21953

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ПОРОД. Отчетные инженерно-геологические материалы

Лекция

География, геология и геодезия

Отчетные инженерногеологические материалы. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ПОРОД Главная задача грунтоведения и инженерной геологии заключается в оценке геологической обстановки сопровождающейся прогнозом инженерногеологических процессов и явлений применительно к требованиям различных видов производственной деятельности человека. В случае отрицательного прогноза в комплекс инженерногеологических работ входит выбор наиболее рациональных способов борьбы с неблагоприятными процессами и явлениями. Различают мероприятия двух типов: 1...

Русский

2013-08-04

229.19 KB

15 чел.

Лекция 8. ТЕХНИЧЕСКАЯ  МЕЛИОРАЦИЯ  ПОРОД. Отчетные инженерно-геологические материалы.

1. Предмет и задачи технической мелиорации пород

. Горные породы –объекты технической мелиорации

. Способы мелиорации пород.

1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ  МЕЛИОРАЦИИ ПОРОД

Главная задача грунтоведения и инженерной геологии заключается в оценке геологической обстановки, сопровождающейся прогнозом инженерно-геологических процессов и явлений применительно к требованиям различных видов производственной деятельности человека. В случае отрицательного прогноза в комплекс инженерно-геологических работ входит выбор наиболее рациональных способов борьбы с неблагоприятными процессами и явлениями. Различают мероприятия двух типов: 1) инженерно-строительные (замена слабого грунта надежным, устройство свайных оснований, проектирование сооружения в виде плавающей конструкции, увеличение пространственной жесткости сооружения); 2)инженерно-геологические, базирующиеся на том, что в основе большинства неблагоприятных инженерно-геологических явлений лежат те или иные специфические свойства пород. Основными причинами, вызывающими необходимость мелиорации пород, встречающихся в поверхностной, зоне земной коры, являются: 1) пустотность, трещиноватость и пористость скальных пород и массивов, что повышает их деформируемость, водопроницаемость, растворимость, выветриваемость, а также обусловливает их водоносность и водообильность; 2) недостаточная плотность, значительная обводненность при отсутствии структурного сцепления рыхлых несвязных горных пород, что вызывает значительные II неравномерные осадки, обусловливает фильтрационную неустойчивость и склонность переходить в плывунное состояние и определяет существенные притоки воды к строительным котлованам и подземным сооружениям; 3) высокая пористость и неводостойкость структурных связей лёссовых пород, которые при сравнительно низкой естественной влажности являются основными причинами просадочных явлений и размываемость; 4) повышенное влагосодержание, малая плотность и специфика структурных связей глинистых пород, что обусловливает их малую прочность, низкую несущую способность и деформируемость.

Разработка теории и методов целенаправленного улучшения свойств пород и массивов в соответствии с запросами различных видов строительства и применительно к различным типам пород составляет существо технической мелиорации пород как определенной области современной инженерной геологии. Методы мелиорации пород используются как в качестве самостоятельных мер, так и в комплексе с инженерно-строительными мероприятиями.

Предметом технической мелиорации является изучение изменения состава, состояния и свойств пород в результате применения методов искусственного их улучшения в инженерно-геологических целях. Сюда относится также разработка методов рационального изменения физико-механических и фильтрационных свойств пород. Свойства искусственно полученных грунтов изучают не статически, а с учетом их изменения во времени под влиянием естественных и искусственных факторов.

Главной проблемой технической мелиорации пород является разработка научно обоснованных методов прогнозами регулирования изменений состава, состояния и свойств пород, происходящих в результате их искусственного преобразования в целях предотвращения существующих и потенциально
нежелательных инженерно-геологических процессов.

Основными задачами технической мелиорации являются: изучение и оценка горных пород как объектов искусственного воздействия в целях определения условий и эффективности методов их уплотнения и упрочнения для улучшения физико-механических и фильтрационных свойств; 2) целенаправленный анализ процессов природного диагенеза, катагенеза, метаморфизма и гипергенеза в целях определения геохимически оптимальных условий искусственного воздействия и прогноза характера и направленности процессов, происходящих в искусственных грунтах под влиянием окружающей среды; 3) исследование механизма и кинетики формирования искусственных грунтов в различных литологических, гидродинамических и гидрохимических условиях; 4) изучение инженерно-геологических особенностей искусственных грунтов и прогноз их изменения во времени с учетом изменения физико-химических параметров среды как в пределах массивов мелиорированных пород, так и в примыкающих к ним участках литосферы; 5) разработка приемов инженерно-геологической типизации массивов горных пород в целях оптимизации технологических едем различных видов искусственного воздействия; 6) разработка методов контроля качества закрепления для получения количественной характеристики физико-механических свойств мелиорированных пород и оценки их изменчивости в пространстве и во времени.

  Все существующие методы технической мелиорации объединяются в двакласса: 1) мелиорация пород на месте их естественного залегания; 2) создание грунтовых материалов. В основе такого подразделения лежит ряд принципиальных и технологических отличий, которые обусловливают особенности механизма искусственного преобразования пород и практические возможности соответствующих методов. Методы, входящие в класс 1,  применяются для: а) усиления оснований сооружений; б) увеличения устойчивости склонов, откосов и подземных выработок; в) создания противофильтрационных завес; г) уменьшения водопритоков к горным выработкам. Методы, входящие в класс 2, применяются для: а) устройства оснований дорожных и аэродромных покрытий; б) создания земляных сооружений, устройства грунтовых свай; в) устройства противофильтрационных экранов и стенок (ограждений).

      Работы по технической мелиорации пород осуществляются по специальным проектам, каждый из которых должен получить соответствующее инженерно-геологическое и экономическое обоснование. Проект должен быть обеспечен всеми исходными инженерно-геологическими данными, необходимыми для проектирования объемов закрепляемых пород, технологии мелиорации, расчетов оборудования, расхода материалов и пр. При этом учитывается специфика каждого способа мелиорации и его особые требования к освещению инженерно-геологических условий местности.

II. ГОРНЫЕ  ПОРОДЫ —ОБЪЕКТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ  МЕЛИОРАЦИИ

Применительно к задачам технической мелиорации можно ограничиться наиболее простым подразделением пород с привлечением общепризнанного способа их классифицирования по типу первичных структурных связей.

     1. Породы с жесткими  связями (твердые). В пределах этого класса выделяются две группы: скальные и полускальные

      2. Породы с отсутсвием внутренних связей, или несвязные (раздельнозернистые). Сюда относятся рыхлые  г р у б о о б л о м о ч н ы е  и   песчаные.

     3. Породы со сложными (смешанными) по своей природе связями Они часто характеризуются как породы без жестких связей, мягкие или связные и подразделяются на две группы: лессовые и глинистые.

Одним из решающих факторов оценки скальных  и полускальных пород как объектов технической мелиорации является их трещиноватость и связанная с ней водопроницаемость. В зависимости от степени их характера трещиноватости (геометрия, морфология, генезис массивов и  их гидрогеологических особенностей для решения различных инженерных задач применяются такие способы, как цементация, глинизация, битумизация и замораживание. Кроме того, для достижения, необходимой монолитности массивов полускальных пород применяются способы химического инъекционного закрепления (силикатизация, смолизация).

При оценке песчаных пород в качестве объектов мелиорация наиболее существенное значение имеет их дисперсность, засоленность влагосодержание, плотность, однородность сложения. Мелиорация таких пород осуществляется в целях придания им повышенной плотности, устойчивости, водонепроницаемости и прочности. Указанные изменения достигаются применением осушения, механического уплотнения (трамбование, вибрация, взрывы), силикатизации и смолизация.

Лёссовые породы являются сложным объектом и для прогноза эффективности тех или иных способов их мелиорации необходимо иметь ясное представление об их гранулометрическом и агрегатном составе, влажности, плотности и однородности сложения, а также о структуре и текстуре, водо- и газопроницаемости, емкости обмена, содержании карбонатов и гипса. Улучшение свойств лёссовых пород достигается в зависимости от поставленной задачи либо путем их механического уплотнения (трамбование, вибрация, взрывы), либо с помощью методов силикатизации. В некоторых случаях применяется термическое упрочнение.

Наибольшие трудности связаны с мелиорацией водонасыщенных глинистых пород. Известные особенности этих пород и, в частности, низкая газо- и водопроницаемость, а также исключительно слабая водоотдача существенно осложняют использование большинства известных средств искусственного воздействия. При оценке глинистых пород особое значение приобретает характеристика их электрокинетических диффузионно-осмотических и адсорбционных свойств. Мелиорация таких пород может быть реализована на основе приложения градиента напора и электрического градиента в виде способов: вакуумирование (пылеватые разности), электроосушение и уплотнение; электрохимическое закрепление и электросиликатизация.

III. СПОСОБЫ МЕЛИОРАЦИИ ПОРОД

Все промышленно освоенные способы технической мелиорации пород на месте их естественного залегания объединяются в три группы: обезвоживание (осушение), механическое уплотнение, физико-химическая мелиорация.

I) Обезвоживание пород. Искусственное водопонижение и осушение пород применяют для решения следующих технических задач: 1) защиты поверхностных и подземных выработок от затопления подземными водами; 2) осушения местности, предупреждение заболачивания и подпора грунтовых вод; 3) уплотнения пород в основании зданий и сооружений; 4) предупреждения оползней, оплывания и других деформаций склонов и откосов выработок.

Для решения поставленных задач в зависимости от конкретных гидрогеологических условий используются способы: открытого водоотлива, дренажа, иглофильтровый, вакуумный и электроосмотический. Они применяются самостоятельно или в различных сочетаниях.

Способ открытого водоотлива может быть применен в разнообразных инженерно-геологических условиях и при различной глубине. Под открытым водоотливом понимается откачка воды, проникающей в котлован, траншею или горную выработку с помощью открытых (к которым имеется, непосредственный доступ) насосных установок и станции. Открытый водоотлив ведется, как правило, из специальных зумпфов и водосборников, к которым вода поступает по канавкам и водотокам, каптирующим фильтрационный приток через откосы и дно котлована.

Этот способ не вызывает затруднений при разработке гравийно-галечных, скальных и полускальных пород. В малоустойчивых породах открытый водоотлив часто сопровождается процессами механической суффозии, явлениями оседания поверхности деформацией откосов. В тех случаях, когда эти процессы и явления вредят строительству, применяют другие способы водопонижения.

Дренажи в зависимости от инженерно-геологических условий и строительной ситуации могут иметь место различные конструктивные особенности. Простейшим видом  дренажей являются траншеи, которые в малоустойчивых породах частично заполнены фильтрующим материалом (камнем, щебнем, гравием) Более надежны в эксплуатации трубчатые дренажи, состоящие из трубчатых водотоков и фильтрующей обсыпки. Дренажи в виде подземных выработок (штолен штреков галерей) из-за их значительной стоимости применяются в основном в период эксплуатации сооружений, для стабилизации оползневых массивов, при добыче полезных ископаемых подземным и открытым способами.

Иглофильтровый способ рекомендуется применять в несложных массивах, имеющих коэффициенты фильтрации от 1 до 50 м/сут с использованием специальных установок, позволяющих достигать понижения уровня грунтовых вод одной ступенью на глубину до 4-5 м. Способ заключается в использовании для забора воды из породы часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра —иглофильтров, соединенных общим всасывающим коллектором. Иглофильтры, так же как и дренажи, применяются в виде линейных и контурных систем, которые также могут быть совершенными (доходящими до водоупора) и несовершенными (не доходящими до водоупора).

Вакуумный способ следует применять в породах с коэффициентами фильтрации от 2 до 0,05 м/сут для усиления эффекта водопонижения при малой водопроницаемости, низкой водоотдаче и неоднородном сложении пород. В результате вакуумирования создается дополнительная разность напоров, достигается ускорение осушения и уменьшение высоты остаточного слоя воды; происходит уплотнение грунта под действием фильтрационного давления. Для понижения уровня грунтовых вод до 6—м используются установки вакуумного водопонижения и иглофильтров с обсыпкой. При необходимой глубине понижения уровня грунтовых вод до 10—м рекомендуется использование эжекторных иглофильтров с обсыпкой. При переслаивании водоносных и водоупорных слоев используются установки другого типа, позволяющие достигать понижения уровня грунтовых вод до 20—м.

Электроосмотический способ водопонижения —электроосушение —основан на использовании явления электроосмоса, представляющего собой движение воды в порах грунта в поле постоянного электрического тока от анода к катоду. Этот способ следует применять в слабопроницаемых породах с коэффициентами фильтрации менее 0,05 м/сут. Электроосушение эффективно для незаселенных пород с удельным электрическим сопротивлением более 500 Ом/см при ширине котлована до 40 м. Способ реализуется в виде создания вокруг массива породы электроосмотической завесы, которая приводит заключенную в ней воду в капиллярно-натяженное состояние и позволяет вскрыть котлован насухо. С этой целью по периметру будущего котлована устанавливают два ряда электродов, с внешней стороны иглофильтры (катоды), из которых производят откачку воды, а с внутренней —металлические трубы (аноды). Расстояние между электродами в ряду составляет 0,75—,5 м; расстояние между рядами —,8 м. Глубина погружения иглофильтров должна быть не менее чем на 3 м ниже проектного понижения уровня грунтовых вод.

) Механическое уплотнение пород применяется в промышленном и гражданском строительстве для усиления оснований зданий и сооружений; для предотвращения просадочных явлений; при возведении земляных сооружений (плотин, дамб, насыпей и т. п.); при создании противофильтрационных экранов и ограждающих стенок.

Виброуплотнение применяется для повышения устойчивости  преимущественно песчаных пород. Под влиянием вибрации минеральные частицы песка испытывают колебательные движения, происходит их перемещение и достигается более плотная укладка.

Поверхностное виброуплотнение песков происходит с помощью вибрирующей плиты на глубину до 3 м. Глубинное виброуплотнение (до 20 и более метров) производится при помощи глубинных вибраторов с применением искусственного увлажнения грунта (гидровиброуплотнение). Пески, предварительно уплотненные вибрированием, под штампом сжимаются в 8-10 раз меньше, чем неуплотненные.

Трамбование. Уплотнение породы трамбованием - последовательными ударами —сопровождается выдавливанием газов и воды сближением твердых частиц. В результате этого уменьшаются пористость и влажность породы увеличивается объемная масса, повышается сопротивление сжатию и сдвигу, возрастает несущая  способность.

Поверхностное уплотнение трамбованием широко используется для устранения (частичного или полного) просадочных свойств лёссовых пород Способ применяется в грунтах со степенью влажности менее 70% и производится при оптимальной влажности. Уплотнение осуществляется путем свободного сбрасывания трамбовки массой 3—т с высоты 4—м. Трамбованием создается уплотненный слой грунта толщиной 1,5—,5 м в зависимости от массы трамбовки площади ее рабочей поверхности, высоты сбрасывания, числа ударов, вида грунта, его плотности и влажности.

Уплотнение   энергией   взрыва  (сейсмическое уплотнение). В пробуренные скважины, расположенные по квадратной сетке, опускают цепочку патронов взрывчатого вещества. После взрыва скважины послойно заполняют грунтом и уплотняют трамбованием при оптимальной влажности. Одно из основных условий качественного уплотнения пород взрывами —проведение   взрыва без образования выброса или выпора грунта. Сейсмоуплотнение применяется для уплотнения песчаных и лёссовых пород, в последнем случае часто в сочетании с замачиванием.

Механическое уплотнение массива пород с в а я м и. Все виды свай, погруженные в породу без ее выемки, в какой-то мере оказывают уплотняющее действие на массив породы за счет уменьшения пористости ее вокруг свай на величину, равную суммарному объему тела забитых свай.

Набивные сваи устраивают путем приготовления отверстий в породе и заполнения их более плотным и устойчивым материалом, чем сама порода. В зависимости от состава заполнителя набивные сваи бывают бетонными, железобетонными, песчаными, цементно-песчаными и пр. При помощи набивных свай усиливают рыхлые малопрочные песчаные, торфяно-илистые, глинистые (неустойчивой консистенции) породы в активной зоне оснований сооружений.

Уплотнение    просадочных      грунтов     предварительным замачиванием основывается на их способности самоуплотняться при увлажнении под действием собственного веса. Уплотнение просадочных грунтов от собственного веса происходит с некоторой глубины, на которой напряжения от собственного веса водонасыщенного грунта превышают величину   начального просадочного давления. Поэтому верхние слои массива остаются неуплотненными.

Замачивание производится с поверхности дна котлована глубиной 0,5—,0 м с постоянно поддерживаемым уровнем воды высотой не менее 0,3 м. В отдельных случаях —при значительной толщине просадочного слоя —через пробуренные скважины. Замачивание производится до достижения условной стабилизации просадки, принимаемой менее 1,5 мм в сутки в течение последних пяти дней замачивания.

       3)Физико-химическая мелиорация пород. Способы физико-химической мелиорации (цементация, глинизация, битумизация, силикатизация, смолизация; термическое упрочнение и замораживание) применяются: для усиления оснований фундаментов под существующими зданиями; при вскрытии котлованов; при проходке горных выработок и тоннелей метро; для создания противофильтрационных завес и укрепления оснований гидротехнических сооружений; для увеличения несущей способности свай и опор.

Цементация и глинизация скальных пород представляют собой принудительное (под давлением до 2,0 МПа) внедрение в породу цементных или цементно-глинистых растворов, образующих в течение времени плотный цементный  или  цементно-глинистый  камень,  заполняющий более или менее полно трещины и пустоты. Применяются два типа тампонажных растворов: а) быстрорасслаивающийся с большим водоотделением (цементные суспензии); б)стабильные растворы с небольшим водоотделением (цементно-глинистые, цементно-бентонитовые и т. п.).

  Быстро расслаивающиеся суспензии наиболее эффективны в водонасыщенных породах. Исключением являются пористые полускальные породы, сухие слабосцементированные песчаники и алевролиты. Подобные породы обезвоживают цементные растворы в процессе инъекции, что приводит к ухудшению качества цементации. Стабильные растворы целесообразнее применять в «сухих» породах, где опасное для этого типа растворов разжижение подземными водами не может иметь места.

Качество цементации во многом зависит от давления применяемого при инъекции. Оно должно быть достаточно высоким, чтобы препятствовать преждевременному выпадению частиц цемента в осадок и образованию пробок. Одновременно величины давления инъекции не должны превышать некоторых критических значений с тем, чтобы не вызывать размыва пород по напластованию и недопустимых разрывов пластов за пределами цементируемой области. Оптимальные значения давления инъекции обычно назначаются на основе опытных работ.

Выбор типа тампонажного раствора и эффективность цементации и глинизации скальных массивов зависят от характера трещиноватости (ширина раскрытия трещин, наличие и состав заполнителя и т. п.), скорости движения подземных вод и их химического состава.

Противофильтрационные завесы обычно устраивают из одного-двух (реже более) рядов цементационных скважин с расстоянием между рядами 1—м и расстоянием между скважинами в ряду от 1,5 до 5 м. Площадную противофильтрационную цементацию устраивают обычно в виде сетки скважин, располагаемых в шахматном порядке, из расчета одна скважина на 4—м2. Укрепительную цементацию выполняют в виде сетки скважин из расчета одна скважина на 9—м2  и по месту, из условия подсечки определенных трещин или систем трещин.

Метод горячей битумизации основан на свойстве расплавленного битума резко снижать подвижность при остывании до температуры горных пород. Нагнетание горячего битума производится насосами через скважины с установленными в них специальными ннъекторами, обеспечивающими подогрев битума в стволе скважины. При горячей битумизации используются битумы марок БН-П-У, БН-III и БН-III-У. Температура битума в котле поддерживается на уровне 180—°С. Основная область применения этого способа —гидроизоляция шахтных стволов на соляных  месторождениях.

Силикатизация    пород основана на применении технического
силиката натрия (жидкого стекла), который при взаимодействии с коагулятором
выделяет гель   кремниевой кислоты,  выполняющий роль искусственного цемента.  А) Двухрастворный способ силикатизации применяется для закрепления
песчаных пород с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут и заключается
в поочередном нагнетании на заданную глубину растворов силиката натрия
и хлористого кальция. В результате этого песчаные породы приобретают прочность при одноосном сжатии 1,5—МПа.

Б) Для закрепления песчаных пород с коэффициентом фильтрации от 0,5 до
5 м/сут применяется однорастворный  способ силикатизации. В этом случае
в грунт закачивается один гелеобразующий раствор приготовленный из смеси
силиката натрия с коагулянтом (ортофосфорная, кремнефтористоводородная
кислоты или алюминат натрия). При смешении этих растворов образование геля
кремниевой кислоты происходит в заданное время. Для устранения просадочных
свойств лёссовых пород с коэффициентом фильтрации не менее 0,2 м/сут и емкостью поглощения (в щелочной среде) не менее 10 мг/экв на 100 г сухого грунта
применяется способ, основанный на инъекции только одного раствора силиката
натрия. Способ газовой силикатизации, основанный на последовательной подаче
в поровое пространство растворов жидкого стекла и углекислого газа (при избыточном давлении 0,4—,5 МПа), применяется для закрепления песчаных и пылеватых пород с коэффициентом фильтрации 0,2—м/сут.

Смолизация –способ основан на использовании высокомолекулярных органических соединений типа карбамидных (мочевинноформальдегидных), нагнетаемых в песчаный грунт с коэффициентом фильтрации от 1,5 до 5 м/сут в виде водных растворов с добавкой коагулянтов. Предел прочности на сжатие закрепленных образцов грунта составляет 0,5-5,0 МПа. В качеств коагулянтов применяются соляная пли щавелевая кислоты. При содержании карбонатов от 0,1 до 3% необходима предварительная обработка грунта раствором кислоты 3-5%-ной концентрации.

     Силикатизация и смолизация пород осуществляется путем нагнетания через систему инъекторов (забиваемых в грунт или опускаемых в скважины) соответствующих химических инъекционных растворов. Нагнетание химических растворов производится в однородные по водопроницаемости породы —заходками сверху вниз или снизу вверх, в неоднородных по водопроницаемости массивах слои с большей водопроницаемостью обрабатываются в первую очередь. Предельная величина давления нагнетания определяется проектом на основании опытных работ. Вид, концентрация и рецептура химических растворов определяются в зависимости от инженерно-геологических условий и назначения закрепленного грунта.

Силикатизация и смолизация обычно применяются как способы постоянного закрепления грунтов оснований зданий и сооружений, создания фундаментов из закрепленного грунта и устройства водонепроницаемых завес.

Термическое упрочнение основано на нагнетании раскаленных газов, которые, проникая в поры, обжигают грунт и увеличивают его прочность. Высокотемпературные газы могут быть получены: а) непосредственно в скважине при сжигании в ней жидкого или газообразного топлива; б) вне скважины —путем нагрева сжатого воздуха в специальных прокалочных печах или путем сжигания топлива в различных агрегатах. Термическое упрочнение целесообразнее всего применять в маловлажных лёссовых породах, имеющих достаточную газопроницаемость. Способ применяется в целях упрочнения оснований существующих зданий и сооружений или создания фундаментов из закрепленного грунта. Сжигание топлива производится в специально пробуренных скважинах. Для получения массива упрочненного грунта заданной формы необходимо соблюдение следующих условий: надежная герметизация устья скважины: перемещение фронта горения топлива по длине скважины: поддержание в скважине указанной в проекте температуры. Максимальная температура в скважине должна быть в диапазоне 900—оС.

Среднее удельное давление на поверхность термически закрепленных массивов следует принимать не более 1,0 МПа. Термическое закрепление в просадочных грунтах следует, как правило, производить на всю глубину просадочной толщи. Как исключение допускается устройство массивов не на всю глубину толщи.          Искусственное замораживание пород применяется в сложных гидрогеологических условиях как способ временного укрепления водонасыщенных пород путем создания водонепроницаемого ледогрунтового ограждения с замкнутым контуром при строительстве подземных сооружении и устройстве фундаментов глубокого заложения.

II. ОСНОВНЫЕ  ОТЧЕТНЫЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.     

Носителями инженерно геологической информации, потребляемой в процессах планирования, проектирования, строительства и эксплуатации ПТГ, являются отчетные инженерно-геологические материалы.  К числу главнейших отчетных материалов принадлежат: отчеты об инженерно-геологических исследованиях; инженерно-геологические заключения; карты и разрезы; математические модели распределения компонентов инженерно-геологических условий, модели полей геологических параметров, представляемые в графической или аналитической форме; схемы размещения опытных работ и схемы точек опробования; графики сечения полей геологических параметров   по главным направлениям изменчивости; графики и диаграммы иллюстрирующие взаимосвязи между геологическими параметрами, корреляционные поля и матрицы; графики опытных работ; зарисовки и фотографии.

1. Инженерно-геологические карты, разрезы, модели полей геологических параметров. Геологическая карта —графическая модель литосферы, отображающая ее пространственную структуру и свойства. В зависимости от отображаемых картой структур и свойств литосферы геологические карты различаются по назначению. Карты, на  которых отображены наборы компонентов инженерно-геологических  условий или данные  результата  их инженерно-геологической оценки, называют инженерно-геологическими. По группам масштабов инженерно-геологические карта делят на мелкомасштабные (1:1 000 000 и мельче), среднемасштабные   (1:500 000—:100 000)   и   крупномасштабные   (1: : 50 000 и крупнее). Мелкомасштабные карты используют при планировании народного хозяйства, составлении схем развития и размещения его отраслей. Карты среднего масштаба применяют для составления схем развития и размещения отраслей промышленности, а также для вариантных проработок (выбор варианта трассы линейного сооружения). Карты крупного масштаба используют для решения вопросов проектирования сооружений, вариантных проработок (сравнение вариантов), выделения участков индивидуального и типового проектирования на трассах линейных сооружений, составления генеральных планов городов (поселков), разработки компоновочных решений (масштаб 1 : 5000 и крупнее).

Инженерно-геологические карты делят на карты инженерно-геологических условий и карты инженерно-геологического районирования. Первые отображают свойства геологической среды, которые используются для инженерно-геологической оценки территории, но сама оценка на них в явном виде не представлена. На вторых —территория разделена на части в соответствии с некоторой мерой однородности инженерно-геологических условий или на части, каждой из которых приписана оценка, ранжирующая их по степени благоприятности освоения.

 Карты инженерно-геологических условий разделяются на карты общего назначения и специальные. Карты общего назначения предназначены для оценки геологических условий массового строительства (промышленного и гражданского, дорожного и др.). Они составляются в мелком и среднем масштабах. На них показывают главные компоненты инженерно-геологических условий, от которых зависит оценка территории для массовых видов строительства. Составляют также специальные карты инженерно геологических условий, применительно к какому-либо виду строительства. На них отображают компоненты инженерно-геологических условий, которые оказывают существенное влияние на инженерно-геологическую оценку территории для конкретного вида хозяйственной деятельности. Компоненты инженерно-геологических условий на таких картах «взвешены» по их вкладу в инженерно-геологическую оценку территории в отношении детальности характеристики, точности и доверительной вероятности. Специальные карты инженерно-геологических условий чаще всего составляют в среднем и крупном масштабах. Карты инженерно-геологических условий общего назначения могут составляться по единой, общепринятой методике. В данном случае они являются унифицированными. Специальные карты инженерно-геологических условий, как правило, не являются унифицированными. В зависимости от числа отображаемых на карте компонентов инженерно-геологических условий различают много- и монокомпонентные (частные) карты. Н. В. Коломенский предложил составлять общие унифицированные карты инженерно-геологических условий. Они должны удовлетворять следующим требованиям.

  1.  Содержать данные, позволяющие предсказать, какие инженерно-геологические процессы будут развиваться при освоении территории.
  2.  Карты всех групп масштабов должны составляться по единым принципам и различаться только категориями показываемых на них таксономических единиц.
  3.  Карты одного масштаба должны составляться по единой методике и иметь одну и ту же легенду.
  4.  Условные обозначения геологического строения, тектоники, гидрогеологии должны быть общегеологическими и отвечать обозначениям, принятым в соответствующих науках геологического
    цикла.

5 Карты должны быть по возможности более простыми, с тем чтобы ими мог пользоваться специалист по планированию или проектированию.

На унифицированных картах показывают наиболее общие свойства геологической среды, оказывающие влияние на инженерно-геологическую оценку территории (табл. ).        

Унифицированные инженерно-геологические карты составляют в рамках государственного инженерно-геологического картирования, проводимого, как правило, в комплексе с геологической и гидрогеологической съемками среднего масштаба.

Карты инженерно-геологического районирования делятся на карты общего и специального инженерно-геологического районирования. Карты общего районирования, как правило, мелкомасштабные, составляют с целью разработки схем развития и размещения отраслей народного хозяйства, учитывающих рациональное использование и охрану геологической среды; выявление и  моделирования  иерархически  построенной  пространственной структуры  геологической среды, определяемой отношением компонентов инженерно-геологических условий. Последняя цель общего районирования - научная. Районирование при этом рассматривается как основа (схема) систематического описания инженерно-геологических условий территории. Примером такого описания, опирающегося на общее инженерно-геологическое  районирование,   может служить восьмитомник «Инженерная геология СССР».

Карты специального инженерно-геологического районирования предназначены для специализированной   инженерно-геологической оценки различных частей территории применительно к конкретным видам строительства. В целом, можно отметить взаимосвязь размеров территории с разнообразием хозяйственной деятельности.  Чем больше по площади территория, тем больше различных видов хозяйственной деятельности на ней осуществляется. Вследствие этого общее инженерно-геологическое районирование ведут для крупных территорий, используя для этого мелкомасштабные карты. Карты специального инженерно-геологического районирования могут быть мелко- и среднемасштабными. В соответствии с разработками Т. Трофимова инженерно-геологическое районирование по содержанию разделяют на
генетико-морфологическое и оценочное. Существо первого заключается в выявлении пространственной иерархической структуры геологической среды, обусловленной процессом геологического развития районируемой территории. Оценочное районирование предусматривает оценку сложности инженерно-геологических условий разных частей районируемой
территории на основе некоторых мер, в том числе стоимостных показателей (геолого-экономическое районирование). Генетико-морфологическое районирование может быть
индивидуальным (региональным), типологическим и смешанным Индивидуальное (региональное) районирование основано на использовании для разделения территории индивидуальной, разработанной только для районируемой территории системы таксономических единиц районирования. Типологическое районирование предполагает наличие единой иерархической системы таксономических единиц районирования, которая может быть распространена на любую территорию.  Смешанное - это
районирование с использованием индивидуальных критериев выделении таксономических единиц высшей категории и типологической системы таксонов для выделения единиц, районирования низших категорий И.  Б. Погавым  разработаны принципы общего инженерно-геологического районирования территории СССР. Им предложена иерархическая система таксономических   единиц районирования, предусматривающая последовательное выделение инженерно-геологических регионов  (по структурно-тектоническому признаку), областей разных порядков (по геоморфологическому признаку); районов, подрайонов, участков по особенностям геологического строения, состава пород, гидрогеологических условий. Недостатком схемы И. В. Попова является отсутствие четких критериев выделения таксономических единиц   низших   категорий —районов,   подрайонов,   участков. Нужно заметить,  что несмотря  на  значительные  разработки по проблеме инженерно-геологического районирования, выполненные И. В. Поповым, М. В. Чуриновым, И.  С.  Комаровым, Г. А. Голодковской, В. Т. Трофимовым, проблема  (особенно типологического районирования)   еще далека  от завершения. В последние годы предпринят ряд удачных попыток оценочного инженерно-геологического районирования территории  городов. Составлены карты районирования, на которых выделены территории на основе учета стоимости их инженерной подготовки.

2. Не менее распространенными, чем карты, отчетными документами являются инженерно-геологические разрезы. Инженерно-геологический разрез —графическая модель вертикального сечения литосферы, отображающая ее пространственные структуры и свойства —компоненты инженерно-геологических условий. В отличие от геологического или гидрогеологического разреза инженерно-геологический разрез должен отображать следующие компоненты: геологическое строение, минеральный и гранулометрический состав пород, тектоническое строение и трещиноватость пород, геоморфологическую структуру, гидрогеологическое строение, гидродинамические и химические характеристики подземных вод, проявления экзогенных геологических процессов, показатели свойств грунтов. Разрезы, как и карты, разделяются по масштабам. Глубина разреза определяется глубинностью исследований. Разрезы к карте инженерно-геологических условий ориентируют по  главным направлениям изменчивости. На разрезах показывают те же геологические тела, что и на картах.

На основании данных статистической обработки показателей свойств составляют формализованные инженерно-геологические разрезы, на которых показывают границы зон сферы взаимодействия и выделяют инженерно-геологические элементы. Формализованные инженерно-геологические разрезы следует рассматривать как основу расчетной схемы.

3. Отчетными инженерно-геологическими материалами нередко являются модели полей геологических параметров, представляемые в графической форме (рис. ). Методика моделирования полей   геологических   параметров   (Г. К. Бондариком и Е. Н. Иерусалимской [3]), предусматривает выполнение следующих главнейших операций: 1) формулирование целей моделирования; 2) накопление и отбраковка инженерно-геологической информации; 3) построение экспериментальной основы поля;  4)   перевод сведений с экспериментальной основы в ЭВМ; 5) оценка качества аппроксимации экспериментальной основы; 6) выбор аппроксимирующей функции; 7) построение тренд-поверхности поля моделируемого параметра; 8) построение карты поля и оценка его достоверности.

. Отчеты об инженерно-геологических исследованиях и инженерно-геологические заключения. Различают следующие виды инженерно-геологических отчетов: Отчет об инженерно-геологических изысканиях для проектирования сооружения; Отчет об инженерно-геологической съемке; Отчет о проведении опытных инженерно-геологических (опытно-строительных) работ; Отчет о режимных инженерно-геологических наблюдениях. Содержание отчета об инженерно-геологических исследованиях не унифицировано. Оно существенно зависит от этапа хозяйственной деятельности (чаще всего от стадии проектирования сооружения), т рабочей гипотезы, цели работ и вида строительства. Независимо от этого отчет об инженерно-геологических исследованиях всегда

в явном или неявном виде включает общую и специальную части, инженерно-геологическую записку к проекту сооружения и графические приложения. Общая часть обосновывает геологическую гипотезу о формировании инженерно-геологических условий района строительства (трассы линейного сооружения). Специальная часть представляет собой специализированное, применительно к конкретным проектируемым объектам, описание инженерно-геологических условий территории, границы которой обусловлены инженерной задачей (площадь варианта, строительная площадка, участок трассы).

Инженерно-геологическое заключение, содержит специализированную оценку геологических условий строительства и эксплуатации проектируемого сооружения (точнее ПТГ), прогноз развития и функционирования ПТГ (в части инженерно-геологических процессов) и выводы. Естественно, отчеты о проведении опытных (опытно-строительных) работ и о режиме инженерно-геологических наблюдениях имеют другое содержание. Общая часть отчета включает следующие разделы.

  1.  Введение. Раздел содержит описание инженерной задачи и задачи инженерно-геологических исследований, данные о видах и объемах проведенных инженерно-геологических изысканий, сроках их выполнения, организации работ, составе исполнителей.
  2.  Физико-географический очерк, в котором указывают географическое и административное положение района, рассматривает природные (в том числе геологические) и экономические
    условия, определяющие методику изысканий, их стоимость и сроки проведения работ; морфологический облик, гидрографическую сеть, климатические условия.

3 Геологическая изученность. В разделе в хронологической последовательности рассматривают развитие геологической гипотезы. Отмечается, как изменялись представления о компонентах инженерно-геологических условий района.

  1.  Стратиграфия. В разделе снизу вверх рассматриваются геологический разрез и горные породы. При этом с большей детальностью описываются породы, оказывающие влияние на оценку
    условий строительства или эксплуатации проектируемых сооружений.
  2.  Тектонические условия и история развития района. Рассматривается формирование современного тектонического строения района (и трещиноватости пород) на фоне истории геологического развития. Описание должно позволять воссоздать палеогеографическую и тектоническую обстановку процессов петрогенеза, седиментации материала и его последующего литогенеза (для установления главных направлений изменчивости и формирования предварительных представлений о структуре полей их геологических параметров, о степени их однородности).
  3.  Геоморфологическая структура района. Обсуждаются вопросы формирования современной геоморфологической структуры района на историко-геологическом фоне. Формирование геоморфологического облика района и его рельефа описывается с позиции совместного проявления главнейших эндогенных и экзогенных  геологических   процессов, а также свойств горных пород.

7. Гидрогеологические условия. Описываются отношения водовмещающих пород и относительных водоупоров (гидрогеологическая структура), условия залегания подземных вод и их гидравлическая связь, гидродинамические условия, химический состав и агрессивность. Особое внимание обращается на первый от поверхности горизонт подземных вод и другие водоносные горизонты, которые могут оказать влияние на инженерно-геологическую оценку территории.

   8. Экзогенные геологические процессы. В разделе приводится описание проявлении ЭГП, свойств областей с неустойчивой структурой, условий ЭГП, их интенсивности, внешних и внутренних причин.

   9.Полезные ископаемые. Описываются месторождения полезных ископаемых, в том числе месторождения строительных материалов, которые могут быть использованы при строительстве.
Высказываются соображения о перспективах открытия неизвестных месторождений, о влиянии проектируемой деятельности на условия эксплуатации месторождений.

Специальная часть отчета состоит из таких разделов:

  1.  Введение. В разделе кратко изложены данные о типе и конструкции сооружения, требованиях к геологической среде, предъявляемых при проектировании данного сооружения.
  2.  Методика выполненных работ и обработки полученных материалов. Рассматриваются методы и обосновывается правильность их применения в конкретных условиях. Приводятся расчеты сппинфов. Новые и нестандартные метолы рассматриваются более полно. Детально рассматриваются методы обработки данных, обосновываются геологические и статистические критерии однородности, способы проверки законов распределения, подсчета статистик, выбора статистических критериев. Далее следует специализированное, в масштабе этапа инженерно-геологических изысканий, описание свойств геологической среды –компонентов инженерно-геологических условий. Описание ограничивают территорией и глубиной, предопределенными необходимостью решения инженерной задачи (район, конкурирующий вариант строительная площадка, предполагаемая сфера взаимодействия). Описание включает разделы:
  3.   Геологическое строение. В разделе описывается только та часть геологической среды, которая будет взаимодействовать с сооружением. В ее пределах обосновывается выделение геологических тел (СГК, МГТ-1,-2,3), соответствующих условию решения инженерной задачи.
  4.   Свойства пород и их пространственная изменчивость. Рассматривается применительно к выделенным геологическим телам показатели свойств, с обоснованием статистик; закономерности их пространственной изменчивости на базе анализа структуры полей геологических параметров или их сечений по главным направлениям изменчивости. При необходимости обсуждаются вопросы временной изменчивости геологических параметров.
  5.  Гидрогеологические условия. Обсуждаются для части геологической среды в пределах глубины возможной сферы взаимодействия. Рассматривается гидрогеологическая структура (отношения водовмещающих пород и относительных водоупоров), динамические характеристики (питания, движения, разгрузки подземных вод), химический состав и агрессивность, влияние подземных вод на экзогенные (в том числе и будущие инженерно-
    геологические) процессы.
  6.  Экзогенные геологические процессы. Обсуждаются виды,
    распространение ЭГП, свойства областей с неустойчивой структурой, внешние и внутренние их причины, интенсивность проявления, тенденции развития при осуществлении проектируемой
    (планируемой) деятельности.
  7.  Инженерно-геологическое заключение. Дается инженерно-геологическая оценка изученной области геологической среды и обсуждаются результаты решения инженерно-геологической
    задачи (предложения по наилучшему с инженерно-геологической точки зрения варианту, сравнительный анализ геологических условий строительной площадки и аналогичные им).
  8.  Выводы. Основные выводы по всем разделам отчета (без
    обоснования, которое должны содержать разделы).
  9.  Список материалов, литературных, архивных, фондовых. Составляют в алфавитном порядке. Литературные источники приводят по форме, предусмотренной ГОСТ 7.1—.

Отчет сопровождается графическими приложениями, перечень которых рассмотрен выше.

Отчет об инженерно-геологических исследованиях для обоснования проектов крупных сооружений (промышленных комплексов, гидроузлов и аналогичных) может составляться в нескольких томах. В таких случаях составляют инженерно-геологическую записку к проекту сооружения (объемом до 250 машинописных страниц), в которой приводится описание инженерно-геологических условий мест размещения отдельных сооружений и даются выводы.

Структура отчета об инженерно-геологической съемке среднего масштаба отвечает рассмотрённому построению общей части отчета. После главы «Месторождения полезных ископаемых» помещают главу «Заключение». В ней приводят основные выводы по разделам отчета и предложения по дальнейшему изучению территории. Объем отчета до 300 машинописных страниц. В техническом отчете по результатам инженерно-геологической съемки крупного масштаба в соответствии с СН 225—после главы «Геологическое строение и гидрогеологические условия» помещают разделы: физико-механические свойства грунтов, инженерно-геологические условия (аналог специальной части) и выводы (аналог инженерно-геологического заключения).

По результатам инженерно-геологической рекогносцировки, а также детальной инженерно-геологической разведки составляют инженерно-геологическое заключение, которое должно содержать данные о методике, объемах и сроках проведения работ; сведения о физико-географических и инженерно-геологических условиях обследованной территории, предварительной оценке ЭГП и возможных изменениях структуры и свойств геологической среды при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений; рекомендации по дальнейшим инженерно-геологическим изысканиям. К заключению прилагают графические и табличные материалы.

Заключение по результатам инженерно-геологической разведки содержит описание инженерно-геологических условий предполагаемой сферы взаимодействия (объем до 25 .машинописных страниц) и приложения в виде инженерно-геологических разрезов (в том числе формализованных) по расчетным сечениям сферы взаимодействия, таблиц нормативных и расчетных значений характеристик грунтов и другие графические и табличные материалы. Помимо рассмотренных составляются также инженерно-геологические заключения о причинах деформаций зданий (сооружений) и экспертные инженерно-геологические заключения по проектам крупных сооружений (при расхождении в оценке инженерно-геологических условий). Объем и содержание заключений зависят от их целевого назначения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54556. A compiler system for windows 7.36 MB
  I was working since several years in a compiler environment project. I had written an editor ‘Wedit’ and sold some copies of it to fellow programmers in Paris. But my editor project was stuck: it missed the compiler. Once people bought the compiler with its integrated editor, they wouldn’t think about using any other one. The editor was actually considered as an afterthought. The effort of learning a new editor was considered too big. Besides, the new programming environments were more and more closed.
54557. Отношения собственности и их реализация 18.04 KB
  В системе экономических отношений собственность всегда ассоциируется с определенными вещами, благами, продуктами интеллектуального труда. Но это лишь формы материализации собственности.
54558. Сон – залог здоровья 90 KB
  Задачи: расширить представление о сне; проделать опыты и упражнения, показывающие влияние сна на здоровье человека; сделать выводы, предложить здоровые нормы поведения перед сном; воспитывать потребность в здоровом образе жизни.
54559. Сущность, место и роль государственной собственности 18.58 KB
  Собственность относится к числу наиболее важных и сложных проблем экономики, и экономической теории. История экономической жизни общества в периоды повышенной социальной активности ведет, как правило, к перераспределению объектов и прав собственности.
54560. Основные черты рыночной экономики. Функции рынка 19.07 KB
  Современная экономика всех развитых государств носит рыночный характер, это объясняется тем, что рыночная экономика оказалась наиболее эффективной и гибкой для решения основных экономических проблем.
54561. Основні методи доведення нерівностей 255.5 KB
  Мета: освітня: систематизувати та відкоригувати вміння та навички доводити нерівності різними методами: використання означення нерівності доведення від супротивного використання відомої нерівності виділення квадрата двочлена застосування ключових нерівностей; перевірити та встановити рівень оволодіння учнями способів доведення нерівностей вміння та навички у нестандартних ситуаціях творчість учнів у завданнях найвищого рівня завданнях олімпіадного характеру; повторити глибоко осмислити навчальний матеріал з метою формування...
54562. Розробка уроків (пар) алгебри для 9-го класу з теми «Нерівності» 865 KB
  Разом з розв’язаними вправами вправами для розв’язування біля дошки приклади для самостійного розв’язку учнями роботою з картками домашніми завданнями завданнями для повторення матеріалу за попередні класи та теми все це є єдиним цілим для вчителя який візьме дану розробку і буде спиратися на неї як на свій власний конспект. Включення ж до теми методу інтервалів є логічним кроком при розгляді теорії нерівностей адже він просто губиться при подальшому викладанні і при нагоді може слугувати методом розв’язування квадратичних...
54563. Розвязування квадратичних нерівностей 231 KB
  Мета уроку: Формувати вміння та навички з розвязування Квадратичних нерівностей; розвивати логічне мислення, мову учнів; виховувати цікавість до математики, культуру математичних записів. Тип уроку: урок формування вмінь і навичок. Обладнання: компютера, таблиці.
54564. Лінійні нерівності з однією змінною 51.5 KB
  Мета уроку: систематизувати і узагальнити знання учнів по темі продовжити формувати практичні навики по розвязуванню нерівностей; на прикладах показати учням застосування нерівностей до практичних задач; стежити за дотриманням учнями графічної культури; розвивати математичну мову логічне мислення; вчити учнів працювати з підручником. Що називається розв`язком нерівності Що означає розв’язати нерівність 4. Сформулювати властивості які використовуються при розв’язуванні нерівностей. Ті учні які під час попередньої...