Оценка геологических условий района строительства

Министерство образования и науки РФ

 

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования по образованию

ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет

 

Институт Гидротехнического и энергетического строительства (ИГЭС)

Кафедра Инженерной геологии и экологии(ИГГЭ)

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)

По дисциплине

«Инженерная геология и геомеханика»

Тема: «Оценка геологических условий района строительства»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент                       Бидяк А.А. ИГЭС-II-12

(институт, курс группа)

 

Руководитель проекта                 Кашперюк П.И.

 

К защите                                        ______________________

 

Проект защищен оценкой            ______________________

 

Председатель комиссии               ______________________

 

Члена комиссии:                           ______________________

 

                                       

 

Москва 2013

Содержание:

 

 

Введение

Настоящая работа выполнена в соответствии с заданием, полученным на практических занятиях, основанном на учебной геологической карте, материалах изысканий (по буровым скважинам), приведенных в задании, таблицам и приложениям учебных пособий.

Целью настоящей работы является построение инженерно-геологического разреза по материалам задания, изучение инженерно-геологических условий застраиваемой территории и выбор места для строительства конкретного сооружения. 
В результате выполнены следующие виды работ: 
- построен инженерно-геологический разрез по карте №2 по линии VII-VII; 
- выделено 14 инженерно-геологических элементов (ИГЭ); 
- изучены основные инженерно-геологические свойства грунтов, слагающих территорию; 
- установлены типы подземных вод по условиям залегания, характер распространения, глубина залегания и мощность водоносных горизонтов; 
- выявлены участки развития опасных геологических процессов и установлены причины, вызывающие их; 
- даны оценки инженерно-геологических и гидрогеологических условий территории; 
- проведено инженерно-геологическое районирование территории и выбран наиболее перспективный участок для строительства.

 

Рельеф территории

Общая оценка рельефа: данный рельеф можно отнести к равнинно-холмистому (абсолютные отметки у скважин:195,179,130,130,130,120,130,130,172). На разрезе присутствуют 5 геологических границы, ни одна из которых не совпадает с горизонталями. Разрез проходит через речную долину. Река течет с севера на восток. Абсолютная отметка уреза воды 115 м. Ширина русла реки на данном разрезе равняется 15м., а глубина 9 м. На территории имеются следующие геоморфологические элементы: пойма, первая надпойменная терраса, склон коренного берега с оползневым телом, водораздельная поверхность.

1. Пойма является симметричной, она представлена аллювиальными отложениями. Относится к аккумулятивному типу. Поверхность поймы ровная, сильно наклонена к реке. Абсолютные отметки варьируют от 115 до 120 м. Ширина поймы в среднем равняется 100 м.

2. Первая надпойменная терраса также представлена аллювиальными отложениями и является симметричной. По типу является цокольной. Ее поверхность абсолютно ровная, плоская. Абсолютные отметки варьируют от 129 до 130 м. Ее ширина справа от реки равняется 280 м., а слева 390 м.

3. Правый и левый склоны коренного берега. Абсолютные отметки поверхности правого склона изменяются от 130 до 172 м., сама поверхность ровная и сильно наклонена к руслу реки, ее максимальный уклон 22,8°. Поверхность правого склона находится под массивным слоем оползневых отложений.

4. Оползень представлен делювиально-пролювиальными отложениями. Поверхность неровная, холмистая, местами имеет большие уклоны. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 135 до 195 м., при максимальном уклоне 23,9°.

5. Водораздельная поверхность правого берега ровная, плоская, имеет маленький уклон к реке. Абсолютные отметки изменяются от 172 до 174 метров. На данном разрезе ширина составляет 180 м.

Геологическое строение территории

Данный участок представлен разными по возрасту и генезису породами. Наиболее древними являются отложения палеозойской эры нижнего пермского периода (P1). Эти отложения представлены снизу вверх слоями:

- доломит серый , плотный с редкими прослоями известняка. Мощность слоя не установлена, но превышает 18 м.

- известняк серый, трещиноватый, кварцевый с редкими прослойками глины, плотной. Мощность слоя варьирует от 13 до 30 м. Этот слой разделен поймой реки.

  Кровля пермского (P1) слоя неровная за счет размыва, с понижениями и возвышениями. Кровля находится на отметке 80-97 м. Подошва неустановлена. Характер залегания – горизонтальный.

Далее у нас представлены отложения мезозойской эры нижнего мелового периода (K1). Они расположены по обе стороны бывшей поймы. Отложения представлены следующими породами:

- песчаник светло-серый, мелко-зернистый, на кремнистом цементе, плотный. Мощность варьирует от 4 до 49 м.

- мергель  светло-серый, плотный с редкими  прослоями глины. Он является  прослоем в песчанике светло-сером. Мощность равна 5-7 м. Мергель залегает моноклиально.

Кровля отложений мелового периода (K1), которая представлена песчаником светло-серым, находится на отметке 100-140 м., а подошва 80-97 м.

Выше залегают отложения кайнозойской эры нижнего и верхнего неогенового периода (N1;N2). Нижний неогеновый период (N1) представлен снизу вверх следующими породами:

- песок серый, кварцевый, мелкий плотный. Мощность равна 18 м.

- конгломерат  серовато-бурый, глинисто-известковистый. Мощность слоя составляет 12 м. Конгломерат заключен между двумя разными по мощности слоями песка серого. Мощность первого слоя песка равна 18 м., а второго 7 м.

Перечисленный выше слои образовались в результате деятельности реки и залегают в пределах старых пойм реки.

- гравелит серый, глинистый, с прослоями песчаника на глинистом цементе. Этот слой залегает горизонтально. Его мощность в среднем равняется 13 м. Он расположен под левым и правым берегом. Характер залегания – горизонтальный.

- глина серая, твердая. Слой залегает моноклиально. Мощность равняется 10 м. Слой расположен под левым берегом. Кровля слоя ровная, под левым берегом немного наклонена к руслу реки и имеет абсолютную отметку 113-150 м. под левым берегом, а под правым 145 м. Подошва находится на отметке 100-140 м. под левым берегом, а под правым 115 м.

Коренной берег состоит из пород верхнего неогенового периода (N2). Этот период представлен снизу вверх следующими породами:

- глина серая тугопластичная, с прослойками опоки и трепела. Мощность слоя под правым берегом равна 17 м., а под левым 9 м.

- песок желтый, средней крупности, кварцевый, плотный  с прослоями слабоцементированного  песчаника. Этот слой выходит на поверхность. Мощность слоя справа равна 10 м., а слева 36 м. Характер залегания пород верхнего неогенового периода справа и слева – горизонтальный. Подошва находися на отметке 145-150 м., а кровля 172 м.

 

Самыми молодыми являются породы кайнозойской эры четвертичного периода (Q).

Среди четвертичных пород самыми старыми является:

- галечник  и щебень. Мощность варьирует от 4 до 9 м.

- песок, серовато-желтый, кварцевый, средней крупности, плотный, с мощностью 7 м.

- лессовидный  суглинок, серовато-желтый, твердой  консистенции. Мощность равна 10 м.

Характер залегания – горизонтальный. Эти породы лежат по обе стороны русла реки, в пределах первой надпойменной террасы. Подошва находится на отметке 113 м., а кровля 130 м.

В пределах современной поймы залегают аллювиальные отложения, представленные песком желтым, мелким, кварцевым с редкими прослоями глины, рыхлый. Мощность равна 7 м. Кровля с абсолютной отметкой 115-120 м., а подошва 108 м.

Самими молодыми являются делювиально-пролювиальные отложения. Их максимальная мощность составляет 46 м. Кровля неровная, находится на отметке 135-195 м. Подошва с наименьшей абсолютной отметкой 133 м.

 

История геологического развития

Исходя из данных стратиграфической колонки, составим эпейрогеническую кривую. Каждый временной перерыв в осадконакоплении соответствует поднятию территории в результате тектонических процессов и превращает её в сушу (отсутствие осадконакоплений, разрушение Г.П.). Осадки накапливались, когда изучаемая территория была дном моря.

История геологического строения данного участка местности начинается с отложений пермского периода, т.к. отложения этого периода - доломит серый, плотный с редкими прослоями известняка, следовательно, в пермский период данная местность была дном моря. Отсутствие отложений в триасовый и юрский периоды свидетельствует о том, что изучаемая территория становится сушей. В результате тектонических процессов в мезозойскую эру в меловой  период земная кора оказалась дном моря, в результате чего образовался мергель светло-серый, с редкими прослойками глины. В палеогеновый период изучаемая территория становиться сушей. В неогеновый период кайнозойской эры земная кора оказалась дном моря, в результате чего образовались песчаник желтый, мелкозернистый и песок серый, кварцеватый, мелкий, плотный. В четвертичный период на коренных породах образовался слой  aQ3. Формирование современного рельефа связано с деятельностью реки.

 

 

Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия данного геологического участка представлены напорными межпластовыми водами, безнапорными грунтовыми водами. В исследуемом разрезе имеются напорные и безнапорные воды. Безнапорные грунтовые воды залегают на левом и правом берегах реки.

1.Первый от водораздельной поверхности водоносный горизонт расположен на правом берегу реки, был обнаружен на глубине 5 м. Он представлен безнапорными грунтовыми водами. Водовмещающим грунтом является верхненеогеновый песок желтый, средней крупности, кварцевый, плотный с прослоями слабоцементированного песчаника. Областью разгрузки является склон правого коренного берега. Нижним водоупором является верхненеогеновая глина серая тугопластичная, с прослойками опоки и трепела. Питание горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, областью разгрузки является коренной берег. Мощность 5 метров. По химическому составу вода хлоридно-магниевая, пресная и не агрессивная к бетону на портландцементе. Формула Курлова имеет вид:

 

2.Следующий водоносный горизонт также является первым, только от поверхности поймы. Глубина появления варьирует от 13 до 40 м. Он представлен безнапорными межпластовыми водами, которые переходят в грунтовые. Водовмещающими грунтами являются: верхненеогеновый песок желтый, средней крупности, кварцевый, плотный с прослоями слабоцементированного песчаника; современные делювиально-пролювиальные оползневые отложения; современные верхне- и среднечетвертичные аллювиальные отложения (галечник и щебень; лессовидный суглинок, серовато-желтый твердой консистенции; песок желтый, мелкий, с редкими прослоями глины, рыхлый; нижненеогеновый песок серый, кварцевый, мелкий, плотный. Верхним водоупором является – нижний водоупор для первого вод. гор., а нижним является нижненеогеновый гравелит серый, глинистый с прослоями песчаника на глинистом цементе. Нижним водоупором являются: верхненеогеновая глина тугопластичная, с прослойками опоки и трепела; нижненеогеновая глина твердая; нижненеогеновый гравелит серый, глинистый, с прослоями песчаника на глинистом цементе; нижнемеловый мергель светло-серый, плотный, с редкими прослоями глины. Мощность водоносного горизонта на левом берегу от 3 до 25 метров, на правом от 3 до 4 метров. Питание горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, областью разгрузки является река. Вода хлоридно-сульфатно-магниевая, пресная и не агрессивна к бетону на портландцементе.

 

3.Этот водоносный горизонт является последним. Он межпластовый напорный, расположен по всей длине разреза. Глубина появления колеблется от 33 до 129 м., а уровень установления от 2 до 60 м. Водовмещающими грунтами являются: нижненеогеновый песок серый, кварцевый, мелкий, плотный и нижнепермский известняк серый, трещиноватый, кварцевый с редкими прослойками глины, плотной. Верхними водоупорами являются: нижнемеловый мергель светло-серый, плотный, с редкими прослоями глины; нижнемеловый песчаник светло-серый, мелко-зернистый, на кремнистом цементе, плотный; нижнепермский доломит серый, плотный с редкими прослоями известняка; нижненеогеновый конгломерат серовато-бурый, глинисто-известковистый. Нижним водоупором является нижнепермский доломит серый, плотный с редкими прослоями известняка. Область разгрузки, питания неизвестна. Мощность от 12 до 30 метров. Вода сульфатно-кальциево-магниевая, пресная и не агрессивна к бетону на портландцементе. Формула Курлова имеет вид:

 

 

Геологические процессы и явления

На данной территории прослеживаются такие геологические процессы как: речная эрозия, суффозия, оползни, карст, просадка.

1. Геологическое строение речных долин имеет важное значение при инженерно-геологической их оценке в строительных целях. На данной территории присутствует речная эрозия. Происходит размыв правого берега и аккумуляция левого. С боковой эрозией борются укреплением берегов с регулированием течения реки. Способы укрепления подводной и надводной части берега различны. Подводную часть берега ниже меженного горизонта укрепляют каменной наброской и фашинными тюфяками, загруженными камнем; надводная часть крепится бетонными армированными плитами, подпорными стенками, камнем в плетневых клетках. Неблагоприятно сказываются паводки на пойму реки. Сооружения и берега долины необходимо защищать земляными дамбами, отсыпкой камня и другими способами, позволяющими нейтрализовать эрозионную силу паводковых вод.

2. Так как пески правого склона коренного берега неоднородны, к тому же учитывая направление фильтрационного потока первого и второго от поверхности водоносных горизонтов можно предположить что в данной области может начаться суффозионный процесс. Суффозия может привести к возникновению оползней, что и случилось с левым склоном коренного берега. Для того что бы предотвратить это - необходимо в местах предположительного возникновения суффозионного процесса поставить противофильтрационный экран.

3. На данной территории наблюдаются оползни. Происходит разрушение коренного берега. Оползни возникают из-за ослаблении прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами. Для того, чтобы предотвратить оползневой процесс необходимо осушить воду, в данном случае надо поставить вертикальный дренаж на границе оползневых отложений и верхненеогенового песка, который достанет до нижнего водоупора.

4. Карстовый процесс поразил известняк серый, трещиноватый, кварцевый с редкими прослоями глины, плотной. При существующем геологическом строении, а так же наличие в кровле известняков мощного слоя водонепроницаемых меловых и неогеновых пород свидетельствует о безопасности территории в отношении строительства. 

5. Можно спрогнозировать еще один важный геологический процесс – просадка (основное свойство многих лессовых грунтов). При просадке происходит уплотнение грунта по вертикали. Далее здания и сооружения претерпевают деформации. Они являются достаточно устойчивым основанием в состоянии природной влажности и ненарушенной структуры. Однако возможность появления просадки при замачивании, требует обязательного осуществления различного рода мероприятий по борьбе с просадкой.

Профилактические меры: грунт уплотняется трамбовками; устраивают грунтовые подушки из непросадочных или уплотнённых грунтов; увеличивают глубину заложения фундамента до отметки ниже просадочных грунтов; устанавливают по периметру фундамента буронабивные сваи – свайный фундамент.

Выбор участка для строительства сооружения

На исследуемой территории я выделил инженерно-геологический участок, благоприятный для строительства плотины, отталкиваясь от анализа рельефа, геологического строения, гидрогеологических условий, физико-механических свойств, слагающих территорию грунтов, геологических процессов.

Возводить плотину лучше всего в пределах пойма реки. Этот район находится в области 52 скважины. Пойма реки симметрична и включает в себя песок желтый, мелкий, кварцевый, с редкими прослоями глины, рыхлый. Уклон поверхность поймы в сторону русла составляет 20°. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 115 до 120 м. В толще грунтов основания до глубины 30 м. залегают следующие ИГЭ: ИГЭ-2, ИГЭ-10, ИГЭ-11, ИГЭ-12.

В пределах района можно выделить только один водоносный горизонт, глубина появления варьирует от 13 до 30 м. Он представлен безнапорными грунтовыми водами. Областью разгрузки является река.

На участке строительства наблюдается негативный геологический процесс – русловая эрозия (борьба с ней была описана ранее).

 Плотина будет построена с расчетом на то, что УВБ установится на отметке 125 м. Такая отметка УВБ наиболее приемлема на данной территории, т.к. основание под строительство плотины не является скальной породой если УВБ поднять еще выше, то это может отразиться на устойчивости плотины. Пойма и терраса сложены фильтрующими грунтами (песками, разной крупности, гравия и галечника), в связи с этим необходимо: устройство массивного бетонного фундамента; поставить вертикальный шпунт до непроницаемых пород под телом плотины (шпунт предотвратит просачивание в грунтах под телом плотины); вдоль берегов поставить вертикальный дренаж, для перехвата потока грунтовой воды в аллювиальных отложениях; обезопасить сооружения от просадки лессовидных суглинков, во избежание этого нужно провести противопросадочные мероприятия: грунт уплотняется трамбовками; устраивают грунтовые подушки из непросадочных или уплотнённых грунтов.