учебное пособие геология инженерные изыскания. Учебное пособие к практическим и лекционным занятиям для студентов очной и заочной форм обучения всех строительных специальностей
 Скачать 2.75 Mb.
|
|
9.8. Движение масс горных пород на склонах рельефа Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни. Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выветривания. Породы растрескиваются, и обломки скатываются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так, у подножья склонов накапливаются продукты осыпания – глыбы, щебень, более мелкие обломки, и образуются валы – осыпи. Мощность осыпей различна и колеблется от нескольких до десятков метров. Движение осыпей происходит по мере накопления обломков, при обильном увлажнении и других причин. При малых осыпях прибегают к расчисткам от них дорог, сооружений, при больших применяют улавливающие и подпорные стенки. Курумы. В результате разрушения горных пород у подошвы склонов скапливаются крупные обломки и глыбы. Так образуются каменные россыпи или курумы. Мощность каменных россыпей колеблется от нескольких метров до 15 м на дне долин. Характерной особенностью курумов является их передвижение. Масса обломков, огромных глыб постоянно ползет вниз по склону, так как лежат на глинисто-суглинистом слое. Обвал. Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала. Обвалы возникают на крутых склонах (более 45-50 0 ) и обрывах естественных форм и рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей и т.д.), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах. Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород, подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажнением пород, перегрузками обрывов, землетрясениями. 65 Для предупреждения обвалов на скальных склонах, при разработке карьеров строительных материалов, в строительных котлованах практикуются искусственное обрушение, заливка трещин цементом, устройство подпорных сооружений, выполаживание склонов и т.д. Оползни – это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод на более низкий уровень без потери контакта со склоном (рис. 9.5). Для возникновения и развития оползней необходимы некоторые определенные условия. Среди них наибольшее значение имеют: высота, крутизна и форма, геологическое строение, гидрогеологические условия. Причиной возникновения оползней, как правило (чаще всего), бывают чрезмерная перегрузка и обводнение склонов, подрезка их в нижней части и дополнительное давление на породы, слагающие склон. Рис. 9.5. Элементы оползня: 1 – оползневое тело; 2 – поверхностные скольжения; 3 – бровка срыва; 4 – оползневые террасы; 5 – вал выпучивания; 6 – форма склона до оползня; 7 – коренные породы Противооползневые мероприятия подразделяют на два вида: активные – способные воздействовать на основную причину оползня путем полного пресечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи за счет разгрузки любого вида; пассивные – направленные на повышение значимости факторов сопротивления, влияющих положительным образом на степень устойчивости, например, пригрузка основания склона, закрепление любыми способами и т.д. 9.9. Геологическая деятельность подземных вод На условия строительства неблагоприятное влияние оказывает разрушительная работа подземных вод, что приводит к снижению устойчивости горных пород, залегающих под фундаментами зданий и 66 сооружений. Из разрушительных процессов, связанных с деятельностью подземных вод, наибольшее значение имеют карст, суффозия, плывуны. Карст – процесс растворения и выщелачивания растворимых горных пород (карбонаты, сульфаты, галоиды) поверхностными и подземными водами с образованием карстовых пустот, пещер, воронок и т.д. Возникновение и развитие карстового процесса обусловлено, кроме способности пород к растворению, наличием приточной воды, степени её минерализации, геологическим строением участка застройки, рельефом, трещиноватостью пород и т.д. Возможность возведения сооружений в карстовом районе регулируется сроком их службы, составом и скоростью выщелачивания пород, степенью их пораженности процессом. Карстовые районы по степени устойчивости можно разделить на пять категорий: 1) весьма неустойчивые, образуется по 5-10 воронок в год на 1 км 2 ; 2) неустойчивые, образуется по 1-5 воронок в год на 1 км 2 ; 3) средней устойчивости, 1 воронка на 1 км 2 за время от одного года до 20 лет; 4) устойчивые, 1 воронка на 1 км 2 за 20-50 лет; 5) весьма устойчивые, на которых отсутствуют или имеются лишь старые воронки; свежих провалов не зафиксировано за последние 50 лет. Строительство в карстовых районах осуществляется только после проведения ряда конструктивных инженерных мероприятий, направленных на повышение устойчивости и прочности пород. Суффозия. При инфильтрации и фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией. Часто суффозии предшествует или сопутствует процесс выщелачивания или выноса в растворенном виде легко- и среднерастворимых солей, т.е. суффозия тесно связана с карстом. Это позволяет говорить о суффозионно-карстовых процессах и явлениях. Такому процессу подвержены глинистые пески, лессовые и другие породы, которые залегают на склонах речных долин, в откосах строительных котлованов, в подземных выработках (метро, шахты и др.). В результате суффозии в породах появляются пустоты, толщи пород уплотняются, а это приводит к оседанию поверхности земли и деформациям построенных на этих участках зданий и сооружений. При инженерно-геологических исследованиях строительных площадок необходимо выявить способность пород к суффозии. Выбор того или иного приема строительства зависит от геологического строения, геологической обстановки строительной площадки, типа и вида грунтов 67 оснований, характера засоления, конструкции объекта и технических возможностей строительной организации. Основой всех мероприятий является прекращение различными путями фильтрации воды. Плывуны – водонасыщенные пески, супеси и другие рыхлые скопления, способные переходить в текучее состояние при движении воды или механических воздействиях (вскрытии выработками, канавами, скважинами, котлованами и др.). Переход пород в плывунное состояние обусловлен отсутствием в них структурных связей или таким их ослаблением, что они не способны противостоять напряжениям, вызывающим их движение. Частицы переходят во взвешенное состояние. Основной причиной плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которая создается в результате давления при вскрытии котлована. Давление воды обуславливает движение частиц песка в сторону разгрузки, т.е. котлована, частицы песка временно переходят во взвешенное состояние. Плывунные пески сильно осложняют строительство – затапливают котлованы, приводят к провалам поверхности земли, нетерпимы к вибрационным и динамическим воздействиям. При изысканиях определяют наличие плывунных песков, их типы, геологическое залегание. При строительстве на плывунных грунтах отказываются от устройства котлованов, применяют свайный вариант фундаментов, подошву фундамента не доводят до слоя плывунных пород. 9.10. Просадочность лёссовых грунтов Просадочность – явление, характерное в основном для лессовых пород, связанное с воздействием воды на структуру грунта с последующим её разрушением и уплотнением даже под весом самого грунта или же при суммарном давлении собственного веса и веса сооружения. Интенсивность уплотнения зависит от характера структурных связей, их прочности, состава, содержащихся солей, влажности, пористости пород, величины нагрузки (в том числе и собственного веса на уплотняющуюся толщу). В зависимости от этого действия факторов процесс уплотнения может происходить быстро или затягиваться на продолжительное время. Этим объясняется то, что просадки в отдельных случаях начинаются значительно позже увлажнения породы. Для строительной оценки важную роль играет величина просадки, т.е. величина опускания поверхности земли. Современные способы строительства на лессовых породах позволяют успешно противодействовать возникновению просадочных явлений. Наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2-3 различных мероприятий. Все методы подразделяются 68 на три группы: водозащитные, конструктивные и устраняющие просадочные свойства пород. 9.11. Контрольные задания по теме «Геологические и инженерно- геологические процессы» В каждой предлагаемой для решения задаче дано описание пород площадки, прочность и устойчивость которых студенты должны оценить с учетом их возраста, генетических, петрографических, литологических особенностей, условий залегания, мощности, обводненности, климатических условий и т.д. [2]. Правильное решение поставленной задачи может быть связано с грамотным использованием особенностей геологической среды, её динамики, и особенно при взаимодействии со строительной системой на всем периоде её эксплуатации. Задача 9.1. В процессе строительства подземного перехода на соседней территории был понижен уровень грунтовых вод (УГВ), что привело к образованию провала на площадке застройки. С целью выяснения причин провала были пробурены три скважины на расстоянии 25 м друг от друга. Площадка горизонтальная, ровная, абсолютная отметка 106,5 м. Постройте геологический разрез, опишите все породы, объясните причину обрушения, дайте рекомендации по её устранению, оцените возможность дальнейшего строительства. Описание буровых скважин № скв. № слоя Возраст породы Наименование породы Мощность слоя, м Глубина залегания уровня воды, м стат. динам. 1 1 2 3 aQ 2 C 3 C 2 Песок мелкозернистый средней плотности. Глина черная плотная Известняк трещиноватый, закарстованный 3.0 2.0 15,0 2.0 2.0 2.5 10.0 2 1 aQ 2 C 2 Песок мелкозернистый Известняк трещиноватый, закарстованный 6 12 1.8 1.8 9.5 3 1 2 3 aQ 2 C 3 C 2 Песок мелкозернистый Глина черная плотная Известняк закарстованный 3.0 2.0 12.0 1.7 1.7 2.3 10.5 Задача 9.2. Здание длиной 50 м с фундаментами ленточного типа построено на элювиальных грунтах. Скважины 1, 2 и 3 расположены по оси здания на расстоянии 25 м одна от другой. Во время строительства произошла неравномерная осадка здания, вызвавшая опасные деформации, для выяснения причин которых пробурена в 10 м от скважины 3 дополнительная четвертая скважина. 69 Описание буровых скважин № скважин, абс. отм. устья, м Возраст породы Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м стат. динам. 550 1 lQ 4 T 3,0 3,0 Суглинок со щебнем диабаза Диабаз сильно выветрелый, трещиноватый 4,0 4,0 550 2 lQ 4 T 3,5 1,5 Суглинок со щебнем и с валунами диабаза Диабаз сильно выветрелый, трещиноватый 4,1 4,1 550 3 lQ 4 T 3,5 0,3 Суглинок со щебнем и с валунами диабаза Диабаз сильно выветрелый 550 4 deQ 4 T 10,0 5,0 Суглинок со щебнем диабаза Диабаз Постройте геологический разрез по данным бурения и определите причину неравномерной осадки. Установите ошибки, которые допущены при инженерно-геологических изысканиях и проектировании здания. Задача 9.3. На рисунке проведен топографический профиль площадки, отведенной под строительство промышленного здания с очистными сооружениями. Используя данные бурения скважин, топографический профиль, постройте геологический разрез. С учетом геологических условий площадки и охраны геологической среды разместите здание размером 50х50 м. Дайте характеристику горным породам разреза и назовите процессы, сформировавшие в четвертичный и дочетвертичный периоды геологическую и геоморфологическую обстановки. СКВ.1 СКВ.2 СКВ.3 СКВ.4 70 Описание буровых скважин № скважин, абс. отм. устья, м Возраст породы Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м стат. динам. 0 , 120 1 dQ N 2 1,5 15,0 Суглинок со щебнем Глина плотная 1,0 1,0 0 , 119 2 dQ N 1 3,1 15,0 Суглинок со щебнем Глина плотная 0,5 0,5 0 , 117 3 N 1 N 1 15,4 2,6 Известняк Песчаник 11,3 11,3 0 , 110 4 aQ 3 N 1 15,7 2,0 Песчано-гравийные отложения, хорошо водопроницаемые Песчаник 3,3 3,3 Задача 9.4. Для выяснения причин образования трещин в здании лечебного корпуса длиной 180 м пробурены три скважины вдоль стены, описание которых даны ниже в таблице. В этой же таблице приведены статический и динамический глубины залегания уровней грунтовых вод (УГВ) вдоль стены корпуса. Опишите процесс, который привел к деформации корпуса, определите гидравлический уклон потока. Описание буровых скважин № скважин, абс. отм. устья, м № слоя Возраст породы Описание горных пород Мощность слоя, м Глубина залегания УГВ, м стат. динам. 2 , 125 1 1 2 3 dQ 4 fgQ 2 C 1 Суглинок плотный коричневый Песок мелкий Известняк серый, трещиноватый 1,5 5,0 3,0 3,0 9,5 1 , 123 2 1 2 3 4 dQ 4 fgQ 2 kaz P 2 kaz P 2 Суглинок плотный коричневый Песок мелкий Известняк трещиноватый Пустое пространство, вода Известняк серый 2,5 3,6 3,0 5,0 0,5 1,0 8,0 2 , 124 3 1 2 3 4 dQ 4 fgQ 2 kaz P 2 kaz P 2 Суглинок плотный коричневый Песок мелкий Известняк трещиноватый Пустое пространство, вода Известняк серый 0,5 0,8 10,0 0,3 2,0 3,0 11,0 71 Задача 9.5. В районе строительства станции метрополитена был понижен уровень грунтовых вод (УГВ), что привело к образованию провала на горизонтальной площадке, подлежащей застройке. Описание буровых скважин № скв. № слоя Возраст породы Наименование породы Мощность слоя, м Глубина залегания УГВ, м стат. динам. 1 1 2 3 dQ I 2 C 3 Песок мелкий Глина плотная Известняк сильнотрещино- ватый, закарстованный 5,0 3,5 10,0 2,5 2,5 4,0 15,0 2 1 dQ C 3 Песок мелкий Известняк трещиноватый, закарстованный 11,0 5,0 2,6 2,6 14,6 3 1 2 3 dQ I 2 C 3 Песок мелкий Глина плотная Известняк закарстованный 7,0 8,0 3,0 2,7 2,7 4,0 15,0 Для установления причины провала были пробурены три скважины на расстоянии 30 м одна от другой. Описание скважин дается ниже. Абсолютная отметка площадки 130,5 м. Постройте геологический разрез, нанесите статический и динамический уровни грунтовых вод. Какова причина активного процесса, можно ли её устранить и застроить участок? Задача 9.6. На территории города пробурены две скважины на расстоянии 25 м. Между ними на глубине 5 м заложен строительный котлован, на дне которого под экскаватором образовались воронки на площади 3….4 м 2 глубиной от 0,5 до 1,4 м. Постройте разрез. Дайте инженерно-геологическую характеристику всем породам на разрезе. Объясните возможные причины образования провалов. Определите виды исследований для дальнейшего продолжения строительных работ. Описание буровых скважин № скважин, абс. отм. устья, м Геологичес- кий возраст Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м стат. динам. 4 , 45 1 tQ 4 mQ 1 N 2 3,2 4,1 10,0 Супесь со щебнем кирпича и древесными обломками Песок мелкий Известняк - ракушечник 9,1 9,1 3 , 45 2 tQ 4 tQ 4 mQ 1 N 2 2,0 0,5 3,6 10,0 Глыбы известняка - ракушечника Суглинок со щебнем Песок мелкий Известняк - ракушечник 9,3 9,3 72 Задача 9.7. Под проектируемое на площадке здание на расстоянии 50м были пройдены две скважины. Здание шириной 20м с подвалом запроектировано посередине между скважинами. После проходки котлована глубиной 4 м последней был затоплен подземными водами. Постройте разрез по данным бурения, оцените инженерно – геологическую характеристику всех пробуренных пород, установите очевидные причины затопления котлована. Описание буровых скважин. № скважин, абс. отм. устья, м Возраст породы Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м стат. динам. 6 , 203 1 gQ eQ 1 D 3,2 1,1 3,0 Суглинок плотный с валунами Щебень песчаника Песчаник трещиноватый 3,2 2,5 4 , 203 2 gQ eQ D 8,5 1,5 2,0 Суглинок плотный с валунами Щебень песчаника Песчаник трещиноватый 8,5 2,6 Задача 9.8. Постройте геологический разрез по данным бурения скважин. Между скважинами 1 и 3 расположено старое здание. Описание буровых скважин № скважины абс. отм. устья, м Возраст породы Мощность слоя, м Наименование горной породы Глубина залегания УГВ, м стат. динам. 142 1 gQ 2 fQ 2 I 8,0 1,5 2,0 Суглинок с валунами и галькой Песок крупный Глина 8,0 1,5 140 2 aQ 3 I 11,0 2,0 Песок средней крупности и крупный Глина 6,0 2,5 140 3 aQ 3 I 10,0 2,0 Песок средней крупности Глина 6,0 2,5 Когда на месте скважины 3 был пройден строительный котлован до глубины 6 м, по старому зданию прошла трещина. Установите причины СКВ.1 СКВ.2 СКВ.3 |