Конспект лекций по инженерной геологии
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Конспект лекций по инженерной геологии

Лекция 1

Организация и планирование инженерно-геологических работ

 1.1 Основные понятия об инженерно-геологическом обосновании строительства. Влияние деятельности человека на геологические процессы.

 Задачей геологических исследований является получение исходных данных, необходимых для проектирования объектов водоснабжения и канализации: водозаборов, станций подготовки воды, трубопроводов, канализационных коллекторных тоннелей, очистных сооружений. Сложность и многообразие объектов водоснабжения и канализации, поверхностных, подземных, линейных, особая санитарная и экологическая ответственность предъявляют к геологическому обоснованию подобных объектов особые требования.

В процессе выполнения геологических исследований изучаются геологические, геоморфологические и гидрогеологические условия, современные инженерно-геологические процессы и явления, параметры водоносных горизонтов, свойства горных пород. Результаты изучения геологических условий позволяют выбрать место водозабора, лучшие участки для строительства и эксплуатации объектов, обосновать меры защиты природной среды от воздействия сооружаемых объектов и защиты объектов от природных процессов. Материалы исследований позволяют сделать выводы о необходимости улучшения свойств грунтов методами технической мелиорации, составить представление о наличии строительных материалов.

Основные понятия об инженерно-геологическом обосновании строительства.

 Геологические исследования для обоснования строительства (инженерно-геологические изыскания) заканчиваются инженерными выводами, в которых устанавливаются глубина заложения фундаментов и трубопроводов, величина допустимого давления на грунт и давления грунта на заглубленные объекты, прогнозируемые устойчивость сооружений, осадки.

 Инженерные выводы из геологических исследований для обоснования подземных водозаборов и охраны подземных вод (гидрогеологических исследований) указывают водоносные горизонты, из которых возможен забор воды, причем указываются дебит скважин, химические и санитарные характеристики воды, меры по защите подземных вод от загрязнения существующими и вновь возводимыми объектами.

Организация и планирование инженерно-геологических работ

Исследования ведутся в основном до проектирования, но продолжаются и в период строительства путем сверки фактических данных при откопке котлованов, траншей, проходке тоннелей с материалами более ранних исследований. В случае необходимости назначаются дополнительные изыскания.

 Геологические исследования могут потребоваться и в процессе эксплуатации объектов в случае возникновения деформаций, иных отклонений эксплуатационных параметров, объектов от проектных. Объем геологических исследований определяется стадией проектирования, сложностью обстановки, конструктивными характеристиками проектируемого объекта.

 Проектирование объектов водоснабжения и канализации обычно валится в два этапа.

 На первом этапе, именуемом "Проектное задание", определяются местоположение объекта, его основные эксплуатационные параметры. Этому этапу проектирования соответствуют предварительные инженерно-геологические исследования, результатом которых является карта инженерно-геологического районирования территории. На этом этапе проектирования и изысканий часто используется метод инженерно-геологических аналогий, то есть прогнозирование свойств грунтов и водоносных горизонтов осваиваемой территории по аналогии с хорошо изученными сходными по геологическому строению участками.

 На втором этапе проектирования, "Рабочее проектирование", составляются рабочие чертежи объектов, которые содержат детальные размеры фундаментов, элементов оборудования водозаборных скважин и т.д. Этому этапу соответствуют детальные геологические исследования, которые должны обеспечить достаточно достоверную информацию о строении грунтовой толщи и о свойствах грунтов под каждым фундаментом, в месте расположения каждой эксплуатационной скважины проектируемого водозабора.

 К районам с простыми инженерно-геологическими условиями относятся районы, сложенные горизонтально залегающими пластами, выдержанными по мощности и имеющими однородный литологический состав. Породы на отметках заложения фундаментов находятся в зоне аэрации, такие явления, как карст, оползни, просадки и другие, отсутствуют.

 В районах с условиями средней сложности породы залегают линзообразно, не выдержаны по мощности, на отметках заложения фундаментов нередко обводнены. Местами наблюдаются карст, просадки, оползни и пр.

 Геологический разрез в районе со сложными инженерно-геологическими условиями очень изменчивый. Отмечается нарушенность залегания пород. В разрезе присутствуют прослои и линзы пород с низкой несущей способностью. Породы обводнены, развиты напорные воды. Широко развиты карст, просадки, оползни и пр.

Влияние деятельности человека на геологические процессы.

Лекция 2

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав является одной из важных характеристик рыхлых и глинистых грунтов. Частицы одного размера или одной группы размеров (например, 0,050,005 мм) называют фракциями состава грунтов. Процентное весовое содержание в породе различных по величине фракций называют гранулометрическим составом, получающимся на основании гранулометрического анализа. Самым простым видом гранулометрического анализа является оптовой анализ. Разделение на фракции частиц породы, прошедших через сита с отверстиями менее 0,25 мм (0,25-0,10; 0,10-0,05; 0,05-0,005 и менее 0,005 мм), проводят методом отмучивания, основанным на законе Стокса.

 Удельный вес грунта γ определяется как вес минеральной части воды в единичном объеме. Удельный вес скелета грунта есть вес сухого грунта, вес только его минеральной части в единице объема (γd). Удельный вес частиц представляет собой отношение удельного веса скелета к занимаемому им объему. Влажность грунта W определяется как отношение веса воды к весу сухого грунта.

Глинистые грунты, как видно, обладают свойством пластичности, т.е. способностью изменять под внешним воздействием форму без изменения объема и сохранять ее. Грунты бывают пластичными только в определенных пределах влажности.

 Грунт Число пластичности, Ip

Содержание глинистой фракции, %,

Супесь Суглинок Глина

0,01-0,07 0,07-0,17>0,17

3-10 20-30>30

 Коэффициент сжимаемости как отношение изменения пористости к приложенной нагрузке: m0 = (e0 – e)/P. Прочность грунта

 В случае песчаного грунта эта зависимость имеет вид τ = р · tgφ, где φ является углом внутреннего трения. Когда испытывается глинистый грунт, то зависимость приобретает вид τ = tgφ + С, где С - начальное сопротивление сдвигу или удельное сцепление грунта, которое вместе с углом внутреннего трения и является показателем прочности грунта. 

Лекция 3

Лекция 4

Лекция 5.

Лекция 6

 Алгоритмы численных решений обработки геологических данных. 3.1.6.1. Многоступенчатые модели инженерных объектов.

 Взаимодействие инженерного сооружения с геологической средой определяется сочетанием типа сооружения с типом среды как принципиально различных по материалу: "материал" геологической среды "живет" по природным законам, а материал инженерного сооружения — по техническим. При этом задача проектировщика (изыскателя, строителя, эксплуатационника) состоит в том, чтобы из этого разнообразного материала создать единую природно-техническую систему (ПТС), функционирующую в оптимальном по некоторым фиксированным критериям режиме.

 По В.К. Епишину (1985), природно-технической системой называется совокупность инженерного сооружения (комплекса инженерных сооружений) с частью геологической среды в зоне его (их) влияния, имеющей операционально фиксированные границы. Синонимом понятия ПТС, по ряду авторов, является термин "геотехническая система" (ГТС), под которой понимается совокупность взаимодействующие природных и техногенных систем.

 А.Л, Ревзон (1992) разделяет эти два понятия, считая, что "геотехническая система — совокупность форм взаимодействия инженерных сооружений с геологической средой, — является частью, подсистемой природно-технической системы. Последняя наряду с геотехнической включает в себя црд-системы: тропотехническую, акватехничеекую, биотехническую и историко-архитектурную. Таким образом, по А.Л. Ревзону, ГТС представляет собой структурно-функциональную часть ПТС.

Г.К. Бондариком было предложено понятие «литотехническая» схема".

 М.А. Шубиным введено понятие "геосистемы (природно-технической системы)", ориентированное на комплексирование геосистемного и программноцелевого подходов.

Понятие "геотехническая система" не следует путать с понятием "геолого-техногенная система", под которой М.С. Голицын и В.Н. Островский понимают часть геологической среды, взаимодействующую с техногенными объектами.

 Определения геотехнической системы и геолого-техногенной системы подразумевают, что природные и техногенные компоненты взаимодействуют на равных.

 3.1.6.2. Физическое моделирование в инженерной геологии.

 Анализ существующих схем типизации техногенных воздействий показывает, что их разработка ведется в трех направлениях: 1) по видам хозяйственной деятельности; 2) по набору определенных воздействий на конкретный компонент геологической среды; 3) по комплексу параметров, отражающих природу воздействия.

 Одна из первых попыток типизации техногенных воздействий по комплексу признаков была сделана в 1967 г. Ф.В. Котловым. Им выделены категории техногенных воздействий по времени действия, направленности, площади и другим признакам. Кроме того, по воздействию на определенный компонент геологической среды им выделено три вида воздействий на: 1) напряженное состояние пород; 2) тепловое состояние пород и подземных вод; 3) режим поверхностных и подземных вод.

 В дальнейшем Ф.В. Котлов увязал типизацию техногенных воздействий с классификацией вызванных ими процессов, а затем с изменением природных физических полей.

 Близка к этой систематизации и схема М. Арну (1984), а также схема выделения признаков типизации, предложенная Е.М. Сергеевым и В.Т. Трофимовым (1985).

 Разрабатывая это направление, А.Д. Жигалин в 1985 г. предложил подробную классификацию источников и типов техногенного воздействия. Источники воздействия классифицируются им по типам, периодичности, интенсивности, по форме, размерам, положению относительно объекта воздействия. По виду оказываемого источниками воздействия они подразделяются на источники физического, химического, биологического и геологического (!) воздействия, на подвиды — по воздействующим факторам. Однако многие техногенные воздействия в этой классификации не были учтены.

Многими авторами предложены частные схемы типизации техногенных воздействий на геологическую среду применительно к определенному виду деятельности: например, для горнодобывающей промышленности или гидротехнической деятельности, для АЭС, для городского строительства и т.д. При этом авторами во многих случаях под понятием "техногенное воздействие" понимались вид хозяйственной деятельности и те процессы, которые возникают как результат этой деятельности. Частные классификации техногенных воздействий, учитывающие источник, характер и результаты воздействия для некоторых видов деятельности, были разработаны Г.А. Голодковской и Ю.Б. Елисеевым (1989).

Характер и интенсивность техногенного воздействия на геологическую среду зависят от особенностей функционирования хозяйственных объектов. В реальной обстановке воздействия от отдельных источников часто накладываются, суммируются, подавляются и видоизменяются. Это вызывает определенные трудности как при выделении и типизации техногенных воздействий, так и при их картографировании.

Одним из главных вопросов при разработке классификации техногенных воздействий является вопрос о признаках типизации или деления. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду, разработана В .Т. Трофимовым, В. А. Королевым и A.C. Герасимовой (1995). В ее основу были положены следующие методологические положения: 1. Признаки типизации должны отражать основные черты техногенных воздействий на геологическую среду разной природы, сама природа воздействия, его механизм должны быть отражены в его основном таксоне — классе. В соответствии с этим выделяются следующие классы воздействий: физическое (в котором выделяются подклассы, обусловленные действием различных физических полей: механического, гидромеханического, гидродинамического, термического, электромагнитного, радиационного), физико-химическое, химическое, биологическое. Воздействия перечисленных классов не сводятся друг к другу и оказываются полем соответствующей природы, техногенного происхождения. Поэтому к характеристике техногенного воздействия данного класса в принципе применимы все показатели, используемые для оценки любого физического поля (интенсивность, геометрические размеры в трехмерном пространстве, стационарность или нестационарность поля во времени и т.д.).

Конспект лекций по инженерной геологии

Лекция 1

Организация и планирование инженерно-геологических работ

 1.1 Основные понятия об инженерно-геологическом обосновании строительства. Влияние деятельности человека на геологические процессы.

 Задачей геологических исследований является получение исходных данных, необходимых для проектирования объектов водоснабжения и канализации: водозаборов, станций подготовки воды, трубопроводов, канализационных коллекторных тоннелей, очистных сооружений. Сложность и многообразие объектов водоснабжения и канализации, поверхностных, подземных, линейных, особая санитарная и экологическая ответственность предъявляют к геологическому обоснованию подобных объектов особые требования.

В процессе выполнения геологических исследований изучаются геологические, геоморфологические и гидрогеологические условия, современные инженерно-геологические процессы и явления, параметры водоносных горизонтов, свойства горных пород. Результаты изучения геологических условий позволяют выбрать место водозабора, лучшие участки для строительства и эксплуатации объектов, обосновать меры защиты природной среды от воздействия сооружаемых объектов и защиты объектов от природных процессов. Материалы исследований позволяют сделать выводы о необходимости улучшения свойств грунтов методами технической мелиорации, составить представление о наличии строительных материалов.

Основные понятия об инженерно-геологическом обосновании строительства.

 Геологические исследования для обоснования строительства (инженерно-геологические изыскания) заканчиваются инженерными выводами, в которых устанавливаются глубина заложения фундаментов и трубопроводов, величина допустимого давления на грунт и давления грунта на заглубленные объекты, прогнозируемые устойчивость сооружений, осадки.

 Инженерные выводы из геологических исследований для обоснования подземных водозаборов и охраны подземных вод (гидрогеологических исследований) указывают водоносные горизонты, из которых возможен забор воды, причем указываются дебит скважин, химические и санитарные характеристики воды, меры по защите подземных вод от загрязнения существующими и вновь возводимыми объектами.

Организация и планирование инженерно-геологических работ

Исследования ведутся в основном до проектирования, но продолжаются и в период строительства путем сверки фактических данных при откопке котлованов, траншей, проходке тоннелей с материалами более ранних исследований. В случае необходимости назначаются дополнительные изыскания.

 Геологические исследования могут потребоваться и в процессе эксплуатации объектов в случае возникновения деформаций, иных отклонений эксплуатационных параметров, объектов от проектных. Объем геологических исследований определяется стадией проектирования, сложностью обстановки, конструктивными характеристиками проектируемого объекта.

 Проектирование объектов водоснабжения и канализации обычно валится в два этапа.

 На первом этапе, именуемом "Проектное задание", определяются местоположение объекта, его основные эксплуатационные параметры. Этому этапу проектирования соответствуют предварительные инженерно-геологические исследования, результатом которых является карта инженерно-геологического районирования территории. На этом этапе проектирования и изысканий часто используется метод инженерно-геологических аналогий, то есть прогнозирование свойств грунтов и водоносных горизонтов осваиваемой территории по аналогии с хорошо изученными сходными по геологическому строению участками.

 На втором этапе проектирования, "Рабочее проектирование", составляются рабочие чертежи объектов, которые содержат детальные размеры фундаментов, элементов оборудования водозаборных скважин и т.д. Этому этапу соответствуют детальные геологические исследования, которые должны обеспечить достаточно достоверную информацию о строении грунтовой толщи и о свойствах грунтов под каждым фундаментом, в месте расположения каждой эксплуатационной скважины проектируемого водозабора.

 К районам с простыми инженерно-геологическими условиями относятся районы, сложенные горизонтально залегающими пластами, выдержанными по мощности и имеющими однородный литологический состав. Породы на отметках заложения фундаментов находятся в зоне аэрации, такие явления, как карст, оползни, просадки и другие, отсутствуют.

 В районах с условиями средней сложности породы залегают линзообразно, не выдержаны по мощности, на отметках заложения фундаментов нередко обводнены. Местами наблюдаются карст, просадки, оползни и пр.

 Геологический разрез в районе со сложными инженерно-геологическими условиями очень изменчивый. Отмечается нарушенность залегания пород. В разрезе присутствуют прослои и линзы пород с низкой несущей способностью. Породы обводнены, развиты напорные воды. Широко развиты карст, просадки, оползни и пр.

Влияние деятельности человека на геологические процессы.

Дата: 2019-12-09, просмотров: 260.