных покрытий формирует трещинные полигоны (обычно шести- или четырёхугольные). Весной в этих трещинах образуются ледяные клинья, летом трещины частично или полностью закрываются, а следующей зимой образуются вновь на этих же местах. Образование морозобойных трещин на откосах и вблизи карьеров может спровоцировать возникновение обвалов в скальных породах и оползней в глинистых грунтах. Морозная деструкция бетона - отшелушивание чешуй с поверхности бетонных конструкций - приводит к оголению и последующей коррозии арматуры и закладных деталей. Морозное пучение грунтов -При строительстве наиболее актуальной является борьба с выпучиванием фундаментов и их элементов. Обычно применяются следующие про тивопучинные мероприятия- максимально возможное по грунтовым условиям увеличение нагрузки на фундаменты- увеличение глубины заложения фундаментов или переход на неза- глублённые (плитные) фундаменты на площадных крупнообломочных подсыпках толщиной не менее 0,7-1,0 м - обмазка фундаментов специальными мастиками или их оклейка пенопластовыми плитами- теплоизоляция поверхности около фундаментов мхом, торфом, шлаком или полимерными пенами; - отвод поверхностных и грунтовых вод- замена пучинистых грунтов основания. Степень пучинной опасности грунтов количественно оценивается относительной деформацией пучения Sfh - изменением высоты образца, замороженного с обеспечением подтока воды относительно исходной его высоты. Ориентировочную оценку степени морозной пучинистости грунтов можно выполнять поданным табл. Таблица Степень морозной пучинистости грунтов Характеристика грунтов Степень морозной Относительная Разновидности Консистенция пучинистости деформация грунтов грунтов грунтов пучения Sfh, д. е. Крупнообломочные и песчаные без глинистого - Практически Менее 0,01 заполнителя. непучинистые Твёрдые Глинистые Полутвёрдые Слабопучинистые Свыше 0,01 до Т угопластичные Среднепучини- Свыше 0,035 до 0,07 стые Мягко- и теку- Сильно- и чепластичные, чрезмерно- Свыше текучие пучинистые 77 Глава. ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Методы геологоразведочных работ Основными этапами геологоразведочных работ при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых являются- геологическое картирование; - поисковые работы- разведка месторождений, подсчёт и утверждение запасов полезного ископаемого- инженерно-геологические изыскания для проектирования и строительства карьерного хозяйства. Эти работы обязательно сопровождаются отбором образцов (проб) горных породи подземных вод, их лабораторными исследованиями, а иногда - и технологическими испытаниями. На всех этапах систематически применяются вспомогательные методы - космические и аэрофотосъёмки, полевые и скважинные геофизические исследования, шлиховая и металлометрическая съёмки. 6.2. Разведочные выработки При поисках и разведке месторождений полезных ископаемых выполняются горно-буровые работы. Горные выработки (включая скважины) открытые (те. осуществляются с поверхности земли, их глубина зависит от целей, поставленных перед геологоразведочными работами. Проходка выработок сопровождается тщательным опробованием грунтов и вод Место на поверхности, с которого начата проходка выработки, называется её устьем, а та часть, которая перемещается в намеченном направлении - забоем. Наиболее часто применяются закопушки, канавы, расчистки, шурфы, дудки и буровые скважины, реже - траншеи, штольни и разведочные шахты. Большая часть разведочных выработок проходится вручную (кирка, лопата, лом. Могут быть механизированы только проходка траншей (экскаватор, реже бульдозер, дудок (шурфобур) и штолен (отбойные молотки, перфораторы). Закопушка - ямка глубиной дом, предназначенная для вскрытия неглубокозалегающих коренных пород. Канава - горизонтальная выработка значительной длины, небольшой ширины (обычном) и глубины (дом, редко больше. Проходится с целью вскрытия крутопадающих коренных пород. При больших поперечных размерах называется траншеей. Канавы и траншеи не имеют устьев, но могут проходиться несколькими забоями (ступенчатые канавы). Расчистка - неглубокая ступенчатая канава, служащая для удаления наносов, перекрывающих коренные породы на крутых склонах. Шурф - вертикальная выработка прямоугольного или круглого (дудка) поперечного сечения площадью дом и глубиной болеем. Шурфы сечением болеем называются разведочными шахтами. Штольня - горизонтальная или слабо наклонная (для оттока воды) выработка, тупиковый тоннель. Штольни проходятся на участках развития крутопадающих пород при изрезанном рельефе. Скважина - цилиндрическая выработка небольшого диаметра - обычно 60-168 мм, редко - до 350-526 мм. Глубина скважин определяется целью их проходки и обычно назначается от 3-10 м при инженерно геологических изысканиях до 5-7 км при разведке и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Как правило, разведочные скважины бурятся самоходными (на базе автомашин или тракторов, реже прицепными или стационарными буровыми станками с механическим приводом. В труднодоступных местах производится ручное бурение. Обычно скважины вертикальные, хотя нередки наклонные и даже восстающие (снизу вверх из подземных горных выработок). Из многих способов бурения при геологоразведочных и инженерно геологических работах применяются ударно-канатное в нескальных грунтах и вращательное колонковое в скальных породах. При этих способах бурения внутри породоразрушающего инструмента остаётся, а затем извлекается на поверхность керн - цилиндрический столбик породы, используемый для описания геологического разреза по скважине и выполнения необходимых исследований. При вращательном бурении продукты разрушения скальных горных пород на забое скважины (шлам) удаляются промывкой (реже продувкой) скважины через внутреннюю полость бурильных труб. В нескальных грунтах бурение при инженерно - геологических изысканиях производится всухую - без промывки и продувки. В процессе проходки скважин, во избежание обвалов и при наличии подземных вод производится их обсадка - закрепление ствола стальными трубами. По завершению проходки обсадные трубы извлекаются, а скважины тампонируются глиной с целью исключить проникновение в подземное пространство поверхностных загрязнений 6.3. Опробование Под опробованием понимается отбор образцов (проб) горных пород, грунтов и подземных вод из обнажений, разведочных выработок, выбросов из старых котлованов, отвалов или нор землероющих животных и т. п. Опробование производится как при геологоразведочных работах, таки в процессе отработки месторождения. Опробование скальных породи рыхлых грунтов производится следующими способами- валовое - массовый (дот) отбор материала со всей площади забоя выработки или из поперечного сечения массива полезного ископаемого- бороздовое - материал отбирается из борозды, устроенной поперёк забоя или тела- точечное - чем-то интересный образец (штуф) с обычными размерами от 4x6x10 до 6x10x20 см- керновое - часть керна из буровой скважины- шлиховое - отмытый отл гких фракций остаток грунта (шлих). По степени нарушения свойств породы при их отборе и транспортировке различаются следующие виды проб- монолиты - пробы, отобранные и упакованные так, чтобы состав, состояние и свойства породы не изменялись в течение длительного времени при перевозке и хранении пробы- образцы - состав породы не изменён, состояние и некоторые свойства изменены- шлихи - состав, состояние и свойства породы изменены полностью. Подготовка пробы к дальнейшим исследованиями испытаниям включаете дробление (при необходимости, отбрасывание пустых породили крупных фракций (выполняется не всегда, перемешивание, сокращение до требуемого объема и упаковку. Все эти операции производятся в установленной ниже последовательности. Дробление пробы до размера обломков 5-20 мм при геологоразведочных работах производится вручную (метод кувалды, а в процессе разработки карьера - с использованием механических дробилок. Отбрасывание пустых породили крупных фракций производится в тех случаях, когда целью исследования является выяснение свойств только самого полезного ископаемого, а не вмещающих пород фиксируется вес всей исходной пробы и вес отброшенного материала. Перемешивание пробы выполняется методом кольца и конуса из остатков пробы вручную формируют конус, затем его преобразуют в диски далее - в кольцо операции повторяют неоднократно до достижения полной однородности. Сокращение пробы (уменьшение её объёма) выполняется методом квартования: из однородной пробы формируют конус, делят его взаимно перпендикулярными вертикальными плоскостями на 4 части (кварты, две противоположных кварты берут в сокращённую пробу, а две оставшихся - в отвалили в дубликат пробы. При необходимости данная процедура повторяется до достижения достаточного для исследований объема или массы пробы. Опробование подземных вод выполняется из шурфов, канав и штолен прямым отбором с забоя, из скважин - специальными водоотборника- ми или желонками сразу после вскрытия водоносного горизонта (во избежание дегазации). Проба для стандартного анализа переливается в герметично закрываемые бутылки общей ёмкостью 1,5 л. Для определения содержания раство рённой углекислоты дополнительно отбирается 0,25 л воды с консервацией произвольным количеством толчёного писчего мела при тщательном взбалтывании. При необходимости определения содержания оксидов железа отбирается ещё 0,25 л с консервацией произвольным количеством столового уксуса, соляной или лимонной кислоты. Объём проб воды на полный химический анализ составляет 5-10 л, консервация отдельных частей пробы выполняется специальными реакти вами. Отбор проб воды для санитарно-микробиологических исследований выполняется только сотрудниками санэпидстанций в специальную стерилизованную посуду. Упаковка проб должна обеспечить неизменность состава, состояния и свойств вещества пробы при её хранении и транспортировке. Поиски месторождений полезных ископаемых Поиски - комплекс геологоразведочных работ, направленных на выявление и перспективную оценку месторождений полезных ископаемых - выполняются на основании изучения геологического строения района и анализа поисковых предпосылок и признаков на готовой геологической основе (те. на ранее составленной геологической карте). Этапы поисков- перспективные - выполняются только на слабо изученных территориях с целью выявления рудопроявлений или площадей, заведомо перспективных на наличие месторождений- детальные (или поисково-разведочные работы) - осуществляются на перспективных площадях с целью изучения рудопроявлений и оценки их перспектив, выявления месторождений в целом или отдельных рудных тел Теоретические закономерности или геологические условия, контролирующие пространственное размещение месторождений, именуются поисковыми предпосылками или поисковыми критериями. Это определенные типы пород, которые могут быть связаны с месторождением, геологические структуры, способствующие его размещению, формы рельефа, которые могут объясняться наличием месторождения и т. п. Наличие предпосылок говорит о том, что месторождение здесь может быть (хотя и необязательно, отсутствие же предпосылок почти гарантирует бесперспективность рассматриваемой территории на искомое ископа емое. Факты, прямо или косвенно указывающие на наличие месторождения, называются поисковыми признаками. Это процессы и явления, сопутствующие образованию, изменению или разрушению месторождения особенные свойства полезного ископаемого или вмещающих его пород некоторые геофизические и геохимические аномалии следы или сведения о деятельности человека на данной территории по разработке месторождения и т. п. К прямым поисковым признакам относятся выходы тел полезного ископаемого на поверхность или под рыхлые наносы, ореолы рассеяния, отвалы старых выработок, металлургические шлаки, некоторые геофизические аномалии. Косвенные признаки - изменённые околорудные породы, наличие минералов-спутников, особенности рельефа, большинство геофизических, геохимических и геоботанических аномалий, специфический состав подземных водит. п. Методы поисков- детальное геологическое картирование и опрос старожилов - шлиховая и металлометрическая съёмка и геофизические исследования- горнопроходческие и буровые работы на участках, выделенных по поисковым признакам- лабораторные исследования. По результатам поисков выделяются участки, подлежащие дальнейшей разведке, или делается заключение о бесперспективности исследованной территории на искомое ископаемое. Разведка месторождений полезных ископаемых Цели разведки месторождений полезных ископаемых- подсчёт и утверждение запасов полезного ископаемого- определение геолого-промышленных параметров, всесторонне характеризующих месторождение- прогноз развития опасных и неблагоприятных геологических процессов при освоении и разработке месторождения- получение исходных данных, необходимых для проектирования, строительства и эксплуатации горного предприятия, включая охрану окружающей среды и здоровья персонала. Задачами разведки является определение- геологического строения месторождения- количества, качества и распределения полезного ископаемого и извлекаемого компонента- горнотехнических условий разработки- оптимальных способов извлечения, обогащения и передела ископаемого - степени опасности неблагоприятных геологических процессов и необходимых мероприятий по их стабилизации, ограничению или локализации. Выделяются три стадии разведки - предварительная, детальная и экс плуатационная. Предварительная разведка имеет целью определить промышленную значимость месторождения или его части. Для этого требуется исследовать и установить- общие размеры месторождения- форму и размеры основных тел- вещественный состав месторождения- технологические свойства полезного ископаемого- условия разработки. По результатам предварительной разведки- подсчитываются предварительные запасы полезного ископаемого- оценивается целесообразность детальной разведки- составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО) разработки месторождения. Детальная разведка проводится только на явно промышленных месторождениях или на отдельных участках, намеченных к освоению в ближайшие годы. Цель детальной разведки - разработка проекта строительства и эксплуатации месторождения размещение горного, обогатительного, передельного и энергетического цехов предприятия, внешних и внутренних инженерных коммуникаций, охрана окружающей среды, выполнение инженерно геологических исследований для проектирования и строительства иных видов инженерных сооружений, входящих в состав горного предприятия. Задачи детальной разведки — установить с необходимой для этих целей полнотой, детальностью и точностью - контуры тел полезного ископаемого, их внутреннее строение и условия залегания- вещественный состав и пространственное размещение природных типов и промышленных сортов полезного ископаемого- кондиции на минеральное сырьё данного месторождения и запасы полезного ископаемого в нм- технологические свойства полезного ископаемого- горнотехнические условия эксплуатации месторождения- прогноз изменения добычных, инженерно-геологических и гидрогеологических условий навесь период эксплуатации- оценка возможного воздействия добычных работ на окружающую среду. Если эти задачи не решены и поставленные целине достигнуты, месторождение не должно приниматься к эксплуатации. |