Строительные свойства ледниковых отложений

     При инженерно-геологической съемке на изучаемой территории выделяют, изучают и прослеживают породы, условия залегания их, рельеф, подземные воды, геологические и инженерно-геологические процессы и изображают их на инженерно-геологической карте.

     Важно уяснить, что состав и объем инженерно-геологических исследований зависит от сложности инженерно-геологических условий, стадии проектирования, степени изученности района и других факторов.

     Следует обратить внимание на значительную сложность инженерно-геологических исследований в районах развития карста, оползней, погребенных долин, где все изыскания проводятся на более значительную глубину, чем при исследованиях в районах с более благоприятными инженерно-геологическими условиями. 

4. Лабораторные методы  определения деформационных  и прочностных  свойств грунтов. 

      Прочность грунтов оценивается максимальной нагрузкой, приложенной к нему в момент разрушения (потери сплошности). Эта характеристика называется пределом прочности R_c МПа, или временным сопротивлением сжатию.

      На  прочность грунтов влияют:

• минеральный состав
• характер структурных связей
• трещиноватость
• степень выветрелости
• степень размягчаемости в воде и др.

Для нескальных грунтов другой важной характеристикой прочности является сопротивление сдвигу. Определение этого показателя необходимо для расчета устойчивости оснований, т.е. несущей способности, а также для оценки устойчивости грунтов в откосах строительных котлованов, расчета давления грунта на подпорные стены и т.д.

      Деформационные  свойства характеризуют поведение грунтов под нагрузками, не превышающими критические и не приводящими к разрушению. Деформируемость грунтов зависит, как от сопротивляемости и податливости структурных связей, пористости, так и от способности деформироваться слагающих их материалов. Деформационные свойства грунтов оцениваются модулем деформации Е, МПа.

      Грунты  определяют устойчивость возводимых на них зданий и сооружений, поэтому необходимо правильно определять характеристики, которые обуславливают прочность и устойчивость грунтов при их взаимодействии со строительными объектами.

      Образца грунтов для лабораторных исследований отбираются по слоям грунтов в шурфах в буровых скважинах, которые располагают на строительных площадках.

        В лабораторию образцы грунтов  доставляют в виде монолитов  или рыхлых проб. Монолиты –  это образцы грунтов с ненарушенной структурой. Такие монолиты отбираются в скальных и связных (пылевато-глинистых) грунтах. Размеры монолитов должны быть не меньше установленных норм. Так, для определения сжимаемости грунта, пробы, отбираемые в шурфах, должны иметь размеры 20×20×20 см. в монолитах пылевато-глинистых грунтов при этом должна быть сохранена природная влажность. Это достигается созданием на их поверхности водонепроницаемой парафиновой или восковой оболочки. В рыхлых грунтах (песок, гравий) образцы отбираются в виде проб определенной массы. Так, для проведения гранулометрического анализа песка необходимо иметь пробу не менее 0,5 кг.

      В лабораторных условия можно определять все физико-механические свойства. Каждая характеристика этих свойств  определяется согласно ГОСТу, например, природная влажность и плотность грунта – ГОСТ 5180-84, предел прочности – ГОСТ 17245-79, гранулометрический (зерновой) и микроагрегатный состав – ГОТ 12536-79 и т.д.

      Лабораторные  исследования на сегодня остаются основным видом определения физико-механических свойств грунтов. Ряд характеристик, например, природная влажность, плотность частиц грунта и некоторые другие определяются только в лабораторных условиях и с достаточно высокой точностью. В тоже время лабораторные исследования грунтов имеют свои недостатки:

• они довольно трудоемки и требуют больших затрат времени;
• результаты отдельных анализов, например, определение модуля общей деформации, не дает достаточно точных результатов,  что бывает связано с неправильным отбором монолитов, неправильным их хранением, низкой квалификацией исполнителя анализа;
• определения свойств массива грунта по результатам анализов небольшого количества образцов не позволяют получать верное представление о его свойствах в целом.

Это связано с тем, что однотипные грунты, даже в пределах одного массива, все же имеют известные различия в своих свойствах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Структура, текстура, вещественный состав  химических и биохимических  осадочных пород. 

      Горные  породы представляют собой природные  минеральные агрегаты, которые «рождаются»  в земной коре.

      По  своему происхождению их делят на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. В земной коре магматические и метаморфические породы занимают 95% от общей ее массы. Осадочные породы располагаются непосредственно на поверхности Земли, покрывая собой в большинстве случаев магматические и метаморфические породы.

      Осадочные горные породы. Любая находящаяся на земной поверхности порода подвергается выветриванию, т.е. разрушительному воздействию воды, колебаний температур и т.д. в результате даже самые массивные, прочные магматические породы постепенно разрушаются, образуя обломки разных размеров и распадаясь до мельчайших частиц.

      Продукты  разрушения переносятся ветром, водой  и на определенном этапе переноса отлагаются, образуя рыхлые скопления  или осадки. Накопление происходит на дне рек, морей, океанов и на поверхности суши. Из рыхлых скоплений (осадков) с течением времени формируются различные осадочные породы.

      Осадочные породы слагают самые верхние  слои земной коры, покрывая своеобразным чехлом породы магматического и метаморфического происхождения. Несмотря на то, что осадочные породы составляют всего 5% земной коры, земная поверхность на 75% своей площади покрыта именно этими породами, в связи с чем строительство и производится в основном на осадочных породах. Инженерная геология этим породам уделяет наибольшее внимание.

      Осадочные породы принято подразделять на три  основные группы:

1) обломочные;

2) химического  происхождения (хемогенные);

3) органогенные, возникшие в результате жизнедеятельности  организмов.

Это деление  несколько условно, так как многие породы имеют смешанное происхождение, например, отдельные известняки содержат в своем составе материал органогенного , химического и обломочного характера.

      Хемогенные  породы образуются в результате выпадения их водных растворов химических осадков. Такой процесс происходит в водах морей, континентальных усыхающих бассейнов, соленых источниках и т.д. к таким породам относятся различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др. общей для этих пород особенностью является их растворимость в воде, трещиноватость.

      Наиболее  распространенными породами являются известняки, которые по своему происхождению  могут быть также обломочными, органогенными.

      Органогенные (биохемогенные) породы образуются в результате накопления и преобразования остатков животного мира и растений, отличаются значительной пористостью, многие растворяются в воде, обладают большой сжимаемостью. К органогенным породам относятся известняк-ракушечник, диатомит. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Приток напорных  вод в совершенный  колодец. 

  Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных вод. Науку о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движение, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами называют гидрогеологией.

      Классификаций подземных вод существует несколько, но главных из них две. Подземные  воды подразделяют: по характеру их использования и по условиям залегания  в земной коре. В число первых входят хозяйственно-питьевые воды, технические, промышленные, минеральные, термальные. Ко вторым относят: верховодки, грунтовые и межпластовые воды, а также воды трещин, карста, вечной мерзлоты. В инженерно-геологических целях подземные воды целесообразно классифицировать по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные.

      Межпластовые  напорные воды. Эти воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бываю ненапорными и напорными (артезианскими).

      Межпластовые  ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально  залегающими водоносными слоями, заполненными водой полностью или частично.

      Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных слоев в виде синклиналей  и моноклиналей. Площадь распространения  напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

      Приток  напорных вод к  водозаборным сооружениям. Водозаборы – это сооружения, с помощью которых происходит захват (забор) подземных вод для водоснабжения, отвод их с территории строительства или просто в целях понижения уровней грунтовых вод. Существуют различные типы подземных водозаборных сооружений: вертикальные, горизонтальные, лучевые.

      К вертикальным водозаборам относят  буровые скважины и шахтовые колодцы, к горизонтальным – траншеи, галереи, штольни, к лучевым – водосборные  колодцы с водоприемными лучами-фильтрами. Тип сооружения для забора подземной воды выбирают на основе технико-экономического расчета, исходя из глубины залегания водоносного слоя, его мощности, литологического состава водоносных пород и намечаемой производительности водозабора.

      Водозаборы, состоящие из одной скважины, колодца  и т.д., называют одиночными, а из нескольких – групповыми.

      Водозаборные  сооружения, вскрывающие водоносный горизонт на полную его мощность, являются совершенными, а не на полную – несовершенными.

      Отвод грунтовых вод со строительных площадок или снижение их уровней может производиться временно, только на период производства строительных работ или практически на весь период эксплуатации объекта. Временный отвод воды (или снижение уровня) называют строительным водозабором, а во втором случае – дренажами.

      Водозаборные  колодцы. Колодцы и траншеи, дно которых достигает водоупоров, называют совершенными; если дно располагается выше водоупора, то несовершенными. Уровень воды в колодце до откачки называют статическим, а уровень, пониженный в процессе откачки, - динамическим.

      Если  из колодца вода не откачивается, то ее уровень находится в одном  положении с поверхностью грунтового потока. При откачке воды возникает  депрессионная воронка, уровень воды в колодце понижается. Производительность колодца определяется величиной дебита. Под дебитом колодца понимают то количество воды, которое он может дать за единицу времени. При откачке воды в количестве большем, чем величина дебита, т.е. больше того, что притекает к колодцу из водоносного слоя в единицу времени, уровень резко понижается. На некоторое время колодец может остаться без воды.

Приток  воды (дебит) к совершенному колодцу  определяют по формуле 

Q = πk_ф[H²-h²)/lnR-lnr] 

где r – радиус колодца, м.

в несовершенный  колодец вода поступает через его стенки и дно. Это усложняет расчет притока. Дебит таких колодцев меньше дебита совершенных колодцев. При откачке вода поступает в колодец только из части водоносного слоя, которую называют активной зоной Н₀ . Глубину активной зоны принимают ⁴/₃ высоты столба воды в колодце до откачки. Эти положение позволяют для несовершенного колодца расход рассчитывать по формуле Дюпюи, в интерпритации Паркера: 

Q = 1,36k_ф[H²-h²)/lnR-lnr] 

      Колодец отдает воду в объеме своего максимального  дебита лишь в том случае, если соседние колодцы будут расположены от него на расстоянии не менее двух радиусов влияния.