методичка по геологии. Учебное пособие инженерная геология Лабораторные и практические занятия для студентов очного и заочного форм обучения всех специальностей строительных вузов
 Скачать 10.27 Mb.
|
|
Пример ответа: Для интервала глубины статического зондирования 2-4 м в аллювиальных песках средней крупности получены осредненные значения qЗ= 12,0МПа и fЗ= 0,8МПа. В соответствии с прил. 8 по значению q определяют показатели, требуемые по заданию. Пески имеют среднюю плотность сложения, φ = 350, Е = 30МПа. 9. Прогнозирование изменения геологической среды. При устройстве зданий и сооружений в условиях городской застройки, как само возводимое сооружение, так и окружающий массив грунта и расположенные в его пределах уже построенные инженерные объекты испытывают существенное взаимное влияние. В процессе устройства и последующей эксплуатации такого сооружения окружающий массив (объекты) неизбежно испытывает комплекс дополнительных нагрузок и воздействий различной природы, характер интенсивности, длительности действия и зоны «активного» влияния. Условно можно отнести эти нагрузки к трем группам (по времени, природе воздействия и зоне влияния). «Технологические воздействия» - связанные с дополнительными нагрузками и воздействиями, возникающими в процессе производства строительно-монтажных работ. Их параметры очень зависят от применяемой технологии. К таким воздействиям можно отнести: динамические нагрузки на основание при работе механизмов; временное изменение уровня грунтовых вод, направлений и градиентов фильтрационных потоков в результате строительного водопонижения; возможные изменения напряженно-деформированного состояния в локальных участках массива и локальные смещения грунта в ходе производства проходки скважин, траншей, котлованов и др., частичные промерзания грунтового массива и др. «Геомеханические» воздействия - нагрузки и воздействия, связанные с изменением напряженно-деформированного состояния значительной части массива в результате разгрузки его части от устройства котлована и дальнейшей нагрузки от веса построенного сооружения. Эти нагрузки действуют в период возведения сооружения и их последствия (с учетом реологических процессов) проявляются еще в течении некоторого периода времени после окончания строительства. «Экологические» нагрузки и воздействия, связанные с техногенным изменением окружающей среды – проявляются в течение строительства, эксплуатации и после эксплуатационный период и характеризуются существенно большей зоной влияния, но, как правило, меньшей интенсивностью. К ним можно отнести: изменение режима грунтовых вод в районе сооружения, развитие суффозионных процессов, изменение интенсивности химического загрязнения, активизация коррозионных процессов. Для прогноза поведения грунтов основания, зданий и сооружений во время эксплуатации необходимо дать оценку влияния неблагоприятных инженерно-геологических процессов и комплекса вышеприведенных дополнительных воздействий на условия их работы. Кроме этого необходимо прогнозировать возможность изменения геологической среды под влиянием строительства и эксплуатации сооружений, негативно влияющих на геологическую обстановку застроенной территории. Прогноз при инженерно-геологические изысканиях для разработки предпроектной документации следует осуществлять, как правило, в форме качественного прогноза, при инженерно-геологических изысканиях для разработки проекта, как правило, в форме количественного прогноза. 1. Подходы к качественному прогнозированию опасных геологических процессов
Анализ знаковых моделей Анализ знаковых моделей может производиться на разрезах, трехмерных изображениях, но чаще всего это различные инженерно-геологические карты. На карте оконтуривают места опасных проявлений процессов, в основном поверхностных. Выделение зон производится на основе закономерностей, характерных для данных территорий. застроенные участки по состоянию на 1966 г. карстовое озеро карстовая котловина старая карстовая воронка, диаметром от 25 до 100 м* то же, диаметром от 5 до 25 м* свежий карстовый провал с указанием года его образования и диаметра* контур мест возможного проявления карстовых явлений Рис.11.1. Расположение застроенного участка относительно поверхностных карстовых проявлений Сравнение с эталонами Суть метода сводится сравнение данных с некоторыми эталонами. К примеру, можно привести график для оценки возможности развития суффозии. При определенных значениях коэффициента неоднородности песков можно выделить область разрушающих и безопасных градиентов напора. ГРАФИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ СУФФОЗИИ I  Рис. 11.2. График для оценки возможности развития суффозии. I-градиент фильтрационного потока, KН = d60 / d10- коэффициент неоднородности песка (d60-контролирующий диаметр частиц, d10–эффективный диаметр частиц) Историко-геологический анализ Историко-геологический анализ сводится к восстановлению хода событий, истории (движение назад). На основе анализа исторических данных производится прогноз опасных процессов в будущем. t IV a IV Заасфальтированная поверхность участка Кровля маркирующего слоя супесей Подошва маркирующего слоя супесей Кровля аллювиальных отложений (погребенная земная поверхность) Скважина и ее номер Насыпные песчано-глинистые грунты Аллювиальные глины Аллювиальные супеси Аллювиальные пески Аллювиальные пески Рис. 11.3. Схема для проведения историко-геологического анализа. Экспертные оценки Данный метод представляет собой применение при прогнозировании опасных процессов коллективных экспертных оценок с дальнейшей обработкой результатов по значимости различными методами. К примеру можно привести качественное прогнозирование карстовых процессов на территории г.Москвы. II Тур опроса от 20 до 30 экспертов с обработкой полученных результатов методом Дельфы
2. МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДИНАМИКЕ При проектировании или выборе защитных мероприятий необходимо знать количественную характеристику (размер провалов и др.) процессов. Натурные аналогии Детерми- нированные модели Статис- тические модели Физическое моделиро- вание 3 4 5 1 2 Экстра-поляция 7 6 8 Рис. 11.4. Области совместного использования различных прогнозных методов: 1 – факторный анализ; 2 – использование в расчетных формулах эмпирических, коэффициентов, выведенных путем статистической обработки или параметров геологического процесса, замеренных в натуре; 3 – выработка детерминированных прогностических решений на основе качественной картины эксперимента; 4 – использование в расчетных формулах эмпирических коэффициентов, выведенных путем статистической обработки данных серии экспериментов; 5 – статистическая обработка данных серии экспериментов; 6 – прогнозная экстраполяция данных серии экспериментов; 7 – спектральный и тренд- анализы; 8 – пересчет экспериментальных данных для натуры при моделировании в уменьшенном масштабе. ЭКСТРАПОЛЯЦИЯ Варианты экстраполяции данных стационарных наблюдений для прогноза развития оползневого процесса.  статистические модели Метод основан на специальной статистической обработке данных различных полевых испытаний. На рис. 11.5 рассмотрено определение местоположения ожидаемого карстового провала в промышленной зоне. Прогноз осуществлен за 2 года до образования свежего провала – в 1994г. Способ включает в себя специальную статистическую обработку данных статического зондирования. 20м 10 0 контур здания автодорога старая провальная воронка зона, внутри которой должен находиться центр ожидаемого провала карстовый провал, образовавшийся в 1996 г. точка статического зондирования, осуществленного в 1994 г. средняя величина удельного сопротивления грунта конусу зонда, МПа 15,5 13,5 14,6 15,1 8,9 15,1 6,3 5,1 Рис. 11.5. Инженерно-геологическая карта промышленной зоны ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ МОДЕЛИ Метод основан на применении математических моделей в виде формул или математических зависимостей. На рис. 11.6 рассмотрена модель провалообразования, вызванного прорывом псевдоплывуна в подземную горную выработку на ул.Большая Дмитровка г.Москвы в 1998г. Последствием провалообразования стало разрушение двухэтажного здания. Далее приводятся прогнозные формулы для данного случая, по которым с достаточной точностью были подсчитаны размеры провала. С C3 J3 верхнекаменноугольные известняки верхнеюрские глины Q четвертичные пески псевдоплывун пески, испытавшие обрушение уровень грунтовых вод провал вода коллекторный тоннель Q C3 0 5 м 5 м J3 d ma Q ms γa φs γs′ ξa Условие образования полости: γw – удельный вес воды ( )s – параметр водонасыщенных песков ( )a – параметр песков зоны аэрации m – мощность γ – удельный вес ξ – коэффициент бокового давления φ – угол внутреннего трения d – диаметр провала γ΄ – удельный вес породы, взвешенной в воде ПРОГНОЗНЫЕ ФОРМУЛЫ: γwms ≥ γamaξa Условие образования провала: dmax ≥ 0,38 ma Размеры провала: dmin = 0,38 ma dmax = ms(γwms+2γamaξa) / (2 γs' ms+ 3 γama) tg φs d = 20,7 м  Рис. 11.6. Расчетные схемы и прогнозные формулы развития провалообразования. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Метод физического моделирования основан на проведении в лабораторных условиях различных испытаний. В зависимости от прогнозируемого процесса могут применяться различные экспериментальные установки. На рисунке рассмотрена установка для моделирования экзогенных геологических процессов, скрытых от прямого наблюдения. В данном случае для моделирования суффозионного процесса на конкретной местности.  Рис. 11.7. Установка для моделирования суффозионного процесса. НАТУРНЫЕ АНАЛОГИИ Суть метода натурных аналогий заключается в выборе объекта аналога, близкого по своим геометрическим характеристикам и геологическому строению к исследуемому объекту, и в дальнейшем совместном наблюдении за ними. За объект аналог принимаются такие объекты, активизация геологических процессов на которых не могут оказать вредного воздействия на инженерно-хозяйственную деятельность человека. При этом возможны натурные испытания опытными нагрузками объекта аналога. Применение метода натурных аналогий можно увидеть на примере прогнозирования переработки берегов водохранилищ.  Рис. 11.8. Сравнение исследуемого и объекта-аналога. Задача №1 Проектируется цех с мокрым технологическим процессом, в котором используются кислоты и другие материалы. В таком цехе возможны утечки, которые могут повлечь за собой изменение свойств грунтов основания. Постройте геологический разрез по данным бурения четырех скважин (табл. 11.1.) и выберите такое место для цеха длиной 20 м, где он нанесет минимальный ущерб геологической среде. Спрогнозируйте изменение геологической среды в случае расположения здания на других участках. Скважины 1, 2, 3, 4 расположены через 50 м на одной прямой. Описание буровых скважин Таблица 11.1
Продолжение табл.11.1
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||