Основы инженерной геологии



страница5/6
Дата09.08.2019
Размер1.44 Mb.
#126978
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6

При строительстве следует проводить изыскания в переделах каждого элемента долины. Разведочные выработки по глубине должны вскрывать всю мощность аллювиальных отложе­ний террас, поймы, русла. При этом обобщающие показатели инженерно-геологических (строи­тельных) свойств грунтов как оснований сооружений и обобщение опыта строительства следует проводить только в границах каждого элемента, ибо они имеют каждый свой гранулометриче­ский состав, структуру, плотность, влажность, обводненность и другие показатели, формирова­ние которых происходило в разных геологических условиях.


4.6. Геологическая деятельность моря.

Велика геологическая роль Мирового океана, занимающего в настоящее вре­мя 36 млн. кв. км, или более 70,8% поверхности земного шара. В океанах и морях сосредоточе­но около 1,4 млрд. куб. км воды. Вся эта масса, находится в непрерывном движении и взаимо­действии с горными породами дна и береговых зон и производят огромную разрушительную и созидательную (аккумулятивную) работу. Разнообразный обломочный и растворенный мате­риал, приносимый с суши реками и полученный в результате разрушительной работы моря, в конце концов осаждается на дне водоемов, образуя морские осадки. Мировой океан не раз ме­нял свои границы. Вся поверхность современной суши в геологическом прошлом неоднократно заливалась его водами, на дне формировались мощные толщи осадков, превратившихся впо­следствии в осадочные породы, которые часто содержат полезные ископаемые, нефть, горючие.

Разрушительная работа моря активно проявляется в береговой зоне, к которой относится непосредственно берег и прибрежная полоса морского дна. При больших штормах волны ударяют о берег с силой достигающей о берег с силой достигающей 30-38 т/м2 в океанах и до 15т/м2, во внутренних морях.

Разрушительная работа моря называется абразией. Особенно интенсивно разрушаются берега, сложенные осадочными породами, в меньшей - магматическими порода­ми. Скорость размыва морского берега на разных участках различна на Балтийском море -0,5мм/год, на Ла-Манше 2мм/год, п. о. Медок (Франция) до 35мм/год. В результате образуются подводные морские террасы слабо наклоненные к морю. Узкая полоса между подводной терра­сой и береговым уступом называют пляжем. Скорость образии зависит от силы удара, волны, прочности пород берега и условий их залегания. При падении слоев к морю образия идет медленнее, при падении в сторону берега, при прочих равных условиях, разрушение берега идет быстрее.

Весь материал - принесенный, растворенный, обрушенный, море переносит, сортирует и откладывает (аккумулирует) вновь в определенных фациальных условиях: мелководной (лито­ральная зона) и глубоководной зон. В литоральной зоне, границы которой определяются мак­симальным приливом и минимальным отливом, накапливается самый крупный материал. Материковый склон обозначается вокруг материков и островов поясом шириной 60-70км с глубиной от 20м до 200-300м. Здесь ближе к берегу накапливаются пески, дальше глины, илы, хими­ческие и органические осадки. При наступлении моря на сушу (трансгрессии) и отступлении (регрессия моря) фациальные зоны смещаются и в результате накапливаются мощные слоистые толщи морских отложений.

При инженерно геологической оценке морских отложений как основании здании и соору­жении образуют внимание на засоленность пород. Для трасс трубопроводов, автомобильных и железных дорог проблемой является защита берегов от Абразии. В этих случаях для погашения ударной силы волны устраивают волноломы, а для защиты берега сохраняют или дополнитель­но увеличивают ширину пляжей.


4.7. Геологическая деятельность подземных вод (суффозия, карсты, плывуны). Геологическая деятельность озёр и болот.
  • Суффозия.

Суффозия - это механический вынос подземными водами мелкозернистой фракции из слоя неоднородных по гранулометрическому составу песков, основная масса которых со­ставляет частицы с соотношением диаметров частиц D/d > 20 при I > 5. При этом (напор­ные градиенты) Iкр.>Iвзв. Iвзв. зависит от плотности частиц песка и его пористости. В ре­зультате суффозии слой песка уплотняется, а на поверхности образуют провалы - суффозионные воронки. Меры борьбы с суффозией направлены на уменьшение величины кри­тического значения напорного градиента Iкр., достигается это устройством на пути движе­ния подземного потока противофильтрационных завес, откачек из скважин, устройством дренажных канав и др. В зоне разгрузки (выхода потока) устраивают обратные фильтры.

  • Карст

Карст - химическое растворение горных пород в земной коре и на ее поверхности грунтовыми водами, которые движутся по трещинам в массивах карбонатных, сульфатных, солекаменных и калийных пород. Растворенный материал выносится из массива в осно­вание склона и выклинивается в виде нисходящего источника. Растворяющая способность подземных вод повышается с повышением температуры и давления. Кроме того, она зави­сит также от уже растворенных в воде газов и химических соединений.

Сравнительно легко растворяются каменная соль, гипсы, ангидриты, известняки, мрамор, мел, мергель. В результате карстовых процессов образуются полости и пещеры в массиве, карстовый рельеф на поверхности в виде воронок, корытообразных понижений (польев), а также провалов. Уровень грунтовых вод в областях развития воронок и польев понижается, что приводит к исчезновению растительности и широкому развитию процессов выветривания. Процесс карстообразования идет тем быстрее, чем длиннее путь фильтрации - от дневной поверхности до уровня дренирования и выше трещиноватости массива. (рисунок 25).

Наличие карста может привести к нарушению монолитности и устойчивости пород, увеличению их водопроницаемости и большей обводненности.

Области развития карста имеют сложные инженерно-геологические условия и требу­ют тщательного изучения, прежде чем возводить на карстующихся породах те или иные сооружения (здания, тоннели, железнодорожные пути и др.).

Разрабатывают и применяют комплексные мероприятия по закреплению грунтов, уменьшению фильтрации в массив. В зависимости от вида грунтов массива и степени их трещиноватости применяют глинизацию, силикатизацию, битумизацию и др. На поверх­ности, в местах выхода растворимых пород, применяют покрытия - замки из глины, би­тума или другого материала.


Рисунок 25. Пещерная схема в известняках.


  • Плывуны.

В строительстве и горной практике плывунами называют пески тонко- и мелкозерни­стые, пылеватые и сильнопылеватые, водоносные, которые при вскрытии котлованами или горными выработками в результате перепада гидродинамического давления плывут, т. е. они приходят в движение, приобретая свойства вязкой жидкости. Оплывание может происходить как медленно толстым слоем, так и быстро и даже катастрофически быстро в виде прорыва, как только их вскрывают и чем больше извлекают грунт, тем большее ко­личество его поступает со дна и стенок.

Если плывуны пришли в движение, значит нарушена их устойчивость, нарушена ус­тойчивость вмещающих их пород, склонов, откосов, оползней, подземных выработок, территорий и расположенных или только строящихся на них сооружений.

Различают плывуны фильтрационные (ложные) и тиксотропные (истинные). Фильт­рационные плывуны возникают при изменении гидродинамического режима, когда / > 1кр. (для мелкозернистых Iкр =0,17-0,36), что обычно происходит при откачке воды из котло­вана или траншеи. При снятии динамического режима вода осветляется, пески оседают и даже уплотняются. Тиксотропные или истинные плывуны в тонкой фракции грануломет­рического состава содержат коллоиды - частицы размером менее 0,1 микрона. Поэтому взболтанный с водой плывун имеет устойчивую коллоидную часть и не оседает в течение многих месяцев. Водоудерживающая способность их достигает 240%.

При строительстве в районах залегания плывунных пород применяются специальные методы подготовки основания: замораживание, крепление шпунтовым ограждением, осушение иглофильтрами и др.


Геологическая деятельность озер и болот.
Озера. Водоемы на поверхности материков, не имеющие сообщения с морями и океанами, называют озерами. Они имеют углубленную центральную область, где не развивается при­брежная растительность. Озера располагаются на разных абсолютных высотах (Мертвое озеро -392 метра, озеро Тибета +5000 метров). Размеры - от десятых долей до десятков сотен кило­метров (озеро Байкал - 31 тыс. км2, Каспийское озеро - 395 тыс. км2). Общая площадь озер на Земле приблизительно 2,7 млн. км2 (1,8% суши) Глубина озер - от десятков сантиметров (озеро Эльтон - 80 см) до нескольких сотен метров (озеро Байкал - 1741 м). По режиму их делят на проточные, питающиеся реками и отдающими воды в другие озера или реки (Ладожское, Онежское) и бессточные, питающиеся речным стоком, но расход только на испарение (Каспий, Арал, Иссык Куль). Режим определяет и минерализацию воды: пресные, солоноватые и соле­ные. Впадины, занятые озерами, имеют разнообразное происхождение:

  • тектоническое - озера во впадинах тектонического происхождения (например оз. Байкал, Ладожское, Онежское),

  • эрозионное - озера в котлованах размыва;

  • карстовое - озера в заполненных водой карстовых воронках (например оз. Ая на Алтае и др.).

  • плотинное и запрудное - озера образуются в результате обвалов, схода селей, запруживания рек, отсыпок дамб и т.д.

Геологическая работа озер проявляется в абразии (разрушении) берегов в результате дея­тельности волн, нагоняемых ветром, переработке обломочного материала и накапливание его в виде озерного аллювия. Вдоль побережья формируются пляжи, навеваются дюны, образуются валы материала при впадении в озера рек. Дюнная часть озер заполняется глинистыми осадка­ми, на дне солевых озер отлагаются соли. Мелкие озера постепенно зарастают и могут перехо­дить в болото.

Приливные явления в озерах малы. Абразия берегов идет более интенсивно под влиянием тектонических процессов - подъемов или опусканий Когда уровень воды в озере резко меняет­ся на искусственно созданных озерах (водохранилищах) процессы абразии наиболее активно проявляются в первые годы наполнения и частично превышают запланированное отступление береговой линии в десятки раз (например, Обское, Цимлянское и др.). Меры борьбы с абразией на берегах озер включают их закрепление, увеличение естественных пляжей или их искусст­венная отсыпка, наброски крупных ж/б элементов для уменьшения силы ударной волны и др.


Болота.
Болота - это избыточно увлажненный участок суши со слоем торфа, покрытый свое­образной растительностью, различной в отдельных климатических зонах.

Торфом называют органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения растений в условиях повышенной влажности и при недостатке кислорода и содержании 50% (по массе) и более органическое вещество (ГОСТ 25100-95).

Грунт заторфованный - песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в су­хой навеске от 10 до 50% (по массе) торфа (ГОСТ 25-100-95).

Болотом называют участок при мощности торфа более 0,5 метров, при меньшей мощ­ности торфа участок называют заболоченными землями. Различают болота верховые и ни­зинные. Верховые болота располагаются на ровных водораздельных пространствах или при высоких террасах, питаются преимущественно за счет атмосферных осадков, торф беден минеральными веществами. Низинные болота располагаются в долинах рек, на по­бережьях озер и морей, образуются в результате зарастания озер и стариц, покрыты тра­вянистой растительностью, имеют минеральное питание, торф здесь хорошо разлагается.

Болотные образования относят к слабым, сильно и неравномерно сжимаемым грун­там. Строительство ведут в сложных инженерно-геологических условиях. Массовое граж­данское и промышленное строительство на заболоченных территориях обычно произво­дят после их осушения, а иногда - после планировки отсыпкой или намывом глинистых, песчаных, гравийно-галечниковых или щебеночных пород. Трубы по болоту прокладыва­ют в траншеях при частичном или полном выторфовывании (рисунок 26).

Частичное. Полное.


Рисунок 26. Выторфовывание.
Инженерно-геологическая оценка территории зависит от типа болота или заболочен­ной территории. Всегда требуются специальные методы исследований определения мощности торфа степени его разложения, степени зольности и агрессивности воды. Без учета особенностей строительства возможны аварийные ситуации.

4.8. Ледники.

Ледники это движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения дневной поверхности, образующиеся из твердых атмосферных осадков выше снеговой границы. Снеговой границей (линией) называется высота, на которой годовой приход твердых атмосфер­ных осадков равен их годовому расходу, или за год снега выпадает столько, сколько его стаива­ет. Ниже этой границы накопление снега невозможно. Выше линии снега лед не тает, а только накапливается. Высота снеговой линии и интенсивность оледенения зависит от географической широты, местного климата, географии местности и саморазвитии ледника. На юго-востоке Гренландии высота линии снега опускается до уровня моря, на Земле Франца Иосифа - она на высоте от 50 до 300м, у Полярного круга уже 1000м, в Альпах 2700-2800м, на Гималаях 5500-6000м., в горах экваториальной Африки 5000-6000м.,

Толщина льда может быть от 10-20м до нескольких километров. Так Атлантический ледяной покров имеет мощность 4,3 км.

Запас воды в ледниках оценивается в 27млн км3 и равен объему стока всех рек Земли за 700 лет.

Ледники делятся на три типа:



Горные ледники образуются высоко в горах и располагаются либо на вер­шинах, либо в ущельях, впадинах, различных углублениях. Также ледники есть на Кавказе, на Урале, на Алтае и др. Лед образуется за счет перекристаллизации снега, он обладает способностью к пластическому течению, образуя потоки в виде языков.
Горные ледники бывают висячие и карстовые .

Низменные (материковые) ледниковые покровы. В них лед растекается от ледоразделов к периферии. Такие ледники характерны для Гренландии, Антаркти­ды.

Шельфовые ледники - в них лед движется от берега к морю. При отрыве от основного массива в море уплывают айсберги, которые, попадая в теплые воды, по­степенно растаивают.

Аккумуляция снега в горах сопровождается противоположными процессами - разгрузкой снежных областей. Она происходит двумя путями:

а) падением снежных лавин;

б) преобразованием снега в лед.



Лавины - обвалы снега, соскальзывающего с горных склонов и увлекающие на своем пути новые снежные массы. Образуются на склонах крутизна которых более 15°. Мощность удара лавины достигает 100т/м2.

Если под снегом погребен весь рельеф, снег накапливается и переходит в фирн, а затем в ледниковый лёд. Фирн это масса состоящая из крупных зерен, которые спрессовываются в кри­сталлическую массу глетчерного льда.

Под давлением масса приобретает пластичные свойства. Нижние слои льда как бы выпол­зают из-под вышележащего фирна и начинают свое движение от областей питания к областям стока по понижениям в рельефе.

11 м3 снег  фирн 1 м3 лёд.

При этом ледник выполняет большую работу по разрушению, переносу и накапливанию обломочного материала. При большой мощности льда создаются огромные давления на подледниковое ложе и борта долины и ледник разрушает породы, вырабатывая ледниковую долину. Разрушительная работа значительно усиливается благодаря обломкам горных пород, захвачен­ных ледников при своем движении в его придонные части. Ледники насыщенные обломочным материалом истирают, полируют, бороздят поверхность подстилающих и вмещающих твердых скальных пород. На поверхностях остаются царапины, штрихи, борозды (ледниковые шрамы). В результате сглаживание скал возникают своеобразные формы (бараньи лбы). Сочетанием разных форм воздействия ледников образуются "курчавые скалы".

При своем движении ледники переносят огромное количество разнообразного обломочного материала - от тонких частиц до крупных валунов. Весь обломочный материал, попадающий в тело ледника, переносимый и откладываемый им называют мореной.

Морены бывают разные, одни из них находятся в движении и перемещаются вместе с те­лом ледника, другие - уже отложены. Движущиеся морены.

Кроме движущихся выделяют морены:



Боковые - в виде вытянутых валов или гряд вдоль ледникового языка.

Конечные - гряды моренного материала у кромки тающего ледника. Они имеют дугообраз­ную форму в плане и высоту от нескольких метров до 30-40м.

В теплое время идет более интенсивное таяние льда и водные потоки приносят в приледниковые озера материал, состоящий из песка, пылеватых и глинистых частиц. В холодное время потоки ослабевают и приносят только тонкие глинистые частицы. В результате образуются озерно-ледниковые (лимногляциальные) ленточные глины с очень тонким переслаиванием пес­ков и глины.

При инженерно-геологической оценке к ледниковому комплексу относят моренные, флювиогляциальные и лимногляциальные отложения.

Каждый вид этих отложений имеют свои особенности в составе и условиях залегания В. А. Приклонский отмечает, что все моренные отложения в силу условий образования отличаются неоднородностью как по мощности, так и по простиранию, а так же по инженерно-геологическим характеристикам. Глины донных морен переуплотнены и обладают пучинистыми свойствами, песчано-гравийные отложения озов и зандров успешно используются как грун­ты основания если при этом учитывают их особенности. Ленточные глины при увлажнении от­носят к слабым грунтам. Боковые и конечные морены содержат валуны, обломки скальных по­род и песчано-глинистый заполнитель. Все это затрудняет инженерно-геологическую оценку моренных отложений при их использовании в качестве оснований различных сооружений или строительных материалов.



4.9. Селевые потоки.

Селевые потоки или сели представляют собой кратковременные разрушительные потоки, перегруженные грязекаменным материалом. Возникают они при выпадении обильных ливней или интенсивного таяния снега в предгорных и горных районах в бассейнах небольших речек и логов с большим уклоном тальвега (более 0,10) и уклоном ру­сел > 0,02 (иногда 0,35). Они движутся с большой скоростью в виде одного или нескольких последовательных валов. Огромная масса воды устремляется вниз по ущельям, смывая и захватывая по дороге элювий и делювий. В результате водный поток обогащается твердым материа­лом и превращается в грязекаменный поток, который содержит огром­ное количество обломочного материала, часто достигающего 75-80% от общего объема. Величина обломков иногда может достигать не­скольких метров в поперечнике.

По преобладанию переносимого материала различают сели грязе­вые, грязекаменные и водно-каменные. Распространены они в горах Закавказья Средней Азии, Южного Казахстана. Сели обладают боль­шой разрушительной силой и часто носят опустошительный характер. Средняя скорость движения селя колеблется часто от 2 до 8 м/с. Мате­риал селей откладывается в предгорных равнинах, перегружая прине­сенным материалом полезные площади.

Отлагающийся из селевых потоков материал называется – пролювием. Для него характерна слабая отсортированность. Часто с ним связаны явления усадки.

В районах опасных сходами селей создаются специальные служ­бы лавин, создаются селенаправляющие лотки, защитные плотины (рисунок 27), дамбы (например, урочище Медео у Алма-Аты). В этих районах ведутся работы по сохранению и закреплению естественных склонов, запрещению вырубки лесов и др. мероприятия; постоянно ведется мониторинг за состоянием склонов на опасных участках. Ино­гда для и мнения направления селевого потока изменяют рельеф ме­стности.





Рисунок 27. Противоселевые плотины.


4.10. Мерзлота.

Мерзлые породы – это природные минералы и органо-минеральные агрегаты, имеющие отрицательную температуру, содержащие лёд и криогенные структурные связи. Образуются в верхнем слое земной коры при её кратковременном, сезонном и многолетнем промерзании.

По условиям залегания мерзлота может быть трех видов:


  • Сплошная (слитная) монолитная или слоистая по составу.

  • Мерзлота с островками талых участков (с таликами).

  • Островная мерзлота, которая залегает в виде прослоев или линз среди талых вод.

  • По длительности непрерывного пребывания в мёрзлом состоянии породы делятся на сезонномёрзлые и многолетнемёрзлые.

Грунт многолетнемерзлый (грунт вечномерзлый) это грунт, находящийся в мерзлом состоянии в течение трех и более лет.

Мощность слоев вечной мерзлоты от 1-2 до нескольких сотен метров. Верхний слой вечномерзлых пород летом оттаивает на небольшую глубину, а зимой вновь замерзает. Мощность этого слоя, который называют деятельным, зависит от климатических условий, состава пород, характера растительности (рис. 28). Для Восточной Сибири с юга на север мощность деятельного слоя уменьшается с 3 до 0,2-0,5 метров.

В строении мерзлой толщи принимают участие подземные воды, которые могут обра­зовывать три горизонта:


  • Горизонт надмерзлых вод - располагается в основании деятельного слоя;

  • Межмерзлотные воды - в таликах слоистой мерзлоты;

  • Подмерзлотные воды, залегающие под вечной мерзлотой (рисунок 28).

Рисунок 28. Толща вечномёрзлых пород:


1 – деятельный слой (с надмёрзлой водой – а);
2 – вечномёрзлый слой (Т – талик);
3 – подмёрзлый слой с водой.

По температурно-прочностным свойствам мерзлые грунты подразделяются на группы (таблица 6).



Каталог: media
media -> Руководство по применению Миостимуляция Мануальный миостимулятор abgymnic поможет вам избавиться от множества самых различных проблем
media -> 1. Об указании условия об ответственности страховщика в госконтракте на осаго
media -> Методические рекомендации по организации первоочередного жизнеобеспечения населения в чрезвычайных ситуациях и работы пунктов временного
media -> Рекомендуемая индивидуальная программа социального обслуживания граждан пожилого возраста, частично или полностью утратившая способность к самообслуживанию, одиноко проживающих супружеских пар
media -> Пособие пользователя аварийной сигнализацией g 10 A


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница