Оценка инженерно – геологических условий на участке строительства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение СГГА

Реферат

Оценка инженерно – геологических условий

на участке строительства.

                                                                                         Выполнил:

                                                                                              Лукьянов А.Л.

                                                                                            Ст. гр. ПГ-42

                                                                                          Проверил:

                                                                                               Сучков. И.О.

Новосибирск 2010

Содержание

1. Роль инженерно – геологических изысканий для проектирования и строительства инженерных сооружений.

2. Описание горных пород, изображенных на разрезах (состав пород, генезис, структура, несущая способность).

3. Характер залегания пород, вида дислокаций, формы проявления неблагоприятных физико – геологических процессов и явлений.

4. Гидрологические условия участка.

5. Оценка инженерно – геологических условий участка.

6. Ожидаемые деформации сооружений. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений и земной поверхности.

1. Роль инженерно – геологических изысканий для проектирования и строительства инженерных сооружений.

Возводимое сооружение должно быть прочным, устойчивым, должна обеспечиваться его долговременная безаварийная эксплуатация. Чтобы выполнить эти требования, необходим всесторонний учет природных условий на месте будущего строительства. Кроме того, глубокое изучение местных условий способствует сокращению сроков и стоимости строительства.

Вопросами изучения местных условий занимается несколько инженерных дисциплин; значительная роль отводится инженерной геологии, являющейся прикладной наукой. Инженерная геология изучает горные породы и геологические процессы в связи с инженерной деятельностью человека – строительством инженерных сооружений.

Уровень современной строительной техники весьма высок и строительство сооружений практически возможно в любых инженерно – геологических условиях. Однако для преодоления неблагоприятных условий необходимо их глубокое изучение. Недостаточное изучение инженерно – геологических условий, а иногда игнорирование их при проектировании и строительстве приводит к авариям и полному разрушению сооружений.

В ходе инженерно – геологических изысканий и при последующем составлении заключения необходимо получить четкое представление о геологическом строении местности и, в частности, о стратиграфии, технике, литологии и физико – геологических явлениях изучаемой местности.

Знание стратификации позволяет геологу выяснить генезис и историю образования слоев и характер залегания, целесообразно назначить места закладки геологических выработок и в итоге дать правильную оценку пород как основания сооружения.

Изучение тектоники горных пород позволяет получить важные сведения о разрывных нарушениях (сбросах, сдвигах), весьма опасных для большинства сооружений.

Минеральный состав породы, ее структура и другие литологические особенности в большей степени определяют строительные свойства породы, поэтому являются очень важной характеристикой, в какой-то мере предопределяющей качество основания и степень устойчивости сооружения.

2. Описание горных пород, изображенных на разрезах (состав пород, генезис, структура, несущая способность).

Песок

Песок применяют для растворов и бетонов, т.к он не вступая в реакцию ни с вяжущим, ни с водой, образует скелет и уменьшает усадку растворов и бетонов при их отвердении. 

Природный песок — мелкая смесь зерен различных минералов размером от 0,15 до 5 мм, образованная при разрушении твердых горных пород.

Пески по видам залегания бывают горные (овражные), речные, морские и дюнные. Для кладочных растворов и бетонов лучше всего подходят горные и речные пески с небольшим количеством илистых и глинистых примесей.

По крупности зерен пески различают крупные (размер частиц от 2 до 5 мм), средние (от 0,5 до 2 мм) и мелкие (менее 0,5 мм). 
Предельный размер зерен песка в растворах ограничивают: 
для кирпичной и блочной кладки — не более 2,5 мм; 
для бутовой кладки и заделки стыков сборных конструкций — не более 5 мм.

Песок с речного карьера пригоден для применения в качестве заполнителя тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых и силикатных бетонов, строительных растворов, приготовления сухих смесей, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. 

Искусственный песок — продукт дробления гранитов, известняков, мрамора, туфа, шлака и других горных пород. Такие пески используются в декоративных растворах и для фактурного слоя наружных панелей. 

Речной песок добывается из бывшего русла древней реки. В этом песке удачно сочетаются два редко встречающихся вместе свойства: крупность 2,6 и практически совершенная чистота, которую оставила за собой ушедшая в века вода. Песок имеет высокую степень очистки и практически свободен от посторонних включений, глинистых примесей, органики, что делает его универсальным строительным материалом. Песок широко используется для бетонного производства, в жилищном и особенно в дорожном строительстве для приготовления асфальтобетонных смесей и укладки дорог.

Аргиллит

— твёрдая, камнеподобная глинистая горная порода, образовавшаяся в результате уплотнения, дегидратации и цементации глин при диагенезе и эпигенезе.

По минералогическому и химическому составу аргиллиты очень сходны с глинами, но отличаются от них большей твёрдостью и неспособностью размокать в воде. Сложены в основном глинистыми минералами гидрослюдистого монтмориллонитового и хлоритового типов с примесью частиц кварца, слюды, полевых шпатов. Подобно глинам, аргиллиты образуют либо массивные пласты, либо микрослоистые (плитчатые) разновидности. Аргиллиты — типичные осадочные породы, характерные для геосинклинальных складчатых областей, а также глубоко погруженных осадочных толщ платформ.

Название «аргиллит» минерал получил от греческих слов argillos — глина и lithos — камень. Другие названия минерала и его разновидностей: зебровый камень, грязевой камень, мадстоун, хаилит.

Аргиллит является разновидностью камнеподобной сланцеватой глины. Минерал бывает синевато-серой, черной, аспидной, светлой, беловатой окраски. Блеск — шелковистый, смолянистый. Твёрдость — 3,5—4,0; Плотность — 1,3—2,6 г/см3.

Слюданой сланец

Слюданой сланец, кристаллический сланец, основными компонентами которого являются слюда и кварц. Относится к метаморфическим горным породам. Сланцеватость породы определяется главным образом параллельным расположением чешуек слюды и других минеральных компонентов. Слюдяные сланцы часто содержат также другие метаморфические минералы, как например, гранат. Слюдяные сланцы распространены по всему земному шару.

Сугли́нок

Сугли́нок — осадочная горная порода, состоящая из глинистых, песчаных и пылеватых частиц, с числом пластичности 7-17.

В зависимости от гранулометрического состава и числа пластичности суглинки подразделяют на лёгкие песчанистые, лёгкие пылеватые, тяжёлые песчанистые, тяжёлые пылеватые.

Существует 3 разновидности суглинка: валунный, лёссовидный, покровный.

Валунный суглинок — содержит в своей толще валуны — окатанные обломки горной породы от 10 сантиметров до 10 метров в поперечнике. В суглинке более распространены мелкие валуны.

Лёссовидный суглинок — рыхлые породы различного происхождения, похожие на лёсс (неслоистая тонкозернистая и рыхлая осадочная горная порода).

Покровный суглинок покрывает собой рельеф в области древнего материкового оледенения и в приледниковой полосе.

Селенит

— разновидность гипса, имеющая шелковистый блеск и красивый переливчатый оптический эффект на полированной поверхности благодаря параллельно расположенным и плотно сросшимся между собой тонким волокнам. Просвечивает, имеет выраженный эффект иризации. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). Цвет чистых разностей белый, но чаще бывает окрашен примесями в желтоватый или розоватый оттенки. В качестве включений может содержать глину, песок, редко — гематит, серу, органические примеси.

Гидролакколит

Гидролакколит — многолетний бугор вспучивания с ледяным ядром, образующийся в результате увеличения объёма подземной воды при замерзании в областях развития мно-голетнемёрзлых горных пород. Имеет форму купола с крутыми склонами, пологого кургана или валообразно-го поднятия. Сверху ядро покрыто приподнятыми, деформированными отложениями (торф, глина, суглинки и др.), разбитыми трещинами. В случае вытаива-ния льда в ядре на вершине Г. возникает воронка или впадина, иногда заполненная водой. Г. достигают 25—40 м высоты и 200 м ширины. Распространены в Якутии, Забайкалье и др. местах (преим. в долинах, озёрных котловинах и на заболоченных равнинах).

Порфири́т

— эффузивная палеотипная бескварцевая горная порода, аналогичная андезиту. Крупные кристаллы — вкрапленники андезина, реже пироксена — погружены в основную массу, состоящую из стекла. Слагают лавовые покровы, дайки, штоки, силлы и пр. В отличие от андезитов и базальтов, порфириты несут следы интенсивных послемагматических изменений (в виде хлоритизации, эпидотизации, карбонатизации и пр.) первоначально стекловатой основной массы и частичного или полного замещения вкрапленников вторичными минералами. В зависимости от состава выделяются разновидности порфиритов: плагиоклазовые роговообманковые, пироксеновые порфириты и др. Широко распространены в складчатых и платформенных областях в отложениях различного геологического возраста.

Оползневые породы

Отрыв и перемещение значительных земляных масс под действием силы тяжести называется оползнем. Аналогичное перемещение масс горных пород, льда, снега называется обвалом.Если вода, просачиваясь сквозь горные породы, встречает водоупорный пласт, имеющий выход на берегу реки или склоне горы (рис. 7), то двигаясь по водоупорным породам и размывая верхние пласты, она образует плоскость скольжения, по которой могут скатиться все вышележащие породы. Спровоцировать оползень или обвал способны землетрясения. Так, например, образовался Усойский завал на Памире, за которым возникло Сарезское озеро. Обвалом образовано и знаменитое озеро Рица на Кавказе.  

На́ледь

На́ледь — естественное ледяное образование, образующееся в результате замерзания речных или подземных вод, излившихся на земную поверхность.

По происхождению наледи делятся:

      наледи поверхностных вод,

      наледи подземных вод

      смешанные наледи.

Различают:

      сухие наледи, образованные единовременным выходом воды,

      мокрые наледи, покрытые водой, постепенно изливающейся на поверхность льда.

Наледи наиболее широко распространены области многолетнемёрзлых горных пород, но они характерны и для районов глубокого сезонного промерзания. Интенсивность развития наледей зависит от запасов подземных вод и водности предшествующего лета, глубины промерзания сезонно-талого слоя.

Места выхода наледей приурочены к участкам уменьшения сечения русла и очагам разгрузки подземных вод.

Сланец хлоритовый

Сланец хлоритовый - метаморфическая порода группы кристаллических сланцев; состоит из хлорита, кварца, талька, слюды, полевого шпата, граната, магнетита, гематита. Образуется в процессе регионального метаморфизма низких ступеней, по химизму принадлежит к метабазитам.

Тальковый сланец

Тальковый сланец - одна из разновидностей группы кристаллических сланцев. Представляет агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более новых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь в Т. сланце находят: магнезит, хромит, актинолит, апатит, глинкит, турмалин и др. Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход Т. сланца в тальково-хлористовый. Т. сланец известен в Канаде, Соединенных Штатах, Швеции, Норвегии, некоторых местностях Германии, но особым распространением пользуется на Урале. Близок к Т. сланцу пользующийся довольно значительным распространением на Уралелиствянит, представляющий смесь листочков талька и кристаллических зерен магнезиального карбоната.

Мраморированный известняк

Мрамор - блестящий камень, каменная глыба) – кристаллическая горная порода, которая образуется в результате перекристаллизации известняка или доломита. По своим физическим свойствам это прекрасный конструкционный и облицовочный архитектурный материал. Мрамор известен еще с античных времен, когда он широко использовался художниками-скульпторами. Мы до настоящего времени можем созерцать его величие, воплощенное в шедеврах мировой культуры. Художники называют мрамор «живым» камнем за легкость обработки. История применения данного материала насчитывает много веков, что уже достойно уважения и особого отношения к мрамору. В настоящее время его активно применяют в строительстве при проведении облицовочных работ, но не забыта и художественная функция. Возможно, современные скульптуры из мрамора расскажут потомкам о нашей культуре через несколько тысячелетий.

Природная мягкость не позволяет активно использовать камень при наружной отделке. Некоторые сорта очень хорошо впитывают влагу, что приводит к изменениям в цветовой гамме и преждевременному старению. Поэтому основное место применения мрамора – отделка внутренних помещений. Истинная красота мрамора проявляется после его полировки. Его основные эстетические характеристики, это цвет и рисунок. Мрамор обладает относительной прозрачностью, в результате на его поверхности можно заметить тончайшую игру света и тени. Цвет и качество зависят от наличия примесей: кварц, халцедон, гематит, пирит, лимонит, хлорит и др., кроме этого он может содержать в себе и органические соединения. Лучше всего обработке подвергается мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зёрен.

Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция и магния) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.

Чёрная окраска мрамора зависит от примесей:

высокодисперсный сульфид железа — в сине-чёрный. Серые, голубоватые и черные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита.

Габбро

Габбро - магматическая горная порода основного состава, содержащая примерно в равных количествах основной плагиоклаз (лабрадор, битовнит), цветные минералы (пироксены, реже оливин и амфибол) и в небольших количествах рудные минералы. Химический состав: около 45-50% кремнезёма и до 20% окислов железа и магния.

Габбро применяется в качестве строительного и облицовочного камня высокой прочности для наружной и внутренней облицовки зданий, а также для приготовления щебня и дорожного камня. Окраска камня чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая.

Пески мелкозернистые, пылеватые с прослоями речного ила

Отличительной особенностью песков от грубообломочных пород является их гранулометрический состав. Состоят преимущественно из зерен кварца, слагающих почти 90-95% породы.

Для песков характерны следующие общие свойства.

1. Пески – нескальные грунты, без жестких структурных связей. В сухом состоянии отсутствует сцепление между составляющими зернами (обломками), лишь в тонко- и мелкозернистых пылеватых и глинистых песках сцепление связности начинает играть некоторую роль. Но его действие резко падает по мере увеличения песка.

2. Прочность песчаного грунта обуславливается силами трения между отдельными фракциями и «зацеплением» между ними, причем оба указанных параметра практически не зависят от изменения влажности, а зависят только от плотности и степени окатанности зерен. Исключение составляют лишь мелко- и тонкозернистые пылеватые и глинистые пески, прочность которых снижается по мере повышения влажности.

3. водопроницаемость их по сравнению с глинистыми грунтами очень высока, поэтому в водонасыщенных песках уплотнение происходит практически вслед за приложением нагрузки.

4. При известной интенсивности сотрясения пески склонны к уплотнению и как следствие этого – к осадке. Если толща водонасыщенна, то уплотнение приводит к появлению восходящих фильтрационных токов отжимаемой из пор воды и, следовательно, к снижению нормального давление на скелет грунта. Если напор восходящего фильтрационного потока при этом достаточно велик, то грунт полностью теряет свою прочность и переходит в разжиженное состояние.

Пески различных генетических типов под влияние гидродинамического давления могут переходить в плывунное состояние. В данном примере плывуны в песках могут возникнуть только при вскрытии котлованов.

Глины

Пластинчатая горная порода, состоящая из тончайших частиц, составляет половину (50%) всех осадочных пород земной коры. Диаметр частиц менее 0,005мм. Глины бывают серого, белого, красного, желтого, коричневого, синего, зеленого, лилового и даже черного цвета. У нас преобладают красные глины.

Гли́на — мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов(глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н20).
Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.
             Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин — серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраскаобусловлена примесями ионов — хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтыйцвет) или 2 (зеленый, синеватый).

Глины – содержат глинистых частиц более 30%. Окрас глины – серый, бурый, зеленый. Глины гидрофильные. В сухом состоянии твердые и плотные, в соединении с водой дают пластичную смесь (см. рисунок 5); ρ = 1800…2000 кг/м3.

Область применения: для вяжущих, красок, огнеупорных кирпичей. Рыхлые обломочные породы могут подвергаться цементации – такие породы называются сцементированными.

Известня́к

Известняки - породы органического и органо-химического происхождения, состоящие в основном из кальцита с примесями магнезии, иногда кварца, глинистых, железистых и   других соединений. Цвет их белый, светло-серый, желтоватый, реже розоватый. По структуре известняки делятся на плотные, пористые и мраморовидные (или мраморизованные). Плотные известняки имеют среднюю плотность 2000+2600 кг/м3, предел прочности при сжатии от 20 до 50 МПа, а пористые - среднюю плотность 900+2000 кг/м3 и предел прочности при сжатии от 0,4 до 20 МПа. Плотные известняки широко используются для изго товления плит и архитектурных деталей, применяемых для на ружной и внутренней облицовки зданий и сооружений. 

Среди пористых известняков можно выделить несколько структурных разновидностей, используемых для производства облицовочных материалов: оолитовые, ракушечные, нуммули-товые и мшанковые. Оолитовые известняки в отличие от ос тальных представляют собой породу химического происхожде ния. Они имеют грубозернистую структуру с ясно видимыми округлыми кальцитовыми образованиями скорлупового строе­ния - оолитами. Такие известняки используются в основном в качестве стеновых материалов и значительно реже для произ водства облицовочных плит. Ракушечные известняки (так назы ваемые ракушечники) - пористые породы, состоящие из рако вин моллюсков или их обломков различной крупности, соеди ненных известковым или известково-глинистым цементом. Не которые разновидности ракушечников (чисто белые, розовые, золотисто-желтые с большим количеством раковин моллюсков) характеризуются достаточно высокой декоративностью. Раку шечники легко обрабатываются режущим инструментом, при чем некоторые их виды хорошо шлифуются и даже принимают полировку. Традиционная область использования ракушечников - производство стеновых материалов, наружная и внутренняя облицовка зданий.

Глинистый сланец

- Твердая глинистая порода явственно сланцеватого сложения, темно-серого, черного, реже красноватого или зеленоватого цвета. Встречается в самых древних геологических отложениях и представляет уплотненную и измененную давлением и позднейшими метаморфическими процессами глину.

4. Гидрологические условия участка.

При проектировании гидрогеологических работ в программе следует учитывать задачи и специфику прогноза уровенного режима, исходя из предварительной оценки гидрогеологических условий, методологию исследования формирования уровенного режима, а также сложность природных условий и степень освоения (застройки) территории.

Основные задачи прогноза формулируются следующим образом: оценка максимального подъема (снижения) уровня грунтовых вод с учетом его сезонных и многолетних колебаний на период строительства; оценка максимального подъема (снижения) уровня грунтовых вод под действием техногенных факторов при эксплуатации зданий, сооружений с учетом сезонных и многолетних колебаний уровня грунтовых вод.

Под максимальным уровнем следует понимать прогнозный уровень на заданный момент времени и с определенной степенью вероятности.

Методология исследования формирования уровенного режима на застроенных территориях включает: выявление источников возмущения, их количественную оценку по данным стационарных режимных наблюдений и прогнозирование изменения уровенного режима грунтовых вод во времени; по известным источникам возмущения прогнозирование изменения уровенного режима грунтовых вод во времени; составление карт прогнозных уровней грунтовых вод.

На потенциально подтапливаемых и подтопляемых территориях или в сложных гидрогеологических условиях определение расчетных фильтрационных параметров водонасыщенных пород и пород зоны аэрации, получение необходимых данных по взаимосвязи между водоносными горизонтами и поверхностными водами, оценка дополнительного инфильтрационного питания под действием техногенных факторов часто вызывают серьезные затруднения. Иногда необходимые данные могут быть получены лишь после выполнения как минимум годового цикла стационарных наблюдений и большого объема опытно-фильтрационных (иногда опытно-производственных) работ, требующих значительных затрат времени и средств. В таких случаях в программе следует предусматривать, с учетом установленной стадийности проектирования объекта, поэтапное выполнение гидрогеологических работ, когда результаты каждого предыдущего этапа являются основанием для проектирования последующего. Поэтапное выполнение работ позволяет свести затраты к минимуму.