Инженерная геология

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

Контрольная работа

Инженерная геология

Красноярск 2014



1. Описать грунты в следующем порядке: условия образования, минералогический состав, структура и текстура, структурные связи и строительные свойства грунтов

Вариант 2 - Гранит, песчаник, суглинок.

Классификация грунтов включает следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:

- класс - по общему характеру структурных связей;

- группа - по характеру структурных связей (с учетом их прочности);

- подгруппа - по происхождению и условиям образования;

- тип - по вещественному составу

- вид - по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);

- разновидности - по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

Грунт - горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом основании зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Грунт скальный - грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный - грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурный связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие Rc (5 МПа - скальные грунты), Rc (5 МПа - полускальные грунты).

Грунт дисперсный - грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Грунт глинистый - связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip.

Песок - несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Ip = 0).

Грунт крупнообломочный - несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Грунт просадочный - грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки.

Структура грунта - пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.

Текстура грунта - пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др.).

Состав грунта вещественный - категория, характеризующая химико-минеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

ГРАНИТ - наиболее распространённая в земной коре континентов кислая полнокристаллическая магматическая горная порода, характерна для верхней части континентальной земной коры (рис.).

Граниты образуются при остывании богатой кремнеземом магмы (под высоким давлением) и представляют собой самую распространенную магматическую горную породу земной коры. Ветер, лед и вода придают гигантским гранитным монолитам самые причудливые формы.В базовый состав гранита входят три минерала: кварц, полевой шпат и слюда. Образуется гранит в недрах земной коры, кристаллизуясь при температуре от 500 до 1500°С. Обязательным условием для образования гранита является медленное остывание. Различают перемещенные и непереме-щенные гранитные тела. Залегает гранит большими массами или плутонами. Внутри плутонов гранита встречаются кристаллы, размер которых напрямую зависит от того, насколько медленно остывала магма. Распределение материалов в процессе образования горной породы происходит очень неравномерно. От этого зависит цвет камня: чем темнее гранит, тем меньше в нем кварца и тем менее твердым он является. Гранит очень устойчив к выветриванию.

Гранит состоит из трех главных минералов: кварца и двух видов полевых шпатов (калиевого и кальциево-натриевого) и слюды. Они входят в гранит в равных количествах (по 30%). Все они бесцветные или белые. А вот пироксен, амфибол или слюда, являющиеся темными минералами, составляют 10%; они будут выделяться в граните в виде отдельных чешуек или зерен. Посмотрим на камень издали. Все сливается в единый серый цвет. Очевидно, что, чем больше темных минералов, тем темнее гранит. Цвет некоторых гранитов темнее также за счет кварца, который может быть представлен морионом.

Структура гранитов выражена кристаллическими зернами, примыкающими друг к другу. Одни минералы породы почти полностью, а чаще частично, обладают кристаллографическими очертаниями (идиоморфные контуры кристаллов), в то время как другие смежные минералы образовались в свободных местах, не имея возможности ограничить себя собственными геометрическими гранями (аллотриоморфные контуры).

Текстура, плоскостная, более или менее линейная, может возникнуть из-за течения до завершения кристаллизации, вследствие давления в полужидкой фазе.

Гранит не только красивый, но и крепкий камень. Он имеет большую прочность при сжатии. Прочность при растяжении гранита составляет только от 1/60 до 1/40 предела прочности при сжатии. По размерам зерен различают граниты мелко-, средне- и крупнозернистые. Лучше всего механическим воздействиям сопротивляются мелкозернистые граниты. Они более равномерно изнашиваются при истирании, устойчивее против выветривания и меньше растрескиваются при нагревании, чем средне- и крупнозернистые. Крупнозернистые граниты недостаточно огнестойки. При нагревании они увеличиваются в объеме и растрескиваются. Поэтому в жилых домах, капитальных зданиях гранитные ступени лестниц и плиты после пожара часто растрескиваются.

Класс - скальные (с жесткими структурными связями-кристаллизационными и цементационными).

Группа - скальные.

Подгруппа - магматические - интрузивные.

Вид - граниты.

ПЕСЧАНИК - осадочная горная порода, состоящая из зёрен песка, сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым или другим материалом . По времени появления цементирующие вещества могут быть сингенетичными, т.е. отложившимися одновременно с зёрнами песка, и эпигенетичными, проникшими в рыхлую породу и заполнившими пустоты между зёрнами спустя определённое время после её отложения. По преобладающему размеру зёрен песчаники подразделяются на тонко, мелко, средне, крупно и грубозернистые. Песчаники, сложенные преимущественно зёрнами одного минерала, называются мономинеральными, двумя - олигомиктовыми, многими - полимиктовыми.

Песчаники образуются в результате разрушения горных пород, переноса обломков водой или ветром и отложения с последующей цементацией. Степень окатанности обломков и степень отсортированности по величине зерен указывают на протяженность переноса обломков от места первоначального образования. В подавляющем большинстве разновидностей песчаников преобладает кварц, как наиболее устойчивый физически и химически минерал.

По минеральному составу обломочного материала выделяют олигомиктовые (обломки представлены двумя минералами) и полимиктовые (обломки представлены более, чем двумя минералами) разновидности. К олигомиктовым относят кварцевые песчаники (более 90% обломочного материала составляет кварц), полевошпатово-кварцевые, слюдисто-кварцевые и др. (кварца 60-90%). Плотность песчаника 2250-2670 кг/мі; пористость 0,69-0,70%; водопоглощение 0,63-6,0%. Наиболее высокие физико-механические свойства имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие - с глинистым. Огнеупорность песчаника также различна, наивысшая (до 1700°C) характерна для чистых кварцевых песчаников с кремнистым цементом.

Характерные признаки. Однородный или слоистый агрегат обломочных зерен размером от 0,1 до 2 мм (песчинок), прочно связанных каким-либо минеральным веществом (цементом). Структура песчаника определяется размером обломочных зерен. Минеральный состав последних крайне разнообразен, в связи с чем, выделяют олигомиктовые и полимиктовые разновидности песчаников.

К олигомиктовым относятся кварцевые песчаники (более 90% обломочного материала составляет кварц). Полимиктовыми являются аркозовые песчаники - с заметным преобладанием полевого шпата над кварцем, граувакки - темноокрашенные песчаники сложного состава.

Наиболее распространена серая окраска песчаников с буроватым, или зеленоватым (в глауконитовых песчаниках) оттенками. Чисто кварцевые песчаники обычно белые или светло-серые. Присутствие в составе цемента гидроокислов железа придает песчанику ржаво-бурую или темно-красную окраску, а органических веществ (битумов) - темно-коричневую или черную окраску и вызывает появление запаха нефти при нагревании обломков породы. Светло-бурая, желтовато-бурая окраска свойственна песчаникам с фосфатным цементом. При трении кусков такого песчаника один о другой ощущается неприятный запах.

Известковый цемент характерен для песчаников морского происхождения, железистый - континентального, глауконитовый - мелководного морского, гипсовый - озерного или лагунного происхождения.

В строительстве и декоративно-прикладном искусстве терминологически выделяют много разновидностей песчаника.

Песчаник-ракушечник представляет собой скопление обломков ракушек, которые образуют пористую структуру.

Оолитовый песчаник - это камень с воздушной структурой, которая образована маленькими шариками, склеенными между собой.

Пизолитовый песчаник такой как и оолитовый, но шарики имеет большую структуру.

Литографический песчаник - очень плотный и однородный камень.

Кварцевый песчаник с содержанием кремнезёма SiO2 выше 95% используется для производства динаса, в качестве флюса при выплавке меди и никеля, для изготовления стекла и др.

Класс - скальные (с жесткими структурными связями-кристаллизационными и цементационными).

Группа - полускальные.

Подгруппа - осадочные.

Вид - песчаники.

СУГЛИНОК - рыхлая песчано-глинистая осадочная горная порода, содержащая 10-30% (по массе) глинистых частиц (размером менее 0,005 мм). Различают грубо, мелкопесчаные и пылеватые суглинки в зависимости от содержания песчаных зёрен соответствующего размера и пылеватых частиц. В более песчаных суглинках содержится значительное количество кварца, в более глинистых - глинистые минералы (каолинит, иллит, монтмориллонит и др.). Иногда суглинки обогащены органическим веществом и водно-растворимыми солями (в аридных областях). Происхождение суглинков обычно континентальное.

Образуется на склонах оврагов, долин, холмов и гор в результате размыва верхних частей склонов временными потоками и переотложения мелкообломочного и глинистого материала в нижних частях склонов и у подножья. Распространение практически повсеместное.

Примесь песчаного материала составляет от 25 до 50% породы (легко ощутима). Через супеси (глинистые пески) суглинки связаны постепенными переходами с песками.

Суглинок от глины отличает примесь песчаного материала, ощутимая визуально и при растирании породы пальцами (песчинки слегка царапают пальцы). Эта примесь снижает пластические свойства суглинка: если кусок суглинка смочить, скатать в шарик, а затем сделать из него лепешку, то в ней по краям образуются трещинки. При тех же условиях из глины получается цельная лепешка.

В соответствии с ГОСТ 25100-95 [8] в зависимости от показателя текучести суглинки подразделяют на твердые IL < 0, полутвердые 0 IL 0.25, тугопластичные 0.25<IL0.5, мягкопластичные 0,5<IL0.75, текучепластичные 0,75<IL1 и текучие 1<IL. В зависимости от гранулометрического состава суглинки подразделяют на лёгкие песчанистые, лёгкие пылеватые, тяжёлые песчанистые, тяжёлые пылеватые.

Суглинки - рыхлые молодые континентальные отложения, состоящие из частиц менее 0,01 мм, содержащиеся примерно в количестве 30-50%, и обломочного материала крупнее 0,01 мм, составляющего соответственно 70-60%. В суглинках обычно присутствует около 10-30% глинистых частиц диаметром менее 0,005 мм, которые и обусловливают основные их физико-технические показатели. За характерный признак суглинков обычно принимается изменение числа пластичности в пределах от 7 до 17.

Суглинки, как и полимиктовые глины, широко применяются в производстве строительных материалов (кирпича, черепицы, керамической плитки для полов, канализационных и дренажных труб), кирпично-кладочных растворов, глино-известкового цемента и портландцемента, а также растворов для обмазки стен, возведения глинобитных построек, водонепроницаемых перемычек и прокладок; в литейном деле - в качестве добавки при изготовлении форм для разнообразных металлических отливок; в геологоразведочном бурении полимиктовые глины с добавкой бентонитовых глин используются для приготовления глинистых растворов.

Класс - дисперсные (с водно-коллоидными и механическими связями).

Группа - связные.

Подгруппа - осадочные.

Вид - суглинки.

2. Описать геологические и инженерно-геологические процессы в следующем порядке: механизм процесса, причины его проявления и условия формирования различных отложений, меры по предотвращению или ограничению процесса, применяемые при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений

Вариант 2 - Землетрясения. Их интенсивность. Сейсморайонирование территорий и площадки строительства.

Землетрясение - быстрые смещения, колебания земной поверхности в результате подземных толчков. Небольшие землетрясения могут быть вызваны сильными взрывами, обрушениями сводов пустот подземных полостей.

Землетрясение возникает при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результате тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров.

В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность, как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.

Земная кора постоянно испытывает движения, чаше всего очень медленные, но при землетрясениях очень быстрые, почти мгновенные. Известно много мест на земном шаре, где целые города оказались сейчас на дне моря, а некоторые портовые сооружения - на суше. Земная кора испытывает не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения, причем их скорость составляет десяток см в год. Иными словами, земная кора как бы «дышит», постоянно находясь в медленном движении. Сущность процессов внутренней динамики заключается в выходе на поверхность внутренних сил Земли, в виде тектонических движений, магматизма.

СТУПЕНЧАТЫЙ СБРОС - несколько сбросов, идущие один за другим, называются ступенчатым сбросом.



Рис. 1. Элементы сброса. Блоки (крылья): I - поперечный разрез: 1 - поднятый (лежачий), 2 - опущенный (висячий), 3 - сместитель; амплитуда: 4 - по сместителю, 5 -стратиграфическая, 6 - вертикальная, 7 - горизонтальная

При сбросе поверхность разрыва наклонена в сторону опушенного блока. Смещение имеет вертикальную и горизонтальную компоненты. Сбросом будет называться разрыв, поверхность которого наклонена в сторону относительно опушенного блока или крыла.

В зависимости от геологических особенностей конкретного района оценка силы землетрясения может меняться в большую или меньшую сторону. Породы делят на категории по сейсмическим свойствам:

Породы I категории уменьшают оценку силы землетрясений на 1 балл от общей оценки по сейсмической карте района, т. е. последствия землетрясений будут менее катастрофичны. К ней относятся: скальные, например, граниты, гнейсы, известняки, песчаники; полускальные, например, мергель, глинистые песчаники, туфы, гипсы породы, крупнообломочные особо плотные породы при глубине залегания грунтовых вод более 15 метров.

Породы II категории по своим сейсмическим свойствам свою исходную бальность сохраняют без изменения. Это глины и суглинки, находящиеся в твердом состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод менее 8 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод от 8 до 10 метров.

Породы III категории на участках таких пород при оценке последствий землетрясений балл повышают на единицу, т. е. последствия землетрясения на такой площадке будут более разрушительными. К таким породам относят: глины и суглинки, находящиеся в пластичном состоянии, пески и супеси при глубине залегания грунтовых вод менее 4 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания грунтовых вод 3 метров.

Крайне опасным для строительства являются участки с сильно расчлененным рельефом, слоны оврагов и ущелий, берега рек. Весьма затруднительно строить при высоком залегании уровня грунтовых вод (1-3 метра). Опасны для строительства оползневые и карстовые участки. Следует учитывать, что наибольшие разрушения происходят на заболоченных территориях, на обводненных пылеватых, на лессовых недоуплотнённых породах.

Геологические последствия землетрясений, приводящие к физико-географическим изменениям: на грунте появляются трещины, иногда зияющие; возникают воздушные, водяные, грязевые или песчаные фонтаны, при этом образуются скопления глины или груды песка; прекращают или изменяют свое действие некоторые родники и гейзеры, возникают новые; грунтовые воды становятся мутными (взбаламучиваются); возникают оползни, грязевые и селевые потоки, обвалы; происходит разжижение почвы и песчано-глинистых пород; происходит подводное оползание, и образуются мутьевые (турбидитные) потоки; обрушиваются береговые утесы, берега рек, насыпные участки; возникают сейсмические морские волны (цунами); срываются снежные лавины; от шельфовых ледников отрываются айсберги; образуются зоны нарушений рифтового характера с внутренними грядами и подпруженными озерами; грунт становится неровным с участками просадки и вспучивания; на озерах возникают сейши (стоячие волны и взбалтывание волн у берегов); нарушается режим приливов и отливов; активизируется вулканическая и гидротермальная деятельность. Вулканы, цунами и метеориты Вулканизм - это совокупность процессов и явлений, связанных с движением магмы в верхней мантии, земной коре и на поверхности земли.

При проектировании зданий и сооружений надлежит: применять материалы, конструкции и конструктивные схемы, обеспечивающие снижение сейсмических нагрузок, в том числе системы сейсмоизоляции, динамического демпфирования и другие новые системы регулирования сейсмической реакции; принимать, как правило, симметричные конструктивные и объемно-планировочные решения с равномерным распределением нагрузок на перекрытия, масс и жесткостей конструкций в плане и по высоте; в зданиях и сооружениях располагать стыки элементов вне зоны максимальных усилий, обеспечивать монолитность, однородность и непрерывность конструкций; предусматривать условия, облегчающие развитие в элементах конструкций и их соединениях пластических деформаций, обеспечивающие устойчивость сооружения.

При назначении зон пластических деформаций и локальных разрушений следует принимать конструктивные решения, снижающие риск прогрессирующего разрушения сооружения или его частей и обеспечивающие «живучесть» сооружений при сейсмических воздействиях. Не следует применять конструктивные решения, допускающие обрушение сооружения в случае разрушения или недопустимого деформирования одного несущего элемент. При выполнении расчетных и конструктивных требований настоящего СП расчетов на прогрессирующее обрушение зданий и сооружений не требуется.

Антисейсмические швы (из парных стен или колонн) должны разделять здание на отсеки по всей его высоте. Ширину шва при высоте здания до 5 м принимают 30 мм. На каждые следующие 5 м высоты здания ширину антисейсмических швов увеличивают на 20 мм.



Рис. 2. Схемы расположения несущих стен в зданиях, возводимых в сейсмических районах: а- неправильное расположение (входящие углы 1-4 подвергаются разрушению); б - правильное расположение стен (образующие замкнутые сейсмостойкие отсеки 5,6,7; 8 - антисейсмический шов); в- рекомендуемое симметричное расположение поперечных стен; г- нерекомендуемое несимметричное расположение поперечных стен; д- нерекомендуемое расположение стен зданий

Фундаменты здания. При строительстве в сейсмических районах глубину заложения фундаментов назначают не менее 1 м, причем грунты III категории требуют искусственного улучшения. Фундаменты зданий и их отдельных отсеков следует закладывать на одной глубине, а в зданиях повышенной этажности нужно предусматривать дополнительное заглубление фундаментов.

При прохождении сейсмических волн фундаменты зданий и сооружений могут испытывать подвижку относительно друг друга, поэтому рекомендуется возводить сплошные плитные фундаменты или фундаменты из перекрестных лент (рис.3, в) в монолитном или сборном варианте. Для усиления сборных фундаментов обязательно устраиваются перевязка блоков в узлах и укладка дополнительных арматурных сеток. В каркасных зданиях допускается применение отдельных фундаментов, которые должны раскрепляться железобетонными вставками (рис. 3, б).



Рис. 3. Конструкции фундаментов в сейсмически oпасныхpaйонax а - из перекрестных лент; б - закрепление отдельно стоящих фундаментов железобетонными вставками; 1 - сварные сетки; 2 - связевые вставки

Применение свайных фундаментов требует жесткой заделки свай в непрерывные ростверки, располагающиеся в одном уровне, причем следует опирать нижние концы свай на более плотные слои грунтов оснований. Следует отметить, что устойчивость оснований и фундаментов в сейсмически опасных районах гарантирует нормальную эксплуатацию здания только в том случае, если и вся надземная часть здания возведена с учетов сейсмических воздействий.

При свайных фундаментах следует применять забивные сваи, а не набивные. Набивные сваи без оболочек не применяют. Ростверк свайного фундамента должен быть заглублен в грунт. Для многоэтажных каркасных зданий применяют фундаменты виде перекрестных лент или сплошной плиты.

Особенности конструирования каркасных зданий. В каркасных зданиях горизонтальную сейсмическую нагрузку воспринимают каркас с жесткими узлами рам, каркас с заполнением, каркас с вертикальными связями, диафрагмами или стволами жесткости. При расчетной сейсмичности 7... 8 баллов допускают применять наружные каменные стены высотой не более 7 м.

Диафрагмы, связи и ядра жесткости должны быть непрерывными по всей высоте здания и расположены в обоих направлениях равномерно и симметрично относительно центра тяжести здания. При выборе конструктивных схем следует предусмотреть возникновение первых пластических зон в горизонтальных элементах каркаса (ригелях, перемычках и обвязочных балках).

По способу изготовления и возведения железобетонные каркасы зданий могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными. Жесткие узлы железобетонных рам должны быть усилены применением сварных сеток и замкнутых хомутов (рис.4.3)

Участки ригелей колонн, примыкающие к жестким узлам рам на расстоянии, равном не менее высоты их сечения, усиливают дополнительной замкнутой поперечной арматурой (хомутами) с шагом не более 100мм в рамных системах и не более 200мм в связевых системах. При расчетной сейсмичности 8 и 9 балла в шаг хомутов в колоннах рам не должен превышать b/2 где, b - наименьший размер сечения колонны. Диаметр хомутов следует принимать не менее 8мм.

В сборно-монолитном каркасе колонны и плиты перекрытий объединяют в единую конструкцию путем натяжения на бетон канатной арматуры. Ее пропускают через отверстия колонн в зазорах между крупноразмерными панелями перекрытия.

Сборные колонны многоэтажных зданий по возможности следует укрупнять на несколько этажей. Стыки колонн необходимо располагать в зонах с минимальным изгибающими моментами.



Рисунок 4. Сейсмоконструирование узлов: а, б - армирование узла сборной и монолитной железобетонной рамы: в - конструктивное решение стыковых соединений панелей внутренних стен крупнопанельных зданий; г-анкеровка панелей перекрытий 1 - продольная арматура; 2 - то же, поперечная; 3 - усиленный арматурный выпуск; 4- опорный столик из уголков с отверстием; 5- дополнительная продольная арматура; 6 - поперечная арматура

Особенности конструирования крупнопанельных и объемно-блочных зданий. Для зданий сейсмических районов рекомендуют принимать конструктивную схему с несущими поперечными и продольными стенами. Панели стен и перекрытий соединяют путем сварки выпусков арматуры, анкерных стержней и закладных деталей. Таким образом все элементы зданий объединяют в единую пространственную конструкцию, способную воспринимать сейсмические нагрузки. Несущую способность зданий повышают путем применения вертикальной напрягаемой арматуры.

Фундаменты применяют ленточные из монолитного железобетона. При больших нагрузках и слабых грунтах может оказаться рациональным фундамент в виде сплошной монолитной плиты.

Стеновые панели армируют пространственными каркасами. Пример конструктивного решения внутренней стеновой панели и ее стыков показан на рис.108в. Стены по всей длине и ширине здания должны быть, как правило, непрерывными.

Благодаря большой пространственной жесткости и способности перераспределять усилия, объемно-блочные здания вполне подходят для строительства в сейсмических районах. При строительстве блоки размерами на всю комнату соединяют по высоте только по углам. Однако по всем граням блоков устанавливают вертикальную арматуру. Для повышения жесткости горизонтальных стыков блоков целесообразно устраивать шпоночные связи.

Для снижения сейсмических нагрузок устраивают в зданиях так называемый первый гибкий этаж, т. е. первый этаж многоэтажных зданий выполняют каркасным. Последнее время такое решение подвергается к жесткой критике.

Особенности конструирования каменных зданий. В зданиях с несущими стенами из кирпича или каменной кладки, кроме наружных продольных стен, должно быть не менее одной внутренней продольной стены. При этом соблюдают требования по минимальной ширине простенков и максимальной ширине проемов.

Сейсмостойкость каменных стен зданий повышают арматурными сетками, вертикальными железобетонными элементами (сердечниками), предварительным напряжением кладки. В уровне перекрытий и покрытий зданий устраивают антисейсмические железобетонные пояса по всем продольным и поперечным стенам. Связь поясов с кладкой может быть усилена выпусками арматуры и железобетонными анкерами.

Антисейсмические пояса устраивают на всю ширину стены. Высота поясов должна быть не менее 150 мм. Их возводят из бетона класса не ниже B12, 5 и армируют четырьмя продольными стержнями диаметром 10 и 12 мм при расчетной сейсмичности соответственно 7, 8 и 9 баллов. Кроме того, армируют горизонтальной арматурой все угловые участки наружных стен и сопряжения внутренних стен к наружным. Аналогичное армирование применяют для стен из монолитного бетона.

Проемы большой ширины и узкие простенки окаймляют железобетонной рамкой (рис.4.4). Перемычки устраивают, как правило, на всю толщину стены и заделывают в кладку на глубину не менее 350 мм (при ширине проема до 1,5м - не менее 250 мм).

Рис. 5. Усиление граней оконных (а) и дверных (б) проемов: 1 - железобетонный сердечник; 2 - железобетонная перемычка, объединенная с обвязкой; 3 -железобетонная обвязка

Первые этажи зданий, включающие магазины и другие помещения свободной планировки (с колоннами), выполняют в железобетоне.

Здания с пролетами 18 м и более следует перекрывать металлическими фермами в сочетании с алюминиевыми панелями или профилированным стальным настилом, утепленным пенополистиролом или другими эффективными легкими материалами. Предварительно напряженные железобетонные конструкции, в которых арматура не имеет сцепления с бетоном, применять не разрешается.

Лестницы рекомендуется применять крупносборные с заделкой в кладку не менее чем на 250 мм , с анкерованием или с надежными сварными креплениями. Консольная заделка ступеней не допускается. Дверные и оконные проемы при сейсмичности 8 и 9 баллов должен иметь железобетонное обрамление.

Перегородки следует применять крупнопанельные или каркасной конструкции, причем они должны быть надежно связаны с перекрытиями и стенами или колоннами. Балконы должны выполняться в виде консольных выпусков панелей перекрытий (или надежно с ними соединяться). Вынос балконов допускается при сейсмичности 7 баллов 1,5 м, а при сейсмичности 8-9 баллов 1,25 м. Отделку помещений следует производить с использованием легких листовых материалов (сухой штукатурки, фанеры, древесноволокнистых плит и т. п.).

Покрытия одноэтажных зданий для строительства в сейсмических районах следует принимать сборно-монолитной конструкции. Многопролетные стропильные покрытия, как и многоволновые оболочки для сейсмических районов, целесообразно проектировать неразрезными с целью повышениях их жесткости и устойчивости.

3. Описать отложения грунтов в следующем порядке: условия формирования, виды грунтов в отложениях и их строительные свойства, инженерно-геологические процессы, которые могут развиваться в этих грунтах

Вариант 2 - Аллювиальные отложения.

Аллювий (аллювиальные отложения) - отложения, формирующиеся постоянными водными потоками в речных долинах, состоящие из обломочного материала различной степени окатанности и сортировки (галечник, гравий, песок, суглинок, глина). Гранулометрический и минеральный состав и структурно-текстурные особенности их сильно варьируют в зависимости от гидрологического режима рек, характера размываемых пород, водосбора и геоморфологических условий. Различается аллювий горных и равнинных рек. Для первого характерны: грубообломочный материал с преобладанием галечника, полимиктовый состав с очень непостоянным соотношением основных породообразующих компонентов, слабая сортировка материала, отсутствие четкой слоистости. Для аллювия равнинных рек характерны: значительно более однородный минеральный состав, вплоть до олигомиктового, когда размываются осадочные породы, крупная косая слоистость, сменяющаяся в верхних горизонтах мелкой косой слоистостью.

В долинах рек вниз по течению крупность материала уменьшайся и повышается степень сортировки песчаных осадков; одновременно может ухудшаться сортировка алевритовых и тонкопесчаных осадков, выпадающих из взвеси. Различают три основные фацииаллювия: русловую, пойменную и старичную. Русловым аллювием образованы отмели, острова и косы. Они сложены хорошо промытым ритмично сортированным песчаным материалом с крупной косой слоистостью; в меженное время обычно перекрываются более тонким материалом (прослои заиления). Пойменные отложения формируются в половодья. Для них характерна меньшая сортировка песчано-алевритовых осадков со слоистостью ряби волнений и течений и текстурами взмучивания. Старичные отложения формируются в отмерших руслах рек и по своим особенностям весьма близки к озерным отложениям.

Аллювиальные отложения галечников и разнообразные пески обычно используют как строительные материалы. Очень часто наиболее благоприятные предпосылки для разработки таких карьеров создаются на поднятых над уровнем реки аккумулятивных террасах, где отсутствуют грунтовые воды.

Строительные свойства аллювиальных отложений отличаются большой сложностью в зависимости от гранулометрического и минералогического состава, плотности, влажности, консистенции и других факторов. Характерная строительная особенность крупнообломочных и песчаных аллювиальных отложений - их малая уплотняемость. Как правило, они бывают хорошим основанием для сооружений (зданий, насыпей и т. п.) которые производят только статическую нагрузку. При воздействии динамической нагрузки (от проходящих поездов, молотов и т. п.) в зависимости от природной плотности отложений уплотнение их может быть значительным. Поэтому, проектируя сооружения с динамическими нагрузками, следует точно определить природную плотность песков в условиях их естественного залегания.

Инженерно-геологические процессы в аллювиальных отложениях - свежий осадок имеет невысокую плотность отсюда низкие прочностные характеристики. Грунты подвержены ряду неприятных геологических процессов. Пески сильно водонасыщенные могут проявлять плывунные свойства, а глины наоборотприводонасыщении подвергаются разжижению.



4. Описать подземные воды, движение вод в грунтах и процессы, вызванные фильтрацией

Вариант 2 - Состав подземных вод и оценка их агрессивности.

Подземные воды - воды, находящиеся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии.

По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов:

· Почвенные;

· Грунтомвые;

· Межпластовые;

· Артезианские;

· Минеральные.

Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести или связанными, удерживаемыми молекулярными силами.

Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

Межпластовые воды - нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

Артезианские воды (от Artesium, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) - напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

Минеральная вода - вода, содержащая в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Среди минеральных вод выделяют минеральные природные питьевые воды, минеральные воды для наружного применения и другие.

Минеральные воды также имеют важное бальнеологическое значение и их широко используют в санаторно-курортном лечении. Так воды для наружного применения используются для ванн, купаний, душей, проводимых в бальнеолечебницах и в лечебных бассейнах, а также для ингаляций и полосканий при заболеваниях носоглотки и верхних дыхательных путей, для орошений и промываний полых органов и других подобных целей.

Процессы, развивающиеся в грунтах при фильтрации воды. При движении потока воды в порах грунта между ним и частицами возникают объемные силы взаимодействия. Равнодействующую этих сил в каждой точке можно разложить на две составляющие: направленную вертикально вверх и действующую по направлению движущегося потока.

Первая составляющая называется взвешивающей силой (архимедовой силой) и оказывает выталкивающее воздействие на частицы грунта (взвешивание грунта в воде).

Вторая - фильтрационная сила - приводит к гидродинамическому давлению движущейся воды на частицы грунта. Взвешивающие силы проявляются даже при отсутствии движения воды и обусловливают уменьшение удельного веса грунта ниже уровня подземных вод. Фильтрационные силы возникают только при движении потока воды в грунте, и их интенсивность зависит от гидравлического градиента.

Состав подземных вод. Подземные воды состоят преимущественно из 6 неорганических компонентов, определяющих химический состав подземных вод и называемых макрокомпонентами. Это анионы: гидрокарбонат ион (HCO3), хлорид ион (Cl), сульфат ион (SO4); катионы: ион кальция (Ca), магния (Mg), натрия (Na). Поверхностные воды, грунтовые воды, а так же осадки имеют преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый состав. Морские воды имеют состав хлоридно-натриевый. Подземные воды напорных артезианских бассейнов имеют пестрый состав, от хлоридно-натриевых и заканчивая сульфатно-магниевыми водами. Состав природных вод отображен на диаграмме ионного состава вод различного происхождения. Микрокомпоненты содержатся в незначительных концентрация в воде (определяемых в миллиграммах и долях миллиграммов в литре воды). Это железо (Fe), марганец (Mn), медь (Cu), цинк (Zn), свинец (Pb), алюминий (Al), фтор (F) и другие. От данных компонентов зависят токсилогические (показатель вредности) характеристики подземной воды.

Агрессивность воды - причина разрушения конструкций. В процессе строительства и эксплуатации сооружений, подземных паркингов иногда возникает разрушение несущих опор зданий, фундаментов, ростверков, несущих стенок подвальных помещений. Дело в том, что на конструктивные элементы зданий оказывается разрушающие влияние агрессивными подземными водами. Агрессивность подземных вод формируется из-за наличия в подземных водах определенного химического состава -растворенных компонентов, усиливающих растворение и выщелачивание структурных составляющих конструкций. Агрессивные воды воздействуют на бетонные конструкции с помощью концентрации определенных химических компонентов. Также немалое влияние оказывают температура, скорость фильтрации водного раствора у поверхности конструкции. По степени воздействия на конструкции, воды подразделяются на: неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные. Критерии оценки агрессивности подземных вод и нормативы влияния подземных вод на основания сооружений приведены в СНиП 2.03.11-85. Основным критерием оценки агрессивности подземных вод являются фильтрационные характеристики горных пород (среды инженерного освоения). Для оценки агрессивного воздействия подземных вод, грунты разделяются на сильно - и среднефильтрующие с коэффициентом фильтрации равным или более 0,1 м/сут и слабофильтрующие (слабопроницаемые) с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут. Коэффициенты фильтрации определяются с помощью опытно-фильтрационных работ.

Пробы подземных вод при изысканиях отбираются в процессе проходки и по окончанию бурения скважин (в конце прокачек), в ходе опытных откачек (в конце опытов - обязательно) и при стационарных наблюдениях.

5. Для проведения строительных работ необходимо произвести осушение котлована несовершенного типа. Определить приток подземных вод в котлован

Приток подземных вод в осушаемый котлован несовершенного типа Q, м³/сут, определяется по формуле

Часть водоносного слоя грунта в пределах котлована (мощность активной зоны), м:



- высота воды в котловане до откачки, м;

- часть водоносного слоя грунта после откачки, м. При осушении котлована

м;

- радиус влияния, м;

Приведенный радиус котлована, м:

Величины Н, Р, R, h и r приводятся на расчетной схеме котлована.



6. Построить карту гидроизогипс по данным замеров абсолютных отметок уровня подземных вод в 16 скважинах, расположенных в виде квадратной сетки

Для определения гидравлического градиента потока подземных вод на участке L делят разность абсолютных отметок двух смежных гидроизогипс на расстояние между ними.

№ скважины	Абсолютные отметки уровня подземных вод в скважинах, м	№ скважины	Абсолютные отметки уровня подземных вод в скважинах, м
1	217,6	9	217,5
2	213,6	10	216,7
3	216,0	11	212,8
4	217,1	12	213,9
5	216,6	13	216,5
6	214,5	14	214,7
7	213,3	15	216,8
8	212,1	16	216,2

Между гидроизогипсами317,5 и 317 м (на участке 1,2,5,6) L = 16,73 м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 317 и 316,5 м (на участке 2,3,6,7) L = 7,41м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 315 и 314,5 м (на участке 3,4,7,8) L = 12,32 м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 319 и 318,5 м (на участке 5,6,9,10) L = 10,21м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 317,5 и 317 м (на участке 6,7,10,11) L = 5,7 м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:



Между гидроизогипсами 316,5 и 316 м (на участке 7,8,11,12) L = 5,93м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 318,5 и 318 м (на участке 9,10,13,14) L = 6,81м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

Между гидроизогипсами 318 и 317,5 м (на участке 10,11,14,15) L = 6,39м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:



Между гидроизогипсами 319 и 318,5 м (на участке 11,12,15,16) L = 22,77м, тогда

Скорость движения воды на этом участке при коэффициенте фильтрации = 0,04 м/сут определяют по формуле Дарси:

геологический сейсмологический аллювиальный осушение

7. На участке строительства при инженерно-геологических изысканиях пробурено 5 скважин на расстоянии 250 м одна от другой

Напластования грунтов в каждой скважине даны в порядке их расположения сверху вниз. Для каждого слоя грунта в задании указаны его мощность (толщина слоя), название, условия формирования и возраст. Уровень подземных вод, установившийся в скважине, отсчитывается от поверхности грунта (устья скважины).

1. Построить инженерно-геологический разрез по скважинам 1 - 5.

2. Построить инженерно-геологическую колонку по скважине 4.

3. Охарактеризовать инженерно-геологические условия участка, учитывая возможность возведения сооружений при заданной глубине промерзания грунтов и при наличии опасных инженерно-геологических процессов.

№ слоя	Грунты	Абсолютные отметки устьев скважин, м
		Скв. 1 133,5	Скв. 2 134,1	Скв. 3 132,8	Скв. 4 132,5	Скв. 5 131,6
		Мощность слоя, м
1	Насыпной грунт	2,4	1,9	1,8	2,0	2,1
2	Песок пылеватый vQ4	3,2	1,8	-	2,4	3,6
3	ГлинаpQ3	-	2,1	4,4	1,8	-
4	Суглинок а Q3	10,8	12,6	11,9	12,6	13,0
5	Песок крупныйаQ2	6,9	5,8	4,9	5,5	6,0
6	Сиенитс Є3	0,8	0,4	0,6	1,0	0,7
Уровень подземных вод, м	3,2	2,4	1,2	2,7	2,5

Глубина сезонного промерзания грунтов 2,3 м

Рассмотрим участок строительства, иженерно-геологического строительства.

Участок строительства сложен грунтами четвертичного возраста: насыпными грунтами, песками пылеватыми, глиной, суглинками, песками крупными, которые подстилаются сиенитами юрского возраста. Грунты залегают слабонаклонными слоями, вдоль всего разреза на средней глубине два метра лежат насыпные грунты.

На глубине 1,2- 3,2 м. в песке пылеватом располагается уровень подземных вод. Зона аэразии сложена насыпными грунтами мощностью до 2,4м, эоловым песком пылеватым мощностью до 3,6м. Насыпной грунт из щебня и других строительных материалов может служить даже лучшим основанием, чем естественные грунты. Отличительной особенностью, которая собственно и определяет характеристики данного грунта, является его пучинистость или способность увеличиваться в объеме в случае замачивания. Отсюда напрашивается следующий вывод - фундамент, который сооружается на насыпном грунте, в первую очередь должен выдержать нагрузки по вертикали, оказываемые на него почвой снизу.

Основными мероприятиями, устраняющими вредное влияние этих факторов, являются предохранение грунтов от увлажнения и промерзания во время строительства и закладки фундаментов зданий ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Размещено на Allbest.ru

...