Конспект лекций Основы инженерной геологии

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области
«Краснотурьинский индустриальный колледж»
(ГАПОУ СО «КИК»)





Курс лекций по дисциплине «Основы инженерной геологии»
по специальности 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»




Составила: преподаватель Волкова М.В.












Краснотурьинск
2017-2018г.г
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
Тема 1. Геологическое строение и возраст горных пород 4
1.1. Происхождение и строение Земли 4
1.2. Геологическая хронология.. 4
1.3. Возраст горных пород.. 5
1.4. Условия залегания горных пород 6
1.5. Виды дислокаций горных пород.. 6
1.6. Значение дислокаций для инженерной геологии. 8
1.7. Понятие о геологической норме и разрезе. Геологическая карта 8
Тема 2. Породообразующие минералы и горные породы 9
2.1. Понятие о минералах 9
2.2. Генезис минералов (происхождение). 9
2.3. Классификация минералов.. 9
2.4. Физические свойства 10
2.5. Понятие о горных породах.. 12
2.6. Классификация горных пород.. 12
2.7. Магматические горные породы.. 12
2.8. Осадочные горные породы. 13
2.9. Метаморфические горные породы.. 16
Тема 3. Гидрогеология 16
3.1. Виды воды в грунтах. 16
3.2. Классификация подземных вод 17
3.3. Водные свойства горных пород 17
3.4. Закон движения подземных вод. 18
3.5. Определение коэффициента фильтрации. 19
3.6. Грунтовые воды. 19
3.7. Межпластовые подземные воды 20
3.8.Трещиновые и карстовые воды 20
3.9. Определение направления движения подземных вод 21
3.10. Режим подземных вод 22
3.11. Понятие деприссионной воронке и радиусе влияния 22
3.12. Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках. 23
3.13. Химический состав подземных вод.. 24
Тема 4. Грунты. 25




ВВЕДЕНИЕ
Геология как наука
Геология - это наука изучающая состав, строение, происхождение и развитие Земли, закономерности и процессы ее формирования, составляющие ее горные породы и минералы, историю развития жизни на планете.
Основной объект изучения – земная кора (литосфера).
Геология развивалась и выделила ряд разделов:
Минералогия – это наука о минералах, их составе, свойствах и процессах образования.
Кристаллография – это наука о кристаллах природных и искусственных, их форме и структуре.
Петрография – это наука о горных породах, которые состоят из нескольких минералов, изучает происхождение, состав, свойства, условия залегания.
Динамическая геология – это наука о процессах, происходящих в земной коре и на поверхности, преобразующих ее.
Историческая геология – это наука, изучающая историю развития коры и населяющих ее растительных и животных организмов.
Гидрогеология – это наука о подземных водах, их образовании, залегании, движении и свойствах; использовании в хозяйстве и влиянии на устойчивость инженерных сооружений.
Грунтоведение.
Задачи инженерной геологии

Главная цель – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, прогноз изменений, которые произойдут в геологической среде в процессе строительства и эксплуатации.
Это определяет основные задачи:
Выбор благоприятного в геологическом отношении места строительства данного объекта.
Выявление инженерно-геологических условий для того, чтобы выбрать рациональные конструкции фундамента и объекта в целом, а также технологий производства строительных работ.
Выработать мероприятия по инженерной защите территории и охране геологической среды.

Тема 1. Геологическое строение и возраст горных пород
1.1. Происхождение и строение Земли
Земля – шарообразное тело, сплюснутое у полюсов. Из-за наличия неровностей земной поверхности, получило название геоид.
Тело Земли имеет концентрическое строение из ядра и оболочек (геосфер).
Различают наружные и внутренние геосферы:
Внутренние:
Мантия – силикатная оболочка, является источником сейсмических и вулканических явлений и горообразовательных процессов.
Ядро состоит из внешнего жидкого и внутреннего твердого ядра. На 90% состоит из железа с примесью кислорода, серы, углерода, водорода. Плотность достигает 14гр/см3.
Внутренне строение Земли изучалось по данным глубинных сейсмических исследований по скорости прохождения и характеру преломления ударных волн.
Наружные:
Атмосфера:
Тропосфера формируются облака, и происходит движение воздуха, содержаться различные газы;
Стратосфера
Ионосфера
Гидросфера – все воды Земли.
Биосфера – все живые организмы на Земле.

1.2. Геологическая хронология
Дает представление о возрасте Земли и отдельных ее слоев и возрасте горных пород. Все время разделили на отрезки. Так была создана геологическая шкала. Для слоев пород, которые образовались в эти отрезки времени, были предложены свои названия, что позволило создать стратиграфическую шкалу.
геохронологическая шкала
Стратиграфическая шкала слоев пород

Эон
Эра
Период
Эпоха
Век
Время
Эонотема
Эратема
Система
Отдел
Ярус
Зона

Каждый отрезок времени получил свое наименование и обозначение виде индекса, а на геологических картах – свою окраску.

Шкала геологического времени Земли
Эон
Эра
Период
Возраст, млн.лет
Развитие органического мира

1
2
3
4
5

Фанерозой
Кайнозойская KZ
Четвертичный
Q
1.7
В начале периода преобладают млекопитающие. появляется человек.



Неогеновый
N
21
Бурный расцвет млекопитающих, развиваются птицы рыбы.



Палеогеновый
Pg
42
Окончательное вымирание мезозойской флоры, Развиваются млекопитающие, птицы, рыбы.


Мезозойская MZ
Меловой
K
70
Развитие крупных растений, рыбы, млекопитающих. Вымирают динозавры.



Юрский
I
55-60
Развитие хвойных, гигантских ящеров, птиц.



Триасовый
Т
40
Окончательное вымирание палеозойской флоры. Развитие рептилий, появление млмекопитающих, водных пресмыкающих.


Палеозойская PZ
Пермский
P
55
Появление и развитие хвойных, папоротников.Рептилии, амфибии.



Угольный
C
55
Развитие земноводных и позвоночных.Пышная наземная растительность.



Девонский
D
55
Развитие каралов , панцирных рыб,плауны, хвоши, папоротники.Водоросли, скорпионы, наземные растения.



Силурийский
S
30
Панцерные рыбы, водоросли, скорпионы, наземные растения.



Ордовский
O
45
Процветают раковинные беспозвоночные, появляются наземные животные,морские молюски, водоросли.



Кембрийский
90
Простейшие наземные растения, водоросли.

Протерозой PR


1200
Появление водорослей, бактерий, мякготелые малюски и пресноводные животные.

Архей AR


3500
Приметивные органические формы.


. Возраст горных пород

Имеет большое значение, поскольку определяет строение, прочность и деформационные характеристики. Например: породы архейской группы отличаются большей прочностью по сравнению мезозойской группой.
Различают абсолютный и относительный возрасты.
Абсолютный возраст – продолжительность существования породы, выраженная в годах. Определяется по содержанию в породе радиоактивных элементов. Параметры, время распада и конечный продукт известны.
Относительный возраст – позволяет определить возраст пород относительно друг друга, т.е. устанавливать какие породы древнее, а какие моложе.
Используют два метода определения возраста пород:
Палеонтологический метод: определяет возраст независимо от залегания слоев, в основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Останки, вымерших организмов, захоронились в тот отрезок времени, когда они жили. Зная последовательность и период жизни вымерших организмов, можно определить возраст пород.
Стратиграфический метод: применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев, при этом считают ниже лежащие слои более древними. Этот метод не применяется при залегании слоев в виде складок.


1.4. Условия залегания горных пород

Осадочная оболочка Земли образована слоями разных форм и различного происхождения. Все это возникает в результате осадконакопления – это первичное залегание горных пород. Эти слои разные по мощности и состоят из разных пород. Смешиваемость пластов осадочных пород является следствием изменения условий накопления осадков, когда происходит резкое изменение осадконакопления, всегда видна четкая граница между пластами.
Пласт – геологическое тело ограниченное двумя поверхностями и характеризуется однородным составом.
Выделяют 4 типа основных слоистостей:
параллельно-горизонтальная слоистость говорит о неподвижности слоя (глубоководные и мелководные озерные осадки);

волнистая слоистость образовалась при движении среды в двух направлениях (приливы и отливы);

косая слоистость образуется при движении водной или воздушной среды длительное время в одном направлении;

линзовидная слоистость – периодический внос в спокойную часть водоема более грубозернистого материала.


1.5. Виды дислокаций горных пород

Нарушение первоначального залегания пластов, называется дислокацией. В результате этого появляются складки, сбросы, сдвиги и другие формы. Осадочные горные породы залегают в виде пластов, расположенных горизонтально или с небольшим уклоном, такое залегание называют нормальным. При тектонических процессах нормальное залегание нарушается.
Складчатые дислокации:
моноклиналь – складка в одну сторону

флексура – коленообразная складка;




антиклиналь: в зависимости от расположения оси складки различают: прямые, косые, опрокинутые;

синклиналь – вершина вниз.

Разрывные дислокации-сбросы, взбросы, горсты, грабены, сдвиги.
Сброс образуется в результате опускания одной части толщи
Взброс образуется в результате поднятия одной части.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Грабены образуются, когда одна часть породы опускается между двумя разрывами.
Горст образуется, когда средняя часть поднимается между двумя разрывами.
Сдвиги образуется при движении горной породы в горизонтальном направлении.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

1.6. Значение дислокаций для инженерной геологии
Для строительной цели наиболее благополучными является горизонтальное залегание слоёв, большая их площадь, однородность состава. Здание имеет наибольшую устойчивость.
При крутом падении пластов и разрыве нарушается однородность грунта, что приводит к не равномерной сжимаемости слоёв и деформации сооружений.

1.7. Понятие о геологической карте и разрезе.
Геологическая карта
Геологическая карта – графическое изображение геологического строения, какого - либо участка земной коры, нанесенного на топооснову определённого масштаба.
Выделяют:
Карты четвертичных отложений расположенных на поверхности земли
Карты коренных отложений, т.е. убраны породы четвертичного возраста делятся:
1. стратиграфические – показывают границы пород различного возраста, которые обозначаются разными цветами и индексами;
2. литологические – отражают состав пород, обозначаются условными знаками:
суглинок глина известняк песок супесь гранит гравий
3.литолого-стратиграфические
4.инженерно-геологические
5.специального назначения (полезных ископаемых, гидрогеологические, геофизические и т.д.)
Карты делятся по масштабу:
Обзорные 1:500 000 и мельче
Среднего масштаба 1:200 000 до 1:100 000;
Детальные крупномасштабные 1:10 000 и крупнее

Геологический разрез – проекция геологических структур на вертикальную плоскость. Он позволяет выявить геологическое строение на глубине.
Их строят по разведочным выработкам или по картам, вертикальный масштаб выбирается в 10 раз крупнее горизонтального.
Тема 2. Породообразующие минералы и горные породы
2.1. Понятие о минералах
Минерал – природное тело однородного состава, представляющее химические элементы и соединения (кварц).
Наука, занимающая изучением свойств, состава, строение минералов называется минералогией.
В природе известно более 7000 минералов, чаще всего в породах встречаются 100 минералов, их называют породообразующими.
Минералы встречаются в трёх состояниях : твёрдые (кварц, графит); жидкие (вода, ртуть); газообразные (метан, сероводород).

2.2. Генезис минералов (происхождение)
Минералы образуются в сложных термодинамических и физико-химических условиях в недрах и на поверхности земной коры.
Можно выделить 3 группы:
Эндогенные – минералы магматического генезиса, образуются при остывании и кристаллизации магмы. Они плотные, твёрдые, стойкие к воде, кислотам и щёлочам (кварц).
Экзогенные – минералы осадочного генезиса, на образование влияет кислород, вода, температура; растворяется в воде, низкая твёрдость, взаимодействует с водой (каолинит, галит)
Метаморфические – образуется в результате высоких температур, больших давлений. Достаточно прочные (опал).


Классификация минералов
По происхождению
По химическому составу
По кристаллографическим особенностям
По растворимости

По химическому составу:
1. Самородные элементы: минералы, состоящие из одного химического элемента. Входит около 45 минералов, но в строении земной коры составляет 0,1% по весу (например, самородное золото, серебро, медь, платина, графит, алмаз, сера и др.).
2. Сульфиды: соединения различных элементов с серой около 50 . Включает ряд минералов – важнейших руд на свинец, медь, цинк и др. (например: пирит FeS2).
3. Галоидные соединения: соли голоидно-водородных кислот. Наиболее распространены хлористые и фтористые соединения (например: галит, сильвин, флюорит).
4. Оксиды и гидрооксиды: минералы – соединения различных элементов с кислородом и соединения с кислородом и гидроксильной группой. Он делится на группы:
Оксиды и гидрооксиды кремния
Окислы и гидроокислы металлов

5. Карбонаты: кальций и доломит.
6. Сульфаты: минералы, представляющие собой соли серной кислоты: гипс, ангидрит.
7. Силикат: породообразующие минералы.

По кристаллографическим особенностям:
Минералы с кристаллической структурой
Аморфные минералы

2.4. Физические свойства
Распознавание минералов осуществляется по их физическим свойствам:
Цвет – обуславливается химическим составом и примесями делятся на светлые и тёмные минералы.
Твёрдость – сопротивление минерала механическому воздействию. Различают абсолютную и относительную твёрдость. Относительная – определяет в сравнении с другими минералами, твёрдость которых известна и оценивается по десяти – бальной шкале Мооса:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

тальк
гипс
кальций
флюорит
апатит
ортоклаз
кварц
топаз
корунд
алмаз


В полевых условиях используют заменители: твёрдость ногтя = 2 – 2,5; медной монеты =3; стекла = 5 – 5,5; стального ножа = 5,5 – 6.
3. Спайность – способность минерала раскапываться при ударе по определенным направлениям, образуя гладкие плоскости раскола.
Виды спайности:
Весьма совершенная – легко раскалывает на отдельные пластины (слюда);
Совершенная – обломки ограниченные правильными плоскостями (каменная соль);
Несовершенная – местами заметны небольшие гладкие площадки (пирит, апатит);
Отсутствие спайности (кварц).

4.Блеск – обуславливается различным отражением света от поверхности :
Стеклянный (кварц)
Жирный (тальк, графит)
Металлический (пирит)
Шелковистый
Матовый
Перламутровый

5. Излом – линия откола, бывает:
Спайности
Землистый
Раковистый


2.5. Понятие о горных породах
Горные породы – минеральные агрегаты различного состава и свойств. Состоит из одного или нескольких минералов, и оцениваются валовым химическим анализом.
Базальт - SiO2 (49 – 52%), Al2O3(10 – 14%), Fe2O3(4 – 14%), CaO (8 – 10%) и т. д.
В земной коре обнаружены более 1000 горных пород. Они делятся на:
Мономинеральные (гипс)
Полиминеральные (гранит)

2.6. Классификация горных пород
По происхождению:
Изверженные породы – образуется при остывании магмы и лавы;
Осадочные породы – продукты разрушения других пород и накопление останков организмов;
Метаморфические породы – породы, образовавшиеся при воздействии на извержение или осадочные высоких температур и давления.

По минеральному составу
По степени кислотности
По структуре

Структура – строение породы, определяемая различным сочетанием размеров и форм минералов (кристаллическая, скрытокристаллическая, порфировая, стекловатая)


. Магматические горные породы

Подразделяются по условиям образования на:
Интрузивные (глубинные) – остывание происходит медленно полнокристаллическая равномерно зернистая структура (гранит, диориты, сиениты)
Эффузивные (поверхностные) – выходя на поверхность, магма теряет газы и быстро застывает, при этом образуются породы со скрытокристаллической решёткой или стекловидные. В нижней части лавы образуется мелкокристаллические породы, в верхней части – пористые (пуф, пемза и т.д.).

По кислотности SiO2%:
Ультракислотные (более 75%) – пегматит, обсидиан, туф, пемза, пепел;
Кислые (65-75%) – гранит, кварцевый порфирит, липарит;
Средние (55-65%) – сиенит, трахит;
Основные (45-55%) – габбро, диабаз, базальт;
Ультраосновные(менее 45%) – пироксениты, перидотит.

Разделение пород по SiO2 имеет практическое значение с уменьшением кислотности возрастает плотность породы, уменьшается температура плавления, и породы лучше поддаются полировке, окраска становится темнее.
Структура пород:
Кристаллическая (от весьма крупно – зернистой 10 мм до мелко – зернистой менее 1мм)
Скрытокристаллическая структура (кристаллы не видны)
Порфировая (выделяются крупные кристаллы)
Стекловатая (кристаллическая решётка отсутствует, характерен раковистый излом).

2.8. Осадочные горные породы
Делятся по происхождению:
Обломочные – образуются при механическом разрушении и накопление пород (гравий);
Глинистые – образуются при механическом разрушении химической и физической переработке и осаждении веществ из водных взвесей;
Химические образуются на суше при химическом выветривании и выпадение из растворов(известняк, гипс);
Органогенные происходят от жизнедеятельности организмов.
Эти породы занимают 75% площади земной коры, минеральный состав достаточно разнообразен.




Обломочные осадочные породы
Название и форма частиц стихии
Размер частиц, мм.
Распределение частиц на отдельные фракции

Окатанные угловатые




валуны, глыбы
галечник, щебень
гравий, дресва
Более 200
10100
210


крупные
мелкие


5 - 10
2 - 5


песчаные

0,05 - 2
грубые
крупные
средние
мелкие
тонкие
1 – 2
0,5 – 1
0,25 – 0,5
0,10 – 0,25
0,05 – 0,10

пылеватые (пыль)
0,0050,05
крупные
мелкие
0,01 – 0,05
0,005 – 0,01

глинистые
менее 0,005
-
-


По происхождению эти породы могут быть:
Морские
Речные
Озёрные
Эоловые
Вулканические

Иногда отдельные зёрна породы скрепляются цементом и образуются более прочные породы:
Песчаники
Брекчии
Конгломераты - обкатанные камни
Аргелиты - глины сцементированные

Природные цементы:
Глинистые
Гипсовые
Железистый
Кремнистый

Глинистые осадочные породы
Это породы с частицами диаметром менее 0,005 мм, имеет форму листочков, чешуек, пластинок. Содержание частиц в глине более 30%.
Разновидность глин:
Суглинки - количество частиц 10 – 30%
Супеси - количество частиц менее 10 %
Свойства глины:
Пластичность
Связность
Набухание
Водонепроницаемость
Липкость

Химические осадочные породы
Образуется на дне водных бассейнов, в условиях сухого климата в результате интенсивного испарения имеют повышенную концентрацию солей.
Структура этих пород кристаллическая, иногда эолитовая, землистая. Породы плотные с высокой пористостью, слабослоистые; в основном мономинеральные, что связано с условиями выпадения химических соединений из раствора при его выветривании; растворяются в воде.

Органогенные осадочные горные породы
Образуется в результате накопления вымерших организмов, подразделяются на зоогенные (ракушечник, мел) и фитогенные (трепел, торф).
По химическому составу делятся:
Карбонатные – характерна слабая растворимость в воде;
Кремнистые – повышенная пористость.
Структура: ракушечная, коралловая, землистая.

2.9. Метаморфические горные породы
Метаморфизму подвергаются все горные породы, при этом изменяется минеральный и химический состав, текстура, структура породы.
Основными факторами является: температура, давление, флюиды – жидкие, газообразные компоненты магмы.
Контактный, образуется на контакте магмы и старой породы (мрамор, скарны, роговики);
Дислокационный, образуется в момент образования складок, связан с тектоническим движением земной коры. Оказывает влияние давление (сланцы);
Региональный носит обширный характер, захватывает разнообразные горные породы. Давление и температура действует длительное время ( кварциты, яшмы, мраморы).


Тема 3. Гидрогеология
3.1. Виды воды в грунтах
Гидрогеология – наука, изучающая подземные воды, образование, движение и свойства.
Подземные воды – это воды содержащихся в порах и трещинах горной породы ниже поверхности земли. Образуется за счёт просачивания атмосферной воды и конденсации воды.
Типы влаги:
Пары воды;
Вода в составе минералов(CаSO4 2H2O - гипс);
Плёночная вода, обволакивающая молекулы грунта – связная;
Капиллярная вода содержится в породах и трещинах пород;
Свободная капельножидкая вода, передвигающая под силой тяжести;
Вода в твёрдом состоянии.



3.2. Классификация подземных вод

Подземные воды классифицируют:
По характеру их использования:
Хозяйственно – питьевые воды – это пресные воды, использование в других целях запрещается;
Технические воды – используется в промышленности и в сельском хозяйстве;
Промышленные воды – содержат в растворе полезные элементы, имеющие промышленное значение для добычи данного элемента (бром, йод);
Минеральные – имеет повышенное содержание биологически активных микро компонентов, газа и т.д. Добываются через скважины или источники;
Термальные – имеют температуру более 37 градусов С. Выходит на поверхность в виде горячих источников и используется для теплофикации городов.

По условиям залегания:
Грунтовые воды и верховодка – это воды залегающие на первом водоупоре;
Межпластовые воды;
Карстовые воды;
Трещиноватые воды.


3.3. Водные свойства горных пород

Для гидрогеологического расчета необходимо знать некоторые показатели:
Влагоемкость – это способность породы удерживать и вмещать в себе воды. Влажность, при которой все поры заполнены водой, называют полной влагоемкостью и определяется по формуле:

n – пористость породы;
13 QUOTE 1415 - плотность скелета породы.
Чем больше n, тем больше влагоемкость.

По степени влагоемкости породы подразделяются на:
Весьма влагоемкие (глина, торф, суглинки)
Слабовлагоемкие (мел, лес, мелкие пески)
Невлагоемкие (галечник, гравий, песок)

Водоотдача – способность пород насыщенных водой отдавать гравитационную воду в виде свободного стока.

W n.в. – полная влагоемкость;
W м.м.в. – межмолекулярная вода.
Наибольшей водоотдачей обладают пески и супеси, крупнообломочные породы и составляет 25-43%; водоотдача близка к нулю у глин.

Водопроницаемость – способность пород пропускать гравитационную воду через поры и трещины. Характеризуется коэффициентом фильтрации (Кф) – это скорость движения воды при гидравлическом напоре = 1 м/сутки:
при Кф > 1 м/сутки породы водопроницаемые (галечники, гравий, песок)
при Кф = 1 – 0,001 м/сутки породы полупроницаемые (глинистые пески, лес, торф)
при Кф < 0,001 м/сутки породы непроницаемые (глина, массивные породы)
Непроницаемые породы называют водоупорами.
Водопроницаемые – водоносные горизонты.

3.4. Закон движения подземных вод
Движение грунтовых вод осуществляется под действием силы тяжести и при направлении наклона воды.
Движение грунтовых вод подчиняется закону Дарси.
Вода перемещается из сечения 1 в сечение 2 под воздействием напора
·H = H1 -– H2; скорость потока зависит от напора
·H и от длины пути фильтрации L

Передвижение потока через пористые породы подчиняется линейному закону фильтрации:
Q = Kф*F*
·H/L = Kф* F*Y

Q – расход воды и количество фильтрующийся воды в единицу времени;
Kф – коэффициент фильтрации;
F – площадь поперечного сечения;
Y – напорный градиент.

3.5.Определение коэффициента фильтрации
Методы определения:
Расчётный
Лабораторный
Полевой

Лабораторный метод:
Для Лабораторного определения коэффициента фильтрации применяются различные приборы. для песков применяют трубку Спецгео.
Принцип работы прибора: цилиндрический сосуд известного диаметра F помещают испытываемый грунт; через него фильтруют воду под напором и измеряют расход профильтрованной воды, и снимают показания h1и h2 пьезометров; L – величина между центрами трубочек; и рассчитывают по формуле:
Q = Kф*Y*F
Kф = Q/YF = QL/F (h1 – h2)

3.6. Грунтовые

Грунтовая вода – это вода, залегающая на первом водоупоре.
Верховодка – это временное скопление подземных вод и образуется над случайными водоупорами.
Источником питания являются атмосферные осадки, поверхностные воды, напорные воды, выходящие на поверхность.
Разгрузка – поверхностные водоёмы, напорные воды.
Распространение обширное и совпадают с областью питания.
Эти воды безнапорные, находятся в непрерывном движении и направлены в сторону общего водоупора; в основном пресные и зависят от геологических условий местности и климатических факторов.

3.7. Межпластовые подземные воды
Межпластовые грунтовые воды – это воды, залегающие в водоносном слое между двумя водоупорами.
Их делят на 2 группы:
напорные;
безнапорные – слой горизонтальный и заполнен водой.


3.8. Трещиноватые и карстовые воды
Трещиновые воды – это воды, залегающие в трещинах массивов, глубина залегания от 80 до 100 м. Питание за счёт атмосферных осадков. Характерно колебание уровня во времени. Питание и площадь распространения совпадают. Движение этих вод не подчиняется законам.
Карстовые воды – это воды скапливающие в пещерах, ходах, образовавшихся вследствие выщелачивания растворимых горных пород (известняк , гипс , доломит).
Не обладают выраженным зеркалом и ложем, безнапорные: в составе содержатся соли. При залегании ниже пересечённой местности полностью заполнены водой. При залегании верхних слоёв – заполнены частично. Питание различное.


3.9. Определение направления движения подземных вод
Существует 3 способа:
Способ красящихся веществ:

Закладывают 5 шурфов по схеме.
В средний(5) вводят красящее вещество в количестве от 2 – 20 на каждые 10 м расстояния.
У скважин 1 , 2 , 3 , 4 находятся наблюдатели, которые засекают время появления окраски.
Определяют скорость движения потока:

Определение направления по трём точкам:
На местности выбирают 3 колодца расположенных в виде треугольника.
Определяют отметки уровня грунтовых вод.
Соединяют скважины прямыми линиями.
Сторону с большей разницей в уровнях, делят на разность отметок (равные части).
Пологая равномерное падение уровня находим точку уровня, которая соответствует третьей скважине, и соединяют их.
Восстанавливаем к этой линии перпендикуляр, это и есть направление движения вод.

Метод гидроизогипс – это кривые линии соединения точки с одинаковыми уровнями грунтовых вод. Их получают в результате бурения скважин на местности и определения в них УГВ, а затем нанесение на план по координатам. Строятся кривые линии.
Направление течения определяется нормалями к гидроизогипсе в данной точке.

3.10. Режим подземных вод
Режим подземных вод - это изменение во времени их уровня, химического состава, температуры, расхода.
В естественных условиях для подземных вод характерен естественный режим, который формируется под влиянием метеорологических, гидрогеологических и геологических факторов
Метеорологические: осадки, испарения, температура воздуха, атмосферное давление. Они вызывают сезонные и годовые колебания уровня, химического состава, температуры, расхода.
Наибольшие колебания уровней период весеннего снеготаянья и осенних дождей. Наиболее низкий – в конце лета и в конце зимы.
Разность между наивысшим и наименьшим горизонтом называется максимальной амплитудой колебания уровня (2 ,5*3).
УГВ колеблется в многолетнем цикле 11 лет. Это связано с изменениями климата. Амплитуда колебаний составляет 8 м и более.
Гидрологические: реки, приливы и отливы.
Геологические -действуют на любом участке земной коры, с глубиной их значение увеличивается. Это тектонические движения, землетрясения, вулканы, оползни, внутренняя теплота.
Техногенное влияние – производственная деятельность человека.

3.11. Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния
Водозаборы – это сооружения с помощью которых происходит захват ( забор ) подземных вод для водоснабжения, отвода с территории строительства или в целях понижения УГВ.
Существует следующие водозаборы:
Вертикальный: скважины и колодцы
Горизонтальный: траншеи, галереи, штольня
Отвод грунтовых вод со строительных площадок или снижение УГВ производится временно или на весь период.
Временный водоотвод – строительный водозабор, а постоянный дренажи.
При водозаборе происходит появление депрессионной воронки.
1 – депрессионная воронка;
R – радиус воронки.
Радиус воронки можно определить по формулам, бурением скважины, по аналогии с действующими водозаборами:

Н – мощность слоя грунтовой воды;
kф – коэффициент фильтрации.
Радиус зависит от породы, где происходит осушение: max R в гравии 400 – 600 м и min в глинах и песках.

3.12. Водопонижение грунтовых вод на строительных площадках
Понижение УГВ на строительных площадках осуществляется различными способами:
Самотёком. Самотёк воды зависит от рельефа местности. Водоносный слой подрезают сверху вниз по склону откосной дренажной траншееи.
Принудительная откачка осуществляется с помощью насосов.
Закрытый способ водопонижения с помощью ЛИУ; вокруг котлована устанавливают иглофильтры (длиной 7 – 9 м с фильтрами на концах) их присоединяют к всасывающему коллектору, возможно понижение на 4,5 м.
Если необходимо большее водопонижение , то их устанавливают в два яруса.
Откачка воды дренажами – обеспечивает сохранение уровня в постоянном пониженном положении.
3.13. Химический состав подземных вод
Подземные воды содержат в себе в растворимом состоянии соли, газы, органические соединения. Содержание этих веществ обуславливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей.
Соли: наибольшее распространение имеют сульфиды, сульфаты, карбонаты.
По общему содержанию солей воды разделяют:
Пресные (1 г/л)
Солоноватые (1 – 10 г/ л)
Солёные (10 – 50 г/л)
Рассолы (более 50 г/л)
В воде содержится несколько десятков химических элементов: соли ионов, CL; SO4; Na; Mg; Ca; K.
Жёсткость и агрессивность подземных вод
Жёсткость воды – свойство обусловленное содержанием ионов кальция и магния. Жёсткая вода даёт большую накипь, в сосудах.
Жёсткость выражается количеством миллиграмм эквивалент кальция и магния.
1 мг эквивалент – в 1 л воды содержатся 20,04 мг иона кальция или 12,6 магния.
В других странах 1 мг эквивалент = 28°
По жёсткости воду различают:
мягкую < 3 мг эквивалент
средней жесткости 3 – 6 мг эквивалент
жесткую 6 – 9 мг эквивалент
очень жесткую > 9 мг эквивалент
Наилучшим качеством вода обладает не < 7 мг эквивалент на 1 л.
Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии растворимых в воде солей на строительные материалы, особенно на портландцемент.
В строительных нормах оценивается степень агрессивности воды и учитывается коэффициент фильтрации грунтов. Это обусловлено различием скорости движения воды, чем выше, тем больше контакт с поверхностью бетона.
По отношению к бетону различают виды агрессивности:
Общекислотная оценивается величиной рН, в песках вода агрессивна, если рН < 7 , в глинах рН < 5
Сульфатная содержание ионов SO4 в количестве > 200 мг/ л вода агрессивна.
Агрессивность вод устанавливается при сравнении химических анализов воды с требованием нормативов. После этого определяют меры борьбы с ней: специальных цементов, гидроизоляция, снижение уровня воды дренажными системами.
Воздействие на металлы: это окисление металлической поверхности под действием кислорода, растворенного в воде.
Подземные воды обладают коррозионными свойствами при содержании в них углекислот органических и минеральных кислот, солей тяжёлых металлов, сероводорода, хлористых и других солей.
Повышение температуры подземной воды, электрические токи увеличивают коррозию.
Тема 4. Грунты
Грунтоведение – основное научное направление инженерной геологии и изучает горные породы как грунты, где ведётся строительство. Изучает состав, состояние, строение, свойства грунтов и условие их формирования.
Грунты – это горные породы, почвы и техногенные образование, обладающие определёнными генетическими признаками рассмотренные как многокомпонентные динамические системы, находящиеся под воздействием инженерной деятельности человека.
Общая инженерно – геологическая классификация грунтов предоставлена в ГОСТ 25100-95, распространяется на все грунты и устанавливает их классификацию, обязательную к применению при производстве инженерно-геологических изеыказаний.
Классификация грунтов включает 6 таксонометрических единиц по следующим группам признаков:
Класс – по характеру структурных связей.
Группа – по происхождению.
Подгруппа – по условиям образованию.
Тип – по петрографическому составу, гранулометрическому составу и степени его неоднородности числу пластичности.
Вид – по структуре, текстуре, составу цемента, плоскости сложения, относительному содержанию и степени уплотнения от собственного веса.
Разновидность – по физическими, химическим свойствам и состоянию.
Тип скальных грунтов
Устанавливается по их петрографическому составу на основании качественных характеристик.
Грунты различают по приделу прочности в водонасыщенном состоянии Rс, мПа:
очень прочные .. более 120
прочные...... 120-50
средней прочные 50-15
малопрочные. от 15 до 5
пониженной прочности. от 5 до 3
низкой прочности ..... от3 до 1
весьма низкой прочности. менее 1

Нескальные грунты
Являются дисперсными, т.е. состоят из обломков различной крупности. Значительный диапазон размеров частиц, разнообразное соотношение компонентного состава, различная природа структурных связей и многообразие структурно – текстурных особенностей нескальных грунтов различного генезиса обуславливают исключительно широкий диапазон свойств этих грунтов, поверхность разнообразным геологическим процессам.
Важное значение имеет гранулометрический состав дисперсных грунтов, т.е. содержание в них частиц различных размеров.
Наименование фракций
Размер обломков, мм.

Валунная (глыбовая)
Более 200

Галечная (щебенистая)
10-200

Гравинистая (дресвяная)
2-10

Песчаная
0,05-2

Пылеватая
0,005-0,05

Глинистая
Менее 0,005










13 PAGE \* MERGEFORMAT 142715




Рисунок 2Рисунок 5Рисунок 7Рисунок 8Рисунок 9Рисунок 10 Заголовок 115

Приложенные файлы


Добавить комментарий