Геология

Геология кафедра геотехники СПБГАСУ для студентов ФБФО Курс Moodle «Геология» Пароль ГЕО Инженерная геология - отрасль геологии, изучающая состав и свойства верхних слоев земной коры, а также различные геологические процессы в свези с инженерной деятельностью человека. объекты изучения литосфера - земная кора Задачи, решаемые инженерной геологией: - выбор оптимального в геологическом плане места строительства объекта; - изучение горных пород как грунтов основания, среды для размещения сооружений и строительного материала для различных сооружений; - изучение геологических процессов, влияющих на инженерную оценку территории, выяснение причин, обусловливающих возникновение и развитие процессов; - разработка мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений и защите их от вредного влияния различных геологических явлений. 3 Структура инженерно-геологического знания 4 – специальная инженерная геология. 4 2 1 1-3 2 2-3 1- 1 – Грунтоведение (инженерная петрология). 3 2 – Инженерная геодинамика. 3 - Региональная ИГ. (1 – 2 – 3) – Общая инженерная геология. Грунтоведение - наука о формировании горных пород, их состава, состояния и физикомеханических свойств. Инженерная геодинамика – наука, объектом изучения которой являются геологические и инженерно-геологические процессы и явления Специальная инженерная геология - раздел инженерной геологии, изучающий условия строительства сооружений Региональная ИГ - наука о закономерностях формирования инженерно-геологических условий различных территорий Горные породы (грунты) – Грунт – любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамические системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека (ГОСТ 25100-2011). Грунты могут служить: üОснования и среда зданий и сооружений. üКоллектор подземных вод. üСырье для получения строительных материалов. üСреда захоронения токсичных отходов. Основания и среда зданий и сооружений Горные породы как коллектор подземных вод 7 Строительное сырье 8 Горные породы по генезису Магматические - Интрузивные - Эффузивные Осадочные - Глинистые - Обломочные - Хемогенные и биогенные метаморфические 9 Горные породы согласно классификации ГОСТ 25100-2011 делятся на: l Скальные грунты - грунты, имеющие жесткие структурные связи кристаллизационного и/или цементационного типа (в основном магматические и метаморфические) lДисперсные грунты - грунты, состоящие из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические или механические структурные связи. Дисперсные грунты представляют собой осадочные горные породы (обломочные, глинистые, органоминеральные и органические). lМерзлые грунты - грунты, имеющие отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент. В класс входят скальные, дисперсные и ледяные грунты. 10 В класс дисперсных грунтов входят две группы: • несвязные грунты (с механическими связями) — обломочные осадочные породы в виде крупнообломочных образований и песков; • связные грунты (с водно-коллойдными связями) — осадочные породы в виде минеральных (глинистых), органоминеральных и органических образований. Земная кора практически повсеместно (не менее 60 % объема осадочных пород) покрыта глинистыми образованиями. 11 Разновидность грунтов Классификация дисперсных погод по гранулометрическому составу согласно ГОСТ 25100-2011 (Таблица Б. 9) Крупнообломочные: валунный (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый) галечниковый (при неокатанных включениях – щебенистый) гравийный (при неокатанных гранулах дресвяный) Пески: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый Название пород четвертичного возраста Классификация глинистых пород по гранулометрическому составу Размер зерен, частиц, мм Глина тяжелая Глина тяжелая пылеватая Глина Глина пылеватая Суглинок тяжелый Суглинок тяжелый пылеватый Суглинок средний Суглинок средний пылеватый Суглинок легкий Суглинок легкий пылеватый Супесь тяжелая Супесь тяжелая пылеватая Супесь легкая Супесь легкая пылеватая Песок Песок пылеватый Содержание частиц d<0,002 мм, в % >60 <60 30-60 30-60 20-30 20-30 15-20 15-20 10-15 Содержани е зерен, частиц, % по массе >200 >50 >10 >50 >2 >50 >2 >0,50 >0,25 >0,10 >0,10 >25 >50 >50 ≥75 <75 Соотношение между песчаной и пылеватой фракциями песч. > пыл. песч. < пыл. песч. > пыл. песч. < пыл. песч. > пыл. песч. < пыл. песч. > пыл. песч. < пыл. песч. > пыл. 10-15 песч. < пыл. 6-10 песч. > пыл. 6-10 песч. < пыл. 3-6 песч. > пыл. 3-6 песч. < пыл. <3 <3 песч. > пыл. песч. < пыл. 12 Гранулометрический состав Относительное содержание по массе частиц грунта различного размера, выраженное в процентах к общей массе сухого грунта, называется зерновым (гранулометрическим) составом грунта. Определение гранулометрического состава заключается (ГОСТ 12536-2014) в установлении процентного содержания в грунте по массе частиц того или иного размера. 13 В инженерной геологии грунты подразделяют по размерам частиц на четыре фракции: гравийную (и галечниковую), песчаную, пылеватую и глинистую не обладают связностью в сухом состоянии и не набухают в воде. Водопроницаемость их значительна Пластичность, липкость, набухание, проявляются в очень сильной степени Водопроницаемо сть таких частиц достигает более 100 м/сут. Наличие этих частиц в грунте в количестве более 30% придает ему прочность и устойчивость. отличаются от песчаных способностью легко переходить в плывунное состояние. Водопроницаемость грунтов, состоящих из пылеватых (особенно 14 мелких пылеватых) частиц, крайне незначительна. Грунт 4-х фазная система!!!! 15 Минералогический (минеральный) состав грунтов. Определяет в конечном счете как саму породу, так и ее состояние и инженерно- геологические свойства!!! Минеральные образования, входящие в состав твердого компоненты грунта, подразделяют на 4 группы: lПервичные (порообразующие) минералы – кварц, слюды, полевые шпаты. Образуют скелет грунта. lВторичные (глинистые, оксиды и гидрооксиды железа и алюминия и др) выполняют роль цементирующего вещества. lорганическое вещество и органо-минеральные комплексы lлед 16 Виды воды в грунтах Вода в грунтах может находиться в трех агрегатных состояниях: парообразном, жидком и твердом. Все формы воды можно разделить: lПарообразная (находится в воздухе, который заполняет поры породы (0,001% от веса грунта); lсвязанная вода (Связанная вода не подчиняется действию силы тяжести и удерживается силами молекулярных связей, значительно превышающими силу тяжести) l прочносвязанная (гигроскопическая) l Рыхлосвязанная l Капиллярная lСвободная (гравитационная) lв твердом состоянии (лед) lкристаллизационная и химически связанная 17 Физико-механическими свойствами горных пород следует называть такие, которые определяют их физическое состояние, отношение к воде и закономерности изменения прочности и деформируемости. Их выражают и оценивают с помощью определенных показателей- характеристик. 18 Главнейшими физическими свойствами песчаных и глинистых пород являются плотность, пористость и влажность. Плотность Плотность грунта естественной влажности Отношение массы грунта к объему плотность минеральной части ρs (ρм) – отношение массы твердых частиц к объему Плотность скелета грунта ρd(ρск) – отношение массы сухого грунта к объему Коэффициент пористости e характеризует отношение объема пор к объему твердой компоненты, выражается в долях единицы 19 Консистенцией грунта называют его состояние, характеризующие способность сохранять свою форму без или при наличии внешнего механического воздействия. Ø Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, называется влажностью верхнего предела пластичности (WL) – граница текучести. Влажность грунта на границе текучести определяется методом балансировочного конуса (по ГОСТ 5180-84). Ø Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, называется влажностью нижнего предела пластичности (WP) – границей раскатывания. Влажность грунта на границе раскатывания определяется методом раскатывания (ГОСТ 5180-84). 20 Расчетные характеристики: Ø Число пластичности – интервал влажности, в пределах которого глинистая порода находится в пластичном состоянии, выражается в процентах: IP=WL-WP. Ø Для количественной характеристики консистенции грунтов определяют показатель консистенции (IL) – показатель текучести, рассчитываемый по формуле (д.ед.) IL = W −WP W −WP = WL −WP IP 21 Разновидность глинистого грунта Классификация глинистых грунтов по числу пластичности с учетом гранулометрического состава по ГОСТ 25100-2011 Глинистые грунты Супеси: твердые пластичные текучие Суглинки и глины: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие Супесь: песчанистая пылеватые Суглинок: легкий песчанистый легкий пылеватый тяжелый песчанистый тяжелый пылеватый Глина: легкая пылеватая легкая пылеватая тяжелая Число Содержание пластичности, песчаных частиц Ip (2-0,05 мм), % 1 ≤ IP<7 ≤ 50 1 ≤ IP<7 < 50 7 ≤ IP<12 ≥ 40 7 ≤ IP<12 12 ≤ IP<17 12 ≤ IP<17 < 40 ≥ 40 < 40 17 ≤ IP<27 ≥ 40 17 ≤ IP<27 < 40 Не регламентируется ≥ 27 IL <0 0-1 >1 <0 0 – 0.25 вкл. 0.25 – 0.50 вкл. 0.50 – 0.75 вкл. 0.75 – 1.0 вкл. > 1.0 Классификация глинистых пород по консистенции согласно ГОСТ 25100-2011 (Таблица Б.19) 22 23 Под влагоёмкостью породы понимается её способность вмещать и удерживать определённое количество воды. Различают породы: - влагоёмкие (глины и суглинки); - средне влагоёмкие (супеси, пески мелкозернистые и тонкозернистые; -невлагоёмкие (пески, галечники, щебень). Водопроницаемость – способность пород пропускать гравитационную воду через поры (рыхлые породы) или трещины (плотные породы) под действием напора. Водопроницаемость пород (или их фильтрационные свойства) характеризует коэффициент фильтрации kф (см/с, м/ч или м/сут), представляющим собой скорость движения подземных вод при гидравлическом градиенте, равном 1. Разновидность грунта Водонепроницаемые Слабоводопроницаемые Водопроницаемые Сильноводопроницаемые Очень сильноводопроницаемые Кф, м/сут ≤ 0,005 0,005-0,3 вкл 0,3-3 вкл 3-30 вкл >30 24 Коэффициент фильтрации является основной расчетной характеристикой при расчетах фильтрации, водопритоков, водопонижений, дренажей, прогноза формирования зоны подтопления, прогноза осадок сооружений во времени и др.!!!! Приближенная оценка величин коэффициента фильтрации возможна по табличным данным. Для получения более обоснованных значений коэффициента фильтрации применяют расчетные, лабораторные и полевые методы. Характеристики водопроницаемости необходимы для проектирования дренажных мероприятий любых территорий! 25 26 Механические свойства горных пород определяют их поведение под воздействием внешних усилий – нагрузки! Необходимы для расчета величины осадок сооружений, оценки степени устойчивости оползневых склонов и откосов выемок и др Прочностные Деформационные под прочностью грунтов понимается их способность сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений Характеризуются: -Сцеплением -Углом внутреннего трения - сопротивлением сжатию - сопротивлением cкалыванию - сопротивлением растяжению определяются их сжимаемостью под нагрузкой, обусловленной смещением минеральных части относительно друг друга и соответственно уменьшением объема пор вследствие деформации частиц породы, воды и газа. Характеризуются: - модулем общей деформации E, -коэффициентом Пуассона , - коэффициентами сжимаемости a и консолидации, -модулем упругости Еу -модулями сдвига и объемного сжатия Механические свойства определяют в лабораторных и полевых условиях 26 (ГОСТ 12248-2011; ГОСТ 20276-2012). 27 Деформационные свойства В лабораторных условиях сжимаемость определяют в специальных приборах – одометрах в условиях, исключающий возможность бокового расширения образца грунта, помещенного в жесткое металлическое кольцо (метод компрессионного сжатия). 27 Прочностные свойства. 28 В зависимости от передаваемой нагрузки различают следующие типы испытаний: одноосное сжатие, одноплоскостной сдвиг и трехосное сжатие. üСопротивление сдвигу характеризует прочность дисперсных (песчаных и глинистых) грунтов, т. е. их способность сопротивляться разрушению. üИспытания пород на трехосное сжатие правильнее моделируют их напряженное состояние в естественных условиях залегания и дают достаточно надежные данные о сопротивлении сдвигу, но они более сложны, чем испытания в срезных приборах. Поэтому они не могут быть массовыми в условиях производственных исследований. Одноплоскостной сдвиг Трехосное сжатие 28 Одноосное сжатие Параметры физико-механических свойств грунтов определяются в полевых условиях и лаборатории в ходе инженерно-геологических изысканий!!! 29 Основы организации инженерных изысканий в строительстве Строительству любых инженерных сооружений всегда предшествует их проектирование, которое выполняется по материалам инженерных изысканий. Фундаменты проектируются индивидуально для каждого объекта с учетом особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий площадки строительства!!! Стадии инвестиционно-строительного цикла Стадии, Затраты % Предпроектная стадия Проектно-изыскательские работы (ПИР) Строительномонтажные работы Пусконаладочные работы 10….20 70…85 До 10 2….6 93…97 2….3 Инженерные изыскания По времени 5….10 По затратам Меньше 1 проектирован ие Система инженерных изысканий в строительств Инженерные изыскания в строительстве включают в себя: Ø Инженерно-геодезические изыскания (изучают и анализуруют данные о рельефе земельного участка, его гидросети, растительности; наличии и расположении зданий и сооружений, линейных объектов, наземных и подземных коммуникаций) Ø Инженерно-гидрометеорологические изыскания (изучают климатические условия территории и прогнозируют их изменения в период строительства и эксплуатации. Ø Инженерно-экологические изыскания (выполняют для оценки экологической обстановки в зоне строительства Ø Инженерно-гидрологические изыскания (проводятся для изучения гидрологического режима территории суши, прилегающей к площадке строительства) Ø Инженерно-геологические изыскания (выполняются для оценки инженерно-геологических условий района строительства) Инженерно-геологические изыскания – основа инженерных изысканий!!! Инженерно-геологические изыскания выполняются для: • Оценки инженерно-геологических условий района строительства; •Выбора типа фундамента; •Способа производства работ нулевого цикла; •Определение целесообразности разработки мероприятий по инженерной защите окружающей среды. Инженерно-геотехнические изыскания выполняются под отдельные здания и сооружения на площадках с изученными инженерногеологическими условиями с целью построения расчетной геотехнической модели взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой. При проведении инженерных изысканиях применяют следующие основные виды работ: Инженерно-геологическая рекогносцировка (сбор и обобщение ранее накопленной информации) Инженерно-геологическая съемка (комплексное изучение иг условий для выбора района и места расположения сооружений) Инженерно-геологическая разведка (метод получения информации об инженерно-геологических условиях некоторой области литосферы путем проведения различных работ) Режимные инженерно-геологические исследования (метод получения информации об изменении состояния геологической среды во времени) Инженерно-геологическое опробование Методы полевых инженерно-геологических исследований Бурение üОбъект инженерно-геологического бурения - верхняя часть земной коры, находящаяся в зоне взаимодействия с инженерными сооружениями. üСредняя глубина инженерногеологических скважин составляет 20 м. ШУРФ üПри инженерно-геологических работах наиболее часто используют шурфы и буровые скважины. üШурфы — колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного (или квадратного) сечения. 34 В процессе проходки выработок: ü производят отбор и упаковку образцов грунтов (в соответствии с ГОСТ 12071 – 2000). Пробы отбирают послойно, на всю глубину выработки, но не реже чем через каждые 0,5—1,0 м. Наиболее детально опробуется слой, который будет несущим основанием сооружений. üПроизводят отбор проб воды для лабораторных исследований. Отбирают образцы нарушенной и ненарушенной структуры, и образцы рыхлых пород. Образцы рыхлых пород отбирают при помощи грунтоносов. 35 Одним из важных вопросов иг разведки является создание сети точек наблюдения и схем опробования, т.е. как на местности размещены горные выработки и точки производства опытных и геофизических работ! Размещение зависит от сложности строения участка и от характера проектируемого сооружения! 36 Геологические карты и разрезы После окончания работ по инженерно- геологической съемке и проходке буровых скважин создаются геологические карты и разрезы. Геологические карты представляют собой проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость, по ним можно судить о площади распространения тех или иных пород, условиях их залегания, дислокациях. oИнженерно-геологические карты — это сведения о важнейших инженерногеологических факторах в пределах изучаемой территории. oКарты составляются в основном для больших площадей, где намечается крупное строительство. Геологические разрезы представляют собой проекцию геологических структур на вертикальную плоскость и являются важным дополнением геологических карт. •Они позволяют выявить геологическое строение местности на глубине. •На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощность, условия залегания пород, гидрогеологические условия. •В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерногеологическим разрезом. •Разрезы строятся по геологической карте или по данным разведочных выработок (шурфов, буровых скважин). •Разрезы создаются во всех без исключения случаях строительства. Любая инженерно-геологическая работа должна заканчиваться построением геологического разреза и написанием отчета!!! Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки. Гидрогеология – наука о подземных водах, которая изучает: Øих происхождение и формирование, Øусловия распространения, Øзаконы движения, режим, Øзапасы и состав, Øзанимается вопросами практического использования подземных вод в народном хозяйстве, Øи разработкой мероприятий по борьбе с подземными водами при ведении горных работ, строительстве и эксплуатации различных объектов Подземная вода (ПВ)это свободная вода, заполняющая поры и трещины горных пород и располагается ниже отметки поверхности земли. Классификации ПВ: 1. по положению в разрезе: Верховодка, грунтовая вода, межпластовые напорные и ненапорные воды. 2.по химическому составу (по сумме солей):пресные, минерализованные, солоноватые, соленые и рассолы. 3. по происхождению (свободная, гравитационная, капиллярная, конденсационная, ювениальная - образуются из кислорода и водорода, выделяющихся из магмы) 4. По температуре воды (по А.В. Щербакову) (переохлажденные (меньше 0), холодные (0-20), термальные, перегретые) 5. По гидравлическому признаку: напорные и безнапорные. Так же выделяют - в скальных массивах –трещиновато-жильные и трещиновато-карстовые; -в зоне вечной мерзлоты – над-, меж-, подмерзлотные воды В гидрогеологическом отношении все породы делятся на 3 группы: 1. Водопроницаемые – галечники, гравий, песок. Рыхлые песчаники и все сильнотрещиноватые породы. 2. Полупроницаемые – глинистые пески, лесс, известняки, песчаники и слаботрещиноватые метаморфические и магматические породы. 3. Практически непроницаемые – глины, суглинки и все массивные кристаллические и осадочные породы, если они не трещиноватые. Водопроницаемые и полупроницаемые породы образуют в земной коре систему водоносных горизонтов. Водоносным горизонтом называется водопроницаемый пласт, насыщенный водой, и ограниченный водонепроницаемыми породами снизу и сверху, или только снизу. 43 44 Подземные воды – добро и зло üХозяйственно-питьевое водоснабжение. üБальнеологические цели. üИзвлечение ценных химических элементов (бор, бром, йод, стронций, литий и др.). üЭнергетический ресурс. üЗатопление котлованов (траншей) üНарушение устойчивости стенок котлована üПрорыв дна котлована под воздействием напорных вод üПроседание поверхности грунта за счет водопонижения üПодтопление подвалов зданий и сооружений üАгрессивная среда к строительным материалам. Верховодка lФормируется в пределах зоны аэрации на сравнительно небольшой глубине от поверхности земли в результате инфильтрации атмосферных осадков. По существу, это временное скопление воды на отдельных линзах водонепроницаемых пород среди водопроницаемых в супесях и лессах. Такие скопления воды распространены, как правило, локально. lМощность от 0,5 до 2-3 м, редко больше. Верховодки представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений, она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования иди гидроизоляции. 46 Грунтовые водоносные горизонты lОни приурочены к первому от поверхности водовмещающему слою, расположенному на первом от поверхности водонепроницаемом слое. Они могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в трещиноватых и закарстованных горных породах. В грунтовых водах следует различить верхнюю поверхность (уровень), или зеркало, грунтовых вол и водоупорное ложе. lМощность водоносного горизонта определяется расстоянием от зеркала (уровня) грунтовых вод до водоупорного ложа. lГрунтовые воды по гидравлическим особенностям – безнапорные. 47 Грунтовые воды наиболее доступны для водоснабжения, но легко подвержены загрязнению. Особенности распространения грунтовых вод в пределах изучаемого участка характеризуют с помощью карт гидроизогипс. Гидроизогипса – линия, соединяющая точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней грунтовых вод. 48 Межпластовые воды напорные (артезианские) безнапорные Артезианские — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров. 50 51 С подземными водами связан ряд опасных процессов и явлений! ü Карстообразование ü Плывуны ü Суффозионные явления ü Агрессивность подземных вод и коррозия ü Подтопление ü Водопритоки 52 Особое место в системе подземных вод занимают карстовые воды, приуроченные к массивам растворимых пород. Схема строения массива карстовых пород. 53 Карст представляет собой комплекс явлений и процессов, результатом которых является возникновение поверхностных и глубинных пустот в растворимых водою горных пород. В зависимости от состава пород различают: üкарбонатный (известняк, доломит, мел, мрамор и пр.), üсульфатный (гипс, ангидрит) üсоляной (каменная, калийная соли). Процессы развития карста наиболее ярко проявлены в образовании карстовых форм – поверхностных и подземных. Поверхностные: воронки, котловины, балки, долины, шахты, колодцы. Подземные: пещеры. Заполняющие эти каналы и пещеры подземные воды называются карстовыми. 54 Иногда в карстовых пещерах образуются подземные озера, а в некоторых районах по карстовым каналам текут постоянно действующие карстовые реки. 55 Карстовые провалы всегда внезапны и катастрофичны по своим последствиям Озеро Кингсли, Флорида Провал в Витнер парке, Флорида Карстовая воронка в Гватемале 57 Комплексы противокарстовых мероприятий: üПланировка территории и регуляция поверхностного стока. üКаптаж подземных вод и дренаж обводнённых пород. üУстройство опор глубокого заложения. üУплотнение и укрепление пород цементацией. üКонструктивное усиление зданий и сооружений. При проходке горных выработок с подземными водами связан ряд опасных процессов! Плывуны Плывун – пески (супеси) тонко- и мелкозернистые, пылеватые и сильно пылеватые, водонасыщенные, потерявшие устойчивость и пришедшие в движение в результате вскрытия котлованами и горными выработками. Плывуны осложняют строительство, поэтому важно определить способность породы переходить в плывунное состояние и вид плывуна. Это можно сделать по ряду внешних признаков и на основе лабораторных анализов. Меры борьбы с плывунами Плывуны следует всегда рассматривать как слабое основание и проектировать фундаменты после их искусственного закрепления и усиления самих фундаментов. Все способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы: • искусственное осушение плывунных пород в период строительства (открытая откачка воды из котлованов, иглофильтры и др ); • ограждение плывунов путем создания шпунтовых стен, • закрепление плывунов путем изменения их физических свойств (силикатизация, цементация, замораживание и т. д.). Шпунтовая стена 61 Суффозионные явления Суффозия – это вынос мелких частиц из породы, заполнителя из трещин и полостей. Суффозия вызывает уменьшение плотности породы и соответственно увеличение пористости. Как следствие нарушается устойчивость склонов и откосов, образуются оползни, возникают значительные и неравномерные осадки сооружений. Различают два вида суффозии — vмеханическую vхимическую 62 Основными условиями развития механической суффозии являются: 1. неоднородность гранулометрического состава песчаных грунтов, при котором возможен вынос мелких частиц из песчаной толщи; 2. критическая величина вымывающих скоростей фильтрационного потока; 3. наличие условий для выноса мелких частиц на дневную поверхность в основаниях склонов, строительных котлованах, различных выемках и т.д. Для развития суффозии необходимо, чтобы коэффициент неоднородности грансостава Cu был больше 10, а градиент напора больше 5. d 60 Сu ( К н ) = > 20(10) d10 63 Наиболее часто для оценки возможности развития суффозии в горных выработках используют график В. С. Истоминой (1957), вычисляя напорный градиент в зависимости от понижения при откачке Ip = S/0,33R, где R – радиус влияния откачки. При попадании точки в область разрушающих градиентов графика на рис. Н.1 делают вывод о возможности суффозии при водопонижении. В откосах строительных выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней. Методы борьбы с суффозионными явлениями: üпрорезка фундаментами зданий слоя суффозионного грунта; üводозащита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод; üпрекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей и непроницаемых завес, üотсыпка на основании фунтовых подушек из песка или суглинков; üУплотнение грунтового основания, üискусственное закрепление массива грунта методами технической мелиорации (кроме крупнообломочных грунтов, обладающих высокой фильтрационной способностью) Агрессивность воды ü Агрессивность воды связана с присутствием в ней ионов водорода, кислорода, свободного диоксида углерода, сульфатов и магния. Агрессия проявляется по отношению к бетону и металлам. Виды агрессивности Признаки агрессивности Сульфатная Повышенное содержание иона SO42- Магнезиальная То же, Mg2 Общекислотная Низкие значения рН (рН<5 для бетона марки W4) Углекислотная Наличие агрессивной углекислоты СО2 более 10 мг/дм3 Выщелачивающая Низкое содержание иона НСО3- 67 Подземная вода с растворенными в ней солями и газами может обладать интенсивной коррозией по отношению к железу и другим металлам. Защитные мероприятия - устройство защитной гидроизоляции (пассивный метод); - устройство дренажей; - применение бетона со специальными водоотталкивающими материалами и др; - искусственное повышение планировочных отметок (подсыпка) 68 территории. Авария в петербургском метрополитене «Площадь мужества» - «Лесная» 69 26 июня 2004г президент РФ торжественно открыл участок, лично проехав по тоннелю бывшего размыва на специальном поезде, состоящем из 2 вагонов. Ликвидация «размыва» отняла значительные ресурсы федерального и городского бюджета и фактически заморозила развитие Петербургского метрополитена на несколько лет. По некоторым данным общая стоимость работ составила более $146 млн. Новый тоннель называют «гусеницей» – он имеет резиновые сочленения и способен колебаться вместе с почвой. Методы защиты от подземных вод СП 250.1325800.2016 Здания и сооружения. Защита от подземных вод. Для защиты строительных котлованов и выработок от подземных вод применяют следующие способы: üВодопонижение – искусственное понижение уровня подземных вод до требуемой отметки (использование дренажных систем), üУстройство противофильтрационной завесы – создание малопроницаемой строительной конструкции (или искусственно закрепленного массива грунта), заглубленной в водоупор и практически исключающей приток подземных вод в котлован или выработку, üИскусственное замораживание водонасыщенных грунтов для их временного укрепления путем создания ледогрунтовой завесы. 72 Инженерная геодинамика l –раздел инженерной геологии, который изучает геологические процессы и явления в верхней части земной коры (ГПиЯ), как естественные (природные), так и возникающие в связи со строительством сооружений и хозяйственным освоением территории l Геологические процессы принято делить на - природные, развивающиеся стихийно в человеком условиях, - инженерно-геологические, вызванные деятельностью человека. природных, ненарушенных инженерно-геологической 73 Все геологические процессы делятся на экзогенные и эндогенные Экзогенными (греч. "эксос" - снаружи, "генесис" происхождение) процессами называются процессы, обусловленные действием внешних агентов и происходящие в приповерхностной зоне. 74 В настоящее время в инженерно-геологической науке, а также в специальных строительных нормах и правилах (СП 11-105-97 ч. II ) широко используется термин «опасные геологические и инженерно-геологические процессы», под которым понимают: • сейсмические явления (извержения вулканов; землетрясения); • гравитационные процессы (оползни, обвалы, осыпи); • эоловые процессы (ветровая эрозия); • геологические процессы, связанные с деятельностью поверхностных вод (оврагообразование, подмыв и разрушение берегов рек, абразия морских берегов, переработка берегов водохранилищ, селевые потоки); • геологические процессы, связанные с деятельностью поверхностных и подземных вод (карст, механическая суффозия, подтопление); • геологические процессы в районах многолетней мерзлоты (морозное пучение, термокарст, солифлюкация - Течение увлажнённых грунтовых масс по склонам, развивающееся в результате повторяющегося их промерзания — протаивания).75