Инженерно-геологические изыскания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Кафедра «Инженерная геология геоэкология»

Отчет по инженерно-геологической практике

Выполнила: Рябова А.С. ИСА I-1

Руководитель практики: Сенющенкова И. М.

Москва 2013



Содержание

Введение

Глава I. Инженерно - геологические изыскания. Роль в строительстве

Глава II. Этапы инженерно - геологических изысканий

Глава III. Виды инженерно - геологических изысканий

Глава IV. Опытно-полевые работы

Глава V. Характеристики грунтов

Вывод



Введение

Инженеру-строителю при производстве земляных работ необходимо уметь различать горные породы, определять их состояние и форму залегания, а так же выявлять процессы, развивающихся при строительстве. Нужно уметь устанавливать также соответствие реального разреза грунтов, вскрываемого котлованом, принятому в проекте. В случае такого несоответствия следует внести коррективы в проект. При проектировании сооружений инженер обязан отчетливо представлять себе инженерно-геологические условия местности и конкретной строительной площадки, понимать значение рельефа, грунтовых и гидрогеологических условий, геологических процессов для оптимального размещения проектируемых зданий и сооружений, определение целесообразной глубины заложения фундаментов и решения других инженерных задач.



Глава I. Инженерно - геологические изыскания. Роль в строительстве

Инженерная геология - наука о геологических условиях строительства и эксплуатации объекта, о рациональном использовании и охране геологической среды.

Инженерно-геологические изыскания (ИГИ) - комплекс полевых, лабораторных и камеральных работ, направленных на изучение инженерно-геологических условий площадки строительства конкретного объекта. Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное предприятие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.). Поэтому изыскания под каждый объект имеют свою специфику, свои особенности, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт. Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчета поступают в строительную проектную организацию. Отчеты должны иметь для инженера-проектировщика материалы по семи основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:

* оценка пригодности площадки для строительства данного объекта:

* геологический материал, позволяющий решать все вопросы по основаниям и фундаментам;

* оценка грунтового основания на восприимчивость возможных динамических воздействий от объекта;

* наличие геологических процессов и их влияние на устойчивость будущего объекта; * полную характеристику по подземным водам;

* все сведения по грунтам, как для выбора несущего основания, так для производства земляных работ;

* по влиянию будущего объекта на природную среду.

Проектирование крупных объектов осуществляется по стадиям:

технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочие чертежи. Названия стадий инженерно-геологических изысканий соответствуют стадиям проектных работ, за исключением стадии ТЭО, где геологические работы получили название рекогносцировочных инженерно-геологических изысканий. Следует отметить, что в практике строительства последовательность стадий проектирования не всегда соблюдается. Проектирование крупных объектов может быть проведено в две стадии, проектирование жилого дома в одну стадию. В соответствии с этими стадиями проводятся инженерно-геологические изыскания.

Основные правила производства инженерно-геологических изысканий отражены в СНиПе 11-02-96(Инженерные изыскания для строительства) и в СП 11-105-97 (Инженерно-геологические изыскания для строительства).

Техническое задание (ТЗ) -- технический документ (спецификация), оговаривающий набор требований к системе и утверждённый как заказчиком/пользователем, так и исполнителем/производителем системы. Такая спецификация может содержать также системные требования и требования к тестированию.

Техническое задание позволяет:

· исполнителю -- понять суть задачи, показать заказчику «технический облик» будущего изделия, программного изделия или автоматизированной системы; спланировать выполнение проекта и работать по намеченному плану; отказаться от выполнения работ, не указанных в ТЗ;

· заказчику -- осознать, что именно ему нужно; требовать от исполнителя соответствия продукта всем условиям, оговорённым в ТЗ;

· обеим сторонам -- представить готовый продукт; выполнить попунктную проверку готового продукта; избежать ошибок, связанных с изменением требований (на всех стадиях и этапах создания, за исключением испытаний).



Глава II. Этапы инженерно-геологических изысканий

К основным этапам ИГИ относятся:

· Рекогносцировка

· Съемка

· Разведка

На выделенной под строительство площадке на каждом отдельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определенной последовательности:

* собирают общие сведения по территории из литературных публикаций и архивных материалов изыскательских организаций; сведения о климате, рельефе, населении, речной сети и т. д.;

* производят осмотр строительной площадки инженеры-проектировщики совместно с инженером-геологом; определяют степень ее застройки, осматривают ранее построенные здания (сооружения), дорожную сеть, рельеф, растительность и т.д.; в целом определяют пригодность участка под застройку и вырабатывают техническое задание на изыскания;

* выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеологию, геологические процессы, при необходимости на грунтах ставят опытные работы; отобранные пробы грунтов и подземных вод изучают в лабораториях;

* по окончании полевых и лабораторных работ в камеральный период составляют инженерно-геологический отчет, который защищают в проектной организации, после чего он становится документом и используется для проектирования объекта.

Рекогносцировка На этапе рекогносцировки происходит изучение фондовой и архивной информации, геологического строения участка, главной целью которого является предварительное знакомство с местностью и выяснение возможностей и целесообразности постройки сооружения. При наличии достаточно подробных карт или благоприятных условий для постройки объекта обычно ограничиваются рекогносцировкой с осмотром местности (изыскания визуальные). При отсутствии карт или их неполноте кроме таких изысканий необходимо прибегать и к инструментальным измерениям.

Съемка На выбранном участке проводится первичное исследование строительной площадки. Объем инженерно-геологических работ устанавливают в зависимости от сложности инженерно-геологических условий на участке строительства, от площади исследуемой территории, а также от вида строительства и характера проектируемых сооружений согласно требованиям инструкций по инженерным изысканиям для соответствующих видов строительства.

Съемка состоит в выделении, изучении и прослеживании непосредственно на исследуемой территории всех элементов, характеризующих инженерно-геологические условия района, и изображение их на карте. При изучении месторождений строительных материалов важно выяснить их распространение, условия залегания, возможные запасы, качество, условия вскрытия разработки.

Разведка На этом этапе производится детальное изучение геологического строения с закладкой горных выработок по периметру или осям зданий и объекта. Основные работы на этом этапе заключаются в горно-буровых, опытных инженерно-геологических и гидрогеологических работах, инженерно-геологических опробованиях и лабораторных работах, документации строительных выемок и режимных инженерно-геологических наблюдениях. В отличие от инженерно-геологической съемки в состав разведки не входят наземные и аэровизуальные наблюдения.

Все эти этапы необязательны и зависят от геологического строения участка и типа объекта.



Глава III. Виды инженерно-геологических изысканий

Виды ИГИ зависят от:

· Геологического строения участка

· Типа объекта

· Типа фундамента.

Выделяют следующие уровни ответственности здания:

· Повышенный уровень ответственности.

К этой категории относятся здания, остановка функционирования которых нанесет ощутимый экономический, социальный или экологический ущерб (электростанции, сооружения связи, нефтехранилища). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.95 и меньше 1.2

· Нормальный уровень ответственности.

К этой категории относятся все здания массового строительства (жилые, общественные, промышленные, сельскохозяйственные здания). Второй уровень ответственности имеет и индивидуальный дом. Коэффициент надежности по ответственности равен 0.9

· Пониженный уровень ответственности.

К этой категории относятся временные и сезонные здания и сооружения (парники, теплицы, маленькие склады). Коэффициент надежности по ответственности больше 0.8 и меньше 0.95

Категории сложности инженерно-геологических условий:

· Простая.

Площадка (участок) в пределах одного геоморфологического элемента. Поверхность горизонтальная, нерасчлененная. Не более двух различных по литологии слоев, залегающих горизонтально или слабо наклонно (уклон не более 0,1). Мощность выдержана по простиранию. Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный горизонт подземных вод с однородным химическим составом.

· Средней сложности.

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчлененная. Не более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно или с выклиниванием. Мощность изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине. Два и более выдержанных горизонта подземных вод, местами с неоднородным химическим составом или обладающих напором и содержащих загрязнение.

· Сложная.

Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов разного генезиса. Поверхность сильно расчлененная. Более четырех различных по литологии слоев. Мощность резко изменяется. Линзовидное залегание слоев. Значительная степень неоднородности по показателям свойств грунтов, изменяющихся в плане или по глубине. Горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, с неоднородным химическим составом или разнообразным загрязнением. Местами сложное чередование водоносных и водоупорных пород. Напоры подземных вод и их гидравлическая связь изменяются по простиранию.

Методика проведения работ определяется исходя из того, какой вид строительства предполагается, насколько изученным является район застройки. В зависимости от условий строительства выбирают следующие методы ИГИ:

· Дистанционный

· Наземный

· Геофизические исследования

Дистанционный метод

Этот метод позволяет определить рельеф территории, наличие опасных геологических процессов посредством аэрофотосъемки, спектрозонального зондирования и с помощью спутников. Данная информация носит общий характер, но позволяет конкретизировать места расположения наземных выработок.

Дистанционными называются методы изучения строения преимущественно верхних частей земной коры на расстоянии. При этом изучаются не столько сами объекты, сколько их выражение в различных физических полях: гравитационном, электромагнитном, звуковом, полученное на удалении от земной поверхности.

В геологии применяются самые разнообразные дистанционные методы, которые делятся на несколько основных типов в соответствии с тем, какую часть спектра (диапазон) электромагнитного поля они используют.

Наземный метод

Наземные инженерно-геологические изыскания позволяют составить не только геологическое строение участка, но и определить физико-механические свойства грунта. Все наземные способы можно разделить на два вида: буровые и горнопроходческие.

При этом все они бывают открытые или закрытые.

Открытые выработки позволяют спуститься в них человеку, чтобы проанализировать геологическое строение и отобрать монолиты грунта. Они дают более точную информацию, но являются трудоемкими и дорогими.

Закрытые выработки позволяют более производительно пройти толщу грунта, но имеют погрешность и не позволяют отобрать монолит грунта.

Виды открытых выработок:

Закапуша - простейшая, обычно ямообразная горная выработка, которая служит для вскрытия коренных пород, залегающих непосредственно под растительным слоем, почвой и рыхлыми наносами мощностью до 0,5 м.

Широко используются на всех стадиях поисковых и разведочных работ, а также для взятия металлометрических и шлиховых проб.

Расчистка-- в геологии, наиболее простая горная выработка, проходимая при геологоразведочных работах для вскрытия выходов коренных п. и полезных ископаемых путем удаления перекрывающего их маломощного слоя рыхлых отложений. Шурф-- вертикальная горная выработка квадратного или прямоугольного сечения, проводимая с поверхности Земли при поисках и разведке полезных ископаемых, а также при геол. съемке. Глубина шурфа может различаться в зависимости от его назначения и глубины залегания вскрываемого объекта, редко более 20 -- 30 м. Неглубокие шурфы круглого сечения называются дудками.

Шахта разведочная-- вертикальная или наклонная горная выработка большого поперечного сечения (2 Ч 3 м; 3 Ч 4 м), проходимая с поверхности Земли или из подземных выработок (слепая шахта ). Из нее проходят квершлаги, штреки и др. подземные выработки. Глубина обычно не превышает 120 -- 150 м. Штольня -- горизонтальная подземная горная выработка, имеющая непосредственный выход на дневную поверхность. Проходка ее возможна на участке с достаточно расчлененным рельефом. В зависимости от назначения штольни могут быть разведочными и эксплуатационными, кроме того, различают откаточные, вентиляционные и водоотливные штольни.

Виды закрытых выработок. Бурение. Бурение - процесс прохождения буровой скважины, в которой диаметр устья много меньше длины. В инженерно-геологических целях применяют колонковый, шнековый, ударно-канатный, вибрационный и др. способы бурения.

Скважина буровая - цилиндрическая горная выработка, пройденная в процессе бурения и имеющая глубину существенно больше диаметра. Начало скважины называется устьем. Самая глубокая точка - забоем. Скважины проходят с поверхности Земли или из подземных горных выработок под любым углом (вертикальная, наклонная, горизонтальная).

Скважины бурят ручным и механическим способом.

· Ручное бурение

Ручное бурение используется в труднодоступных местах. Для этого применяют различные буровые инструменты, вид которых определяется исключительно свойствами грунта.

Буровые инструменты можно менять, а штанги наращивать, тем самым углубляя скважину.

Основной инструмент ручного бурения - ручной бур.

Руной бур -- буровой инструмент, при помощи которого в ручную бурятся не глубокие скважины.

Ручной бур имеет насадки: шнеки, змеевики, ложки.

· Механическое бурение

Механическое бурение выполняют буровыми станками и машинами, используя три основных способа:

1. вращательный

2. ударный

3. вибрационный

При вращательном способе бурения грунт забоя разрушают вращением бурового инструмента, при ударном способе -- нанося удары по грунту буровым снарядом, при вибрационном -- воздействием колебаний высокой частоты (до 2500 колебаний в 1 мин). В некоторых случаях для получения наибольшей эффективности при бурении пользуются комбинированными способами -- ударно-вращательным или вибровращательным.

1.Колонковое бурение - бурение, осуществляемое вращением колонковой трубы с буровой коронкой на конце. При колонковом бурении горные породы разрушается только по кольцу под буровой коронкой, а ее внутренняя часть сохраняется в трубе, периодически заклинивается, отрывается от забоя и поднимается на поверхность в виде керна. Частицы разрушенной породы удаляются из забоя промывочным раствором или сжатым воздухом.

Керн- цилиндрический столбик горной породы, остающийся внутри бурового снаряда при колонковом бурении и периодически поднимаемый вместе со снарядом на поверхность для описания и последующего лабораторного исследования.

Этим способом можно пройти твердый скальный грунт не нарушив строение(монолит).

2. Ударно-канатное бурение - способ бурения, при котором разрушение горных пород на забое осуществляется породоразрушающим инструментом ( массой 0,5-3 т), удерживаемый на канате и падающим с частотой 40-60 ударов в мин.

Используется, как правило, для рыхлых или слабосвязанных грунтов. Главным рабочим инструментом является забивной стакан с режущим кольцом и желонкой.

Режущее кольцо - тонкостенный цилиндр с заостренным с одной стороны краем, используемый для задавливания в грунт с целью отбора пробы ненарушенной структуры.

Желонка - инструмент, применяемый при бурении скважин , для подъема на поверхность водонасыщенного песка, жидкости и буровой грязи.

3.Геофизические исследования (электро- и сейсморазведка) .

Электроразведка - группа геофизических методов получения инженерно-геологической информации, основанных на определении электрических свойств горных пород в естественных или искусственно создаваемых электрических полях. С учетом того ,что электрические свойства( удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость) меняются с изменением состава, плотности, структуры, водонасыщенности геологической среды, методы электроразведки позволяют определить границы геологических тел( в том числе погребенные речные долины, оползневые тела, карстовые полости), зоны трещиноватости, положения уровня грунтовых вод , поверхности скольжения оползней и решать другие геологические задачи.

Существует несколько методов электроразведки, отличающихся техникой проведения полевых работ, родом используемого искусственного электрического поля, применяемым оборудованием. Основными разновидностями электроразведки являются вертикальное электрическое зондирование, электропрофилирование, элетрокаротаж скважин, круговое вертикальное зондирование. Метод ВЭЗ предполагает определения удельного электрического сопротивления на различной глубине под точкой зондирования, что дает возможность изучить изменение параметров геологической среды по вертикали. В случае ЭП удельное электрическое сопротивление измеряется на определенной глубине вдоль заданного направления.

Сейсморазведка - геофизический метод получения инженерно-геологической информации, основанный на наблюдении процессов распространения в земной коре искусственно возбуждаемых взрывом или ударом сейсмических волн. Используется для изучения тектонического, геологического, гидрологического строения верхней части литосферы и оценки некоторых свойств геологической среды ( плотность, пористость, трещиноватость, водонасыщенность, упругость).

Глава IV. Опытно-полевые исследования. Штамповый метод

геологический изыскание грунт буровой

Штамповые исследования, или испытания грунтов статической нагрузкой - один из наиболее достоверных методов определения деформационных свойств дисперсных (песчано-глинистых) отложений. Сущность метода заключается в приложении к исследуемой толще грунтов ступенчатых статических нагрузок через жесткие штампы заданной формы и размера с последующим замером динамики осадок.

Основным преимуществом испытаний грунтов штампом является то, что испытания проводятся в горных выработках, непосредственно в природном залегании грунтов, что позволяет определить характеристики деформируемости грунтов, сохраняя природное сложение и природную влажность грунтов.

Метод позволяет очень точно определять характеристики деформируемости грунтов. Поэтому испытания штампом являются основным методом испытаний при выполнении инженерно- геологических изысканий под строительство высотных зданий и подземных сооружений.

Характеристики определяются по результатам постепенного нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.

Испытания штампом проводятся в соответствии с ГОСТ 20276-99 "Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости".

В соответствии с представлениями Н.М. Герсеванова (1930) процесс осадки, протекающий в грунте под жестким фундаментом и моделируемый с помощью нагрузок на штамп, характеризуется несколькими стадиями (рис. 1).



Стадия уплотнения (участок 1) характеризуется деформациями сжатия скелета грунта, выражающимися в уменьшении пористости. Эту стадию характеризует прямолинейная (либо близкая к ней) зависимость S =f (P).

Стадия сдвигов (участок 2) соответствует предельному равновесию грунта. Кривая S =f (Р) приобретает криволинейный характер, что свидетельствует о возникновении местных сдвигов, развивающихся в первую очередь по краям подошвы фундамента.

Стадия разрушения (участок 3) характеризуется полным разрушением боковых стенок грунта, т.е. отвечает деформациям, сопутствующим образованию поверхностей скольжения. Конусообразный уплотненный объем грунта перемещается со штампом вниз, почти не встречая сопротивления, а боковой выпор пород из-под штампа происходит свободно. Этот процесс сопровождается резким возрастанием деформаций при незначительном увеличении нагрузок либо незатухающими деформациями при постоянном значении нагрузок.

Схема установки для испытаний грунтов штампом с упором в стенки шурфа:

1 - нагружающий гидравлический домкрат; 2 - упорная траверса; 3 - винтовые распоры упорной траверсы; 4 - вертикальные стойки; 5 - распорные гидравлические домкраты; 6 - горизонтальные распоры; 7 - штамп.

Испытаниям подвергают все основные несущие слои грунтов. Если зона уплотнения сферы взаимодействия представлена одним достаточно однородным слоем грунта, то испытания проводят на одной глубине, соответствующей отметке заложения основных фундаментов. Минимальное число частных испытаний для определения значения модуля деформации, в соответствии со СНиП 2.02.01-83, должно составлять 3.

Нагрузка на штамп передается ступенями давлений в зависимости от показателей физических свойств пород. Удельное давление штампа на грунт ( Р ) определяют по формуле:

,

Pн- давление на манометре, МПа (кгс/см2); Fн - площадь поршня домкрата, см2 ; Fшт - площадь штампа, см2.

Общее число ступеней давлений Р после давления, соответствующего природному давлению на грунт на отметке испытания, должно быть не менее 4. В первую ступень давления следует включать вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа.

Осадку следует определять как среднее арифметическое показаний двух прогибомеров, фиксирующих осадку противоположных сторон штампа. Измерение осадок необходимо производить с точностью 0,1 мм. Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени давления необходимо производить при испытаниях глинистых грунтов через каждые 15 мин. в течение первого часа, 30 мин - в течение второго часа и далее через 1 ч до условной стабилизации осадки.

Данные и результаты испытаний грунтов статическими нагрузками заносятся в журнал, который является основным документом производства испытаний.

По результатам испытания грунтов статическими нагрузками оценивают их сжимаемость, количественной характеристикой которой служит модуль деформации К. Для вычисления модуля деформации строят график зависимости осадки от давления, откладывая по оси абсцисс значения Р (в масштабе 1 см - 0,025 МПа) и по оси ординат соответствующие им условно стабилизированные значения S(в масштабе 1 см - 1 мм осадки).

Графики S = f (Р) :

1 - отсутствие осадки на первых ступенях, нагрузки; 2 - преувеличение осадки на первых ступенях нагрузки;3 - неравномерный прирост осадок по ступеням нагрузок.

Зондирование. При проведении инженерно-геологических исследований специалисты прибегают к методу статического зондирования грунтов, т. к. он по праву считается наиболее эффективным из всех используемых методов.

Самым быстрым, экономным был определен метод статического зондирования. Он помог специалистам решить вопрос целесообразности использования таких фундаментов, а также позволил получить наиболее полные и объективные данные для составления чертежей свайных фундаментов.

Применение метода статического зондирования сводится к непрерывному вдавливанию в почву с помощью статической нагрузки специального зонда. При проведении испытательных работ применяют различные конструкции установок. Работы методом статического зондирования производят специальной установкой, которая осуществляет непрерывное вдавливание зонда в грунт со скоростью 1,2 м/мин. Регистрируют данные о сопротивлении зонда погружению непрерывно либо с шагом менее 0,2 м.

Заканчиваются инженерные изыскания по достижении зондом заданной глубины или при достижении максимально возможного для данного типа оборудования усилия.

Динамическое зондирование выполняют с помощью установок динамического зондирования, которые подразделяются на три типа по величине динамического сопротивления грунта - Р_Д.

Динамическое зондирование выполняют последовательно забивая свободно падающим молотом зонд в грунт, одновременно ведётся замер осадок зонда после нанесения нескольких ударов. Число таких ударов (n) называемых залогом , зависит от грунта и выбирается в диапазоне 1ё20. Для рыхлых песчано-глинистых пород оно не превышает 5.

Динамическое зондирование прекращают когда достигнута заданная глубина или когда погружение зонда незначительно (меньшее 2ё3 см за десять ударов). Перерывы в зондировании допускаются только для добавления штанг. По окончании зондирования либо извлекают из грунта весь инструмент (комплект ударных штанг с зондом), либо только комплект штанг в зависимости от применяемой конструкции зонда.

В процессе зондирования необходимо контролировать вертикальное положение зонда. Наращивание штанг выполняется с помощью штангового ключа посредством поворота погруженного зонда по часовой стрелке. Усилия при повороте штанг описываются в журнале, как и другие наблюдения, и учитываются при расчётах.

Результаты динамического зондирования оформляют в виде непрерывного ступенчатого графика. На графике видны изменения значений условного динамического сопротивления РД по глубине. По результатам расчетов средних значений условного динамического сопротивления зондированию по таблицам определяют плотность сложения песков.

Для зданий и сооружений III класса согласно СНиП 2.02.01-83 допускается определять модуль деформации Е песчаных грунтов при глубине их залегания до 6 м только по данным динамического зондирования в зависимости от Р_д.

Опытно-фильтрационные работы. К основным фильтрационным параметрам относится коэффициент фильтрации.

Коэффициент фильтрации. Как следует из основного закона движения подземных вод, коэффициент фильтрации -- это скорость фильтрации при напорном градиенте I= 1. Коэффициент фильтрации грунтов в основном определяется геометрией пор, т. е. их размер и формой. На значение коэффициента фильтрации влияют также свойства фильтрующейся воды (вязкость, плотность), минеральной состав грунтов, степень засоленности и др. Вязкость воды, в свою очередь, зависит от температуры, поэтому нередко вводится поправочный температурный коэффициент (0,7--0,03) для приведения водопроницаемости к единой температуре 10 °С.

Методы определения. Приближенная оценка коэффициента фильтрации возможна по табличным данным.

Для получения более обоснованных значений коэффициента фильтрации применяют расчетные, лабораторные и полевые методы.

Расчетным путем коэффициент фильтрации определяют преимущественно для песков и гравелистых пород. Расчетные методы являются приближенными и рекомендуются лишь на первоначальных стадиях исследования.



Коэффициент фильтрации некоторых горных пород

Характеристика пород	Коэффициент фильтрации, м/сут
Очень хорошо проницаемые галечники с крупным песком, сильно закарстованные и сильно трещиноватые породы Хорошо проницаемые галечники и гравий, частично с мелким песком, крупный песок, чистый среднезернистый песок, закарстованные, трещиноватые и другие породы Проницаемые галечники и гравий, засоренные мелким песком и частично глиной, среднезернистые пески и мелкозернистые, слабозакрастованные, малотрещиноватые и другие породы Слабопроницаемые тонкозернистые пески, супеси, слаботрещиноватые породы Весьма слабопроницаемые суглинки Почти непроницаемые глины, плотные мергели и другие монолитные скальные породы	100 - 1000 и более 100-10 10-1 1- 0,1 0,1-0,001 < 0,001

Для расчетов используют одну из многочисленных эмпирических формул, связывающих коэффициент фильтрации грунта с его гранулометрическим составом, пористостью, степенью однородности и так далее. Лабораторные методы основаны на изучении скорости движения воды через образец грунта при различных градиентах напора.



Все приборы для лабораторного определения коэффициента фильтрации могут быть подразделены на два типа: с постоянным напором и с переменным.

Приборы, моделирующие постоянство напорного градиента, т. е. установившееся движение (приборы Тима, Тима-Каменского, трубка конструкции СПЕЦГЕО), применимы в основном для грунтов с высокой водопроницаемостью, например для песков.

Принцип работы приборов следующий. В цилиндрический сосуд с двумя боковыми пьезометрами П₁ и П₂ помещают испытуемый грунт (рис. 52). Через него фильтруют воду под напором.

Зная диаметр цилиндра Г, напорный градиент (I = ?H/L) и измерив расход профильтровавшейся воды Q, находят коэффициент фильтрации по формуле:

Q = k_фIF ; k_ф = Q/FJ = QL/F (h₁-h₂)

где h₁, и h₂ --показания пьезометров; L --расстояние между точками их присоединения. Для суглинков и супесей применяют приборы типа ПВГ (рис. 53), позволяющие определять k_ф образцов с нарушенной и ненарушенной структурой. Для глинистых пород наибольшее значение имеет определение k_ф в образцах с ненарушенной структурой, обжатых нагрузкой, под которой грунт будет находиться в основаниях зданий и сооружений.

Приборы, моделирующие переменный напор, характеризующий неустановившееся движение, обычно используют для определения коэффициента фильтрации связных грунтов с малой водопроницаемостью. Это компрессионно-фильтрационные приборы типа Ф-1М. Они позволяют вести наблюдения при изменении напорного градиента от 50 до 0,1 в образцах, находящихся под определенным давлением. Основной частью прибора является одометр, с помощью которого на грунт передается давление. К одометру по трубкам подводится и после фильтрации отводится вода. Напор создается с помощью пьезометрических трубок. Простота и дешевизна лабораторных методов позволяет широко их использовать для массовых определений коэффициента фильтрации.

Полевые методы позволяют определить коэффициент фильтрации в условиях естественного залегания пород и циркуляции подземных вод, что обеспечивает наиболее достоверные результаты.

Вместе с тем полевые методы более трудоемкие и дорогие в сравнении с лабораторными.

Коэффициент фильтрации водоносных пород определяют с помощью откачек воды из скважин, а в случае неводоносных грунтов -- методом налива воды в шурфы и нагнетанием воды в скважины.

Глава V. Характеристики грунтов

1) Физико-механические свойства грунтов

2) Классификация грунтов по ГОСТу

Основные свойства грунта зависят от его вида и состава. Полнота свойств (перечень) определяется согласно СНиПу «Инженерные изыскания для строительства» и зависят от характера площадки строительства и вида проектируемого и обследуемого объекта.

К основным свойствам, определяющимся в лабораторных или полевых условиях, относятся:

· Плотность частиц грунта

· Природная влажность

· Плотность грунта

· Плотность сухого грунта

· Пористость грунта

· Коэффициент пористости

· Коэффициент водонасыщения

· Число пластичности

I. Плотность частиц грунта (плотность скелета грунта)

Плотность частиц грунта - это отношение массы твердых частиц грунта к их объему.

Зависит от минерального состава частиц. [сs] = 1

Использующийся прибор - пикнометр.

m? - масса сухого грунта

m? - масса пикнометра с Н₂О и грунтом

m? - масса пикнометра с Н₂О

св - плотность воды

II. Природная влажность грунта

Природная влажность - это отношение массы воды, содержащейся в грунте к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.



g - масса грунта с крышечкой до высушивания

g? - масса грунта после высушивания

g? - масс пустого бюкса с крышкой

III. Плотность грунта

Плотность грунта - это отношение массы грунта к его объему. Определяют с помощью парафинирования, методом режущего кольца.

IV. Плотность сухого грунта

Плотность сухого грунта - это отношение массы грунта за вычетом массы воды к его объему.

[сd] = 1 доля

V. Пористость грунта

Пористость грунта - это отношение объема пор к общему объему грунта.

VI. Коэффициент пористости

Коэффициент пористости (е) - это отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта.



VII. Коэффициент водонасыщения

Коэффициент водонасыщения - степень заполнения объема пор водой.

W - влажность в долях d - плотность скелета грунта

VIII. Число пластичности

Число пластичности (I) позволяет идентифицировать грунт к глинам, пескам или промежуточным формам.

I ? 17 - глина

Wт - влажность на границе текучести 7 ? I < 17 - суглинок

Wр - влажность на границе раскатывания 1? I < 7 - супесь

I<1 - песок

Wр Wт

Твердый Пластичный Жидкий

К механическим свойствам грунта относятся сжимаемость и прочность, которые используются в строительстве для оценки деформации сооружения. Эти свойства определяют в лабораторных или полевых условиях.

o Сжимаемость грунтов

Сжимаемость - это способность под действием внешних нагрузок не подвергаться разрушению, а уменьшаться в объеме, давать осадку за счет уменьшения объема пор.

Сжимаемость зависит от:

· Характера структурных связей

· Физического состояния грунтов

· Минерального состава грунтов

В лабораторных условиях сжимаемость определяется с помощью одомера.

Сжимаемость характеризуют компрессионной кривой, которая отражает зависимость между давлением на грунт и коэффициентом пористости.

е = f (р) ,

где р - это давление, а е - коэффициент пористости.

По компрессным испытаниям можно охарактеризовать модель общей деформации и коэффициент сжимаемости. Коэффициент сжимаемости или коэффициент компрессии (уплотнения грунта) - величина, показывающая степень сжимаемости при невозможности бокового расширения грунта.

Коэффициент компрессии определяется по данным компрессионных испытаний по формуле:

, где р₁ и р₂ - исходная и последующая нагрузки

е₁ и е₂ - коэффициенты пористости

Если а < 0, 001 - грунт не сжимается

0, 001 < а < 0, 05 - слабая степень сжимается

0, 05 < а < 0,01 - средняя степень сжимаемости

0, 01 < а < 0,1 - повышенная степень сжимаемости

а > 0,1 - сильная степень сжимаемости

Модуль общей деформации представляет собой коэффициент пропорциональности между приращением давления и деформацией.

, где е₀ - начальный коэффициент пористости грунта

а - коэффициент сжимаемости грунта

в - коэффициент, учитывающий невозможность

бокового расширения

Если в = 0,74 - песок

в = 0, 62 - супесь

o Прочностные характеристики грунтов

Прочность грунтов - это способность грунтов сопротивляться разрушению под действием механических напряжений.

Прочностные характеристики грунтов являются определяющими при решении инженерно-геологических задач, возникающих при оценке оснований, проектировании, строительстве и эксплуатации фундаментов сооружений. Сопротивление грунтов сдвигу является их важнейшим прочностным свойством. Под действием некоторой внешней нагрузки в определенных зонах грунта связи между частицами разрушаются и происходит смещение (сдвиг) одних частиц относительно других - грунт приобретает способность неограниченно деформироваться под данной нагрузкой. Разрушение грунта происходит в виде одной части грунтового массива или скалистой толщи относительно другой.

Сопротивление грунтов сдвигу в определенном диапазоне давления может быть описано линейной зависимости Кулона :

где, ф - предельное сдвигающее напряжение, МПа

р - нормальное давление. МПа

tg? - коэффициент внутреннего трения

? - угол внутреннего трения, град

С - сцепление, МПа



Вывод

В ходе летней геологической практики мы изучили основные свойства грунтов, ознакомились с приборами, геологическими установками и основными способами инженерно-геологических изысканий. На практике научились определять состав грунта, составлять по полученным данным геологический разрез, а так же решать геологические задачи по определению характеристик грунта с целью дальнейшего определения пригодности площадки для строительства.

Геологический маршрут: Geologichesky_marshrut_Brigada_1.doc

Размещено на Allbest.ru

...