Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 045856 из МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ)

1. Определение понятия "грунты". Классификация грунтов согласно ГОСТ 25100-2011.

Эоны Эры Период Тип. организмы Абс. Возраст

мл. лет Неохрон Кайнозойская Kz (новой жизни) Четвертичный

(антропогенный) Q 1,5-2,0 Третичный Tr Неоген N 25-27 Палеоген P 60-66 Мезозойская Mz (средней) Меловой К 132-142 Юрский J 190-200 Триасовый T 230-250 Палеозойская Pz (древней) Пермский P 275-295 Каменноугольный C 340-360 Девонский D 400-420 Силурийский S 425-455 Ордовикский O 480-520 Кембрийский Cm Более 570 Палеохрон Протерозойская PR Редкие остатки примитивных форм 2500-2700 Архейская

(археозойская) AR До 4500 Планетарная стадия Земл Свыше 4500 Грунты - это любые горные породы (осадочные, магматические , метаморфические) и твердые отходы производства залегающие на поверхности, земной коры и входящие в сферу воздействия на них человека при строительстве зданий, сооружений, дорог и других объектов.

Особенности грунтов: химико-минерального cocтава, структур и текстур, характера взаимодействия грунтов с водой, степени их выветрелости и ряда других. Недоучет тех или иных особенностей свойств "грунтов-оснований" влечет за собой ошибки при проектировании и строительстве зданий и сооружений, что в итоге приводит к утрате прочности грунтов в период эксплуатации.

Грунты подразделяют на следующие классы: скальные, дисперсные и мерзлые.

К классу скальных грунтов относят грунты, обладающие жесткими структурными связями (кристаллизационными и/или цементационными).

1. магматические (интрузивные/эффузивные) [силикатные основные/средние/кислые], граниты, кварцевые;

2. метаморфические [силикатные, карбонатные, железистые], мрамор, горючие сланцы;

3. осадочные [кремневые, карбонатные, силикатные], песчаники, известняки;

4. вулканогенно-осадочные [силикатные], туфопесчаники;

5. элювиальные [минеральные], скальные грунты трещинных зон;

6. техногенные.

К классу дисперсных грунтов относят грунты, обладающие физическими, физико-химическими или механическими структурными связями. Грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласс несвязных (сыпучих) грунтов (осадочные, элювиальные, техногенные), а грунты с физическими и физико-химическими структурными связями - в подкласс связных грунтов (осадочные, элювиальные, техногенные).

К классу мерзлых грунтов относят грунты, обладающие наряду со структурными связями немерзлых грунтов криогенными связями (за счет льда). Грунты с криогенными, кристаллизационными и цементационными структурными связями выделяют в подкласс скальных мерзлых грунтов; грунты с криогенными, физическими и физико-химическими структурными связями - в подкласс дисперсных мерзлых грунтов; грунты только с криогенными связями - в подкласс ледяных грунтов.

2. Происхождение, форма и строение Земли. Понятие о геосферах.

Более 100 лет пользовалась признанием гипотеза Канта-Лапласа, согласно которой солнечная система образовалась из огромной раскаленной газоподобной туманности, вращавшейся вокруг оси, а Земля вначале была в жидком состоянии, а потом стала твердым телом. В 40-х годах 20 века академик О.Ю. Шмидт выдвинул новую гипотезу, согласно которой Солнце на своем пути пересекло и захватило одно из пылевых скоплений Галактики, поэтому планеты образовались из пылевидных частиц, вращающихся вокруг Солнца. Земля, по Шмидту, первоначально была холодной. Разогрев ее недр начался когда она достигла больших размеров. Недра Земли приобрели пластическое состояние, более плотные вещества сосредоточились ближе к центру планеты, более легкие у ее периферии. Произошло расслоение Земли на отдельные оболочки. По этой гипотезе расслоение продолжается до настоящего времени. Заслуживает внимание гипотеза В.Г. Фесенкова, который считает, что в недрах звезд, в том числе и Солнца, протекают ядерные процессы. В один из периодов это привело к быстрому сжатию и увеличению скорости вращения Солнца. При этом образовался длинный выступ, который потом оторвался и распался на отдельные планеты.

Форма Земли обычно именуется Земным шаром. Установлено, что масса Земли равна 5,98*10^27 г, объем 1,083*10^27 см^3. Средний радиус 6371 км, средняя плотность 5,52 г/см^3. Форма Земли близка к трехосному эллипсоиду вращения с полярным сжатием: у современной Земли полярный радиус 6356,78 км, а экваториальный 6378,16 км. Длина земного меридиана составляет 40008,548 км, длина экватора 40075,704 км. Полярное сжатие обусловлена вращением Земли вокруг полярной оси и величина этого сжатия связана со скоростью вращения Земли. Для Земли есть собственное наименование формы, геоид. Поверхность Земного шара на 70,8% занята поверхностными водами, суша составляет 29,2%.

Земля сложена как бы несколькими концентрическими оболочками: внешними - атмосфера (газовая оболочка), гидросфера (водная оболочка), биосфера (область распространения живого вещества, по В.И. Вернадскому) и внутренними, которые называют геосферами (ядро, мантия и литосфера).

Земное ядро состоит из внешнего (жидкого) и внутреннего (твердого) ядра. Масса земного ядра составляет до 32% всей массы Земли, а объем всего примерно 16% от объема Земли. Земное ядро почти на 90% представляет собой железо с примесью кислорода, серы, углерода и водорода. Внутреннее ядро имеет железоникелевый состав.

Мантия Земли представляет собой силикатную оболочку между ядром и подошвой литосферы. Масса мантии составляет 67,8 % от общей массы Земли. Мантия подразделена на верхнюю, переходный слой Голицына и нижнюю мантию. По современным представлениям мантия имеет ультраосновной состав, в связи с чем ее часто называют перидотитовой или "каменной" оболочкой.

Литосфера - это каменная оболочка Земли, объединяющая земную кору, подкоровую часть верхней мантии и подстилаемая астеносферой, в которой при высоких температурах вещество частично расплавлено.

3. Геологическая хронология земной коры. Абсолютный и относительный возраст горных пород.

Геохронология - последовательность геологических событий во времени, их продолжительность и соподчиненность:

- относительная геохронология отражает естественные этапы в истории развития Земли, основанная на принципе последовательности напластовывания и использует метод биостратиграфических построений;

- абсолютная геохронология определяет возраст и длительность подразделений геохронологической шкалы в промежутках времени, равных современному астрономическому году (в астрономических единицах). Она основана на изучении продуктов радиоактивного распада в минералах.

Абсолютный возраст- продолжительность существования (жизни) породы, выраженная в годах. Для его определения применяют методы, основанные на использовании процессов радиоактивных превращений, которые имеют место в некоторых химических элементах (уран, калий, рубидий), входящих в состав пород. Возраст магматических пород, а также химических осадков равен возрасту составляющих их минералов. Другие породы моложе входящих в их состав минералов.

При оценке относительного возраста различают более древние и более молодые горные породы. Проще определять относительный возраст у осадочных пород при ненарушенном их залегании (близко к горизонтальному залеганию). При складчатом расположении - иногда невозможно. Затруднительно и при наличии пород, слагающих участки, удаленные друг от друга.

4. Тектонические движения земной коры. Современная теория тектоники плит. Значение дислокаций для инженерной геологии и строительства.

Тектонические движения в земной коре проявляются постоянно. В одних случаях они медленные, мало заметные для глаза человека, в других - в виде интенсивных бурных процессов. Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера её тектонических структур. Наиболее крупными структурами являются платформы и геосинклинали. Платформы относятся к устойчивым, жестким, малоподвижным структурам. Им свойственны выровненные формы рельефа. Тектонические движения земной коры можно разделить на три основных типа: 1) колебательные, выражающиеся в медленных поднятиях и опусканиях отдельных участков земной коры и приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов; 2) складчатые, обуславливающие смятие горизонтальных слоев земной коры в складки; 3) разрывные, приводящие к разрывам слоев и массивов горных пород. Складчатыми деформациями называются изменения формы геологических тел, приводящие к возникновению изгибов горных пород без нарушения их сплошности. В результате таких деформаций образуются складки и флексуры. Складки - волнообразные изгибы слоев, не приводящие к нарушению их сплошности. Образование складок связано как с эндогенными, так и с экзогенными процессами, но главной причиной их образования являются тектонические движения и связанные с ними пластические деформации пород. Разрывными деформациями называют тектонические нарушения геологических тел, приводящие к разрыву их сплошности и перемещению разорванных частей на то или другое расстояние. Разрывные нарушения подразделяют на разрывы без смещения или с незначительным смещением (трещины) и разрывы со смешением. Последние нередко называют разломами.

Тектонические движения можно разделить на 2 типа: колебательные движения и дислокации (складчатые и разрывные).

Колебательные движения- медленное поднятие и опускание отдельных участков земной коры, приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов. Часто эти движения называют эпейрогеническими (рождение материков). По своей направленности они относятся к вертикальным движениям, а по масштабности проявления - к глубинным. Дислокации - нарушение первоначальных условий залегания пород, вызванное тектоническими процессами.

5. Сейсмические процессы и явления.

Сейсмические явления (землетрясения) выражаются сильными нарушениями сплошности, разрывами и разломами, а также смещениями в земной коре. По своей природе они подразделяются на обвальные, вулканические, тектонические и техногенные.

Обвальные явления проходят на определенной глубине от земной поверхности и обусловлены разрушением природных сводов в подземных пустотах. Такие землетрясения характерны для карстовых районов, но могут возникнуть и на поверхности земли. Они распространяются на небольшие расстояния и характеризуются незначительным колебательным движением земной коры.

Вулканические имеют место при извержении вулканов и обусловлены обрушением кровли , стенок больших пустот, образующихся при выходе извергающей лавы. Такие землетрясения распространяются на небольшие расстояния.

Тектонические явления возникают вследствие тектонических процессов земной коры. Некоторые отличаются большой разрушительной силой и распространяются на большие площади. Такие колебательные движения рассматриваются как основной вид землетрясений. Техногенные или инженерные явления происходят в результате инженерной деятельности человека. К ним относятся ядерные и обычные подземные взрывы, создания глубоких водохранилищ и связанное с ним быстрое заполнение горных ущелий водой и т.д. Зона внутри Земли, в которой накапливаются и затем происходят разрывные дислокации, называется очагом землетрясения. Центр очага землетрясения называется гипоцентром. Гипоцентр может находиться на глубине 50-700км. Эпицентром называется проекция гипоцентра на земную поверхность. Если эпицентр располагается на дне моря, то такие землетрясения называются моретрясением или цунами. При землетрясениях в очаге возникают колебательные движения частиц среды, распространяющиеся в толщах горных пород литосферы. которые вызывают продольные и поперечные сейсмические волны. Землетрясения продолжаются в течение нескольких секунд, реже - несколько минут. Интенсивность землетрясения оценивается в баллах по 12 - балльной шкале. Землетрясения оказывают влияние на устойчивость зданий и сооружений, что требуют учитывать их при проектировании и строительстве. Для учета сейсмических явлений при проектировании и возведении зданий и сооружений произведено сейсмическое районирование территории нашей страны. Выделены зоны с проявлением землетрясений определенной балльности и на этой основе составлена сейсмическая карта. В этой карте учтена сейсмичность со средними грунтовыми условиями - песчано-глинистыми отложениями и уровнем стояния грунтовых вод на глубине 6м и более. В конкретных условиях, с учетом инженерно - геологических условий данной местности, расчетная балльность строительной площадки должна быть уточнена. Влияние землетрясений на здание и сооружения должны учитываться при 7 баллах и более. Для этого рассчитывается особое силовое воздействие, которое называется сейсмической нагрузкой. Сейсмические явления изучает наука сейсмология. В нашей стране функционирует сеть сейсмических станций, которые ведут постоянные наблюдения за сейсмическими толчками с помощью приборов сейсмографов и сейсмометров. Они позволяют определять очаги землетрясения и устанавливать их интенсивность. Цунами - длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна.

6. Основные понятия при оценке инженерно-геологических свойств грунтов. Физические и механические свойства грунтов и параметры, определяющие эти свойства.

Инженерно-геологические свой­ства горных пород являются весьма емким понятием, охватываю­щим их физические, водно-физические и механические свойства. Определение этих свойств, назначение их расчетных значений при проектировании оснований и фундаментов различных соору­жений, прогноз их изменений во времени и являются основной конечной целью грунтоведения.

Согласно ГОСТ 25100-95. К числу наиболее важ­ных характеристик относятся плотность и пористость породы. Плотность грунта- это отношение массы породы, включая массу воды в ее порах, к занимаемому этой породой объему. Плотность породы зависит от минералогического состава, влаж­ности и характера сложения (пористости). Приведенной пористостью, или коэффициентом пористости, называют отношение объема пустот (пор) к объему твердых ми­неральных частиц породы.

Пластичность - способность породы изменять под действием внешних сил (давления) свою форму, т. е. деформироваться без разрыва сплошности и сохранять полученную форму, после того как действие внешней силы прекратилось.

Сжимаемость грунтов характеризует их способность деформи­роваться под влиянием внешней нагрузки, например, давления от возведенных сооружений, не подвергаясь разрушению.

Дисперсность и степень неоднородности грунтов определяют отчасти их пористость, а тем самым обусловливают возможность их деформирования. Определенное значение здесь имеет и филь­трационная способность различных по крупности грунтов.

Прочность грунтов. К числу наиболее важных физико-механи­ческих свойств грунтов относят их прочность. Прочностные ха­рактеристики грунтов являются определяющими при решении инженерно-геологических задач, возникающих при оценке осно­ваний, проектировании, строительстве и эксплуатации фундамен­тов сооружений. Сопротивление грунтов сдвигу является их важ­нейшим прочностным свойством. Разрушение грунта происходит в виде перемещений одной части грунтового массива или слоистой толщи относительно другой.

7. Генетические типы четвертичных отложений. Особенности условий формирования, состава, строения и состояния грунтов различного генезиса.

Генетический тип-это отложения, сформированные в результате работы определенных геологических агентов. Под генетическим типом понимают комплексы осадков, образующих тесные парагенезы, например, речные аллювиальные отложения, или аллювий, накопление продуктов склонового смыва, или делювий, и т.д.

Каждому из генетических типов свойственны особая форма залегания, их пространственная и генетическая связь с определенными формами и элементами рельефа, а также стадиями их развития и специфическими закономерностями изменчивости.

Ледниковые (гляциальные) g

Флювиогляциальные (водно-ледниковые) - отложения талых ледниковых вод f

Озерные (отложения озерных котловин) l

Морские (отложения берегов морских бассейнов) m

Аллювиальные a

Делювиальные d

Эоловые (ветровые отложения) eo

Элювиальные e

Пролювиальные (отложения временных водотоков в горных районах) р Важной характеристикой грунтов является их минералогический, или минеральный, состав, определяющий как саму породу, так и ее состояние, и инженерно-геологические свойства. Наиболее распространенными в горных породах являются примерно100 минералов. Эти минералы называют главными породообразующими. Другие содержатся в породе в весьма незначительных количествах (доли процента), и их называют второстепенными.

Наиболее распространенные минералы магматических горных пород (граниты, диориты, сиениты, диабазы, порфиров, габбро, дунитов и т. д.) - это полевые шпаты, доля которых может достигать 60 % общего минералогического состава породы; содержание кварца и пироксенов не превышает, как правило, 10-12 %; слюд - 5 %; оливина - 3 %. Остальные минералы встречаются значительно реже. Осадочные горные породы (песчаники, аргиллиты, алевролиты, глины, лессы, пески, известняки, мергели и др.) обычно содержат в наибольшем количестве кварц, полевые шпаты, слюды; в качестве второстепенных встречаются минералы групп амфиболов и пироксенов. В осадочных горных породах очень широко распространены глинистые минералы (каолинит, гидрослюды, иллит) образующиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических горных пород. Минералогический состав метаморфических горных пород (гнейсов, кварцитов, сланцев, мраморов) во многом отвечает составу исходных материнских пород.

Под строением грунтов понимают совокупность их структурно-текстурных особенностей, т. е. их структуру и текстуру.

Структура грунта - размер, форма, характер поверхности, количественное соотношение слагающих его элементов (минералов, обломков минералов и горных пород, других отдельных частиц, агрегатов, цемента) и характер взаимосвязи их друг с другом. Текстура грунта- пространственное расположение слагающих элементов грунта (независимо от их размера).

8. Инженерно-геологическая характеристика крупнообломочных и песчаных (дисперсных) грунтов.

Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две группы-связных и несвязных грунтов. Связные грунты делятся на три типа - минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели) и органические ( торфы ). Несвязанные грунты представлены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень) В основу разновидностей грунтов положены плотность, засоленность, гранулометрический состав и др. показатели.

Засоленными называются грунты, содержащие солевые включения в количестве.

Торфы и заторфированные грунты - это грунты, образованные в болотах в результате накопления и разложения растительных осадков и содержащие минеральные примеси. Абсолютная влажность торфа может достигать 800-1000%, что указывает на его исключительно высокую влагоемкость.

Сапропель- пресноводный ил, образовавшийся при саморазложении органических остатков на дне застойных водоемов - озер.

Песчаные грунты сложены угловатыми и окатанными обломками минералов, размером от 2 до 0,05 мм. Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. В качестве примесей всегда присутствуют другие минералы - силикаты, глинистые и т. д. Пески на поверхности земли имеют широкое распространение, как на суше (речные и озерные пески), так и в морях (морские пески). Морские пески занимают большие площади, имеют многометровую мощность, чаще всего хорошо отсортированы по крупности частиц, нередко бывают мономинеральными, например, чисто кварцевыми. Речные пески (аллю­виальные) всегда локальны по площади распространения, маломощны, не отсортированы, нередко имеют примесь глинистых частиц и гумуса. Еще более разнообразны по своему залеганию и составу пролювиальные (предгорные) пески. Для них типично переслаивание песков с различной крупностью частиц. По форме залегания это прослои и линзы среди крупнообломочных грунтов.

9. Инженерно-геологическая характеристика глинистых (связных) грунтов.

Глинистые грунты обычно залегают самостоятельными слоями, иногда в виде прослоев или линз в толщах других грунтов, что типично в основном озерным и речным отложениям. Мощность слоев очень разнообразна - от сантиметров до десятков и сотен метров. Глины сложены глинистыми минералами (до 95 %), среди которых преобла­дают гидрослюда Иногда встречаются глины, в которых основное место занимают каолиниты. В суглинках кроме глини­стых минералов присутствуют (до 30-50 %) кварц, полевые шпаты.

Пористость глинистых грунтов различна: супеси - 10-15 %, суглинки -20 -30 %, глины -90-95 %. Закрытость пор придает глинам характер "водоупоров" и через глины вода не фильтруется.

Глинистые грунты, особенно в условиях влажного состояния, под нагрузками способны сжиматься, т. е. уплотняться. Сжатие происходит за счет уменьшения пористости. Вначале из пор вытесняется воздух, а потом свободная (жидкая) вода. Грунт при этом ведет себя как пластичное тело.

Влажность глинистых грунтов. Вода в глинистых грунтах находится в порах, заполняя их полностью или частично. Вода всегда оказывает очень большое влияние на свойства грунтов, в частности, на поведение их под нагрузками. В природных условиях глинистые грунты практически всегда содержат воду, количество и виды воды бывают различными.

Природная влажность - это общее количество воды, содержа­щееся в объеме грунта, т. е. весовое количество воды к весу сухого грунта.

Специфические свойства глинистых грунтов. Пластичность. Это способность глинистых грунтов под действием внешнего давления изменять свою форму без разрыва сплошности, т. е. без образования трещин, и сохранять полученную форму. Липкость (г/см2) - способность глинистых грунтов прилипать к поверхности предметов (колесам и тракам дорожных машин, к лопате и т. д.). Набухание - способность глинистых грунтов увеличивать свой объем в результате увлажнения. Усадка - это уменьшение объема глинистого грунта при высыхании.

Оценивая с инженерно-геологи­ческой точки зрения, различные генетические группы глинистых грунтов следует иметь в виду, что делювиальные глины имеют общую склонность к движению вниз по склонам, связанную с глинистым составом, что может спровоцировать оползневые процессы. В аллювиальных отложениях глинистые породы развиты очень широко, особенно в долинах равнинных рек. Глинистый аллювий отличается большим разнообра­зием состава и свойств. Это разнообразие определяется различными условиями формирования тех или иных глинистых аллювиальных толщ. Глинистые грунты очень широко распространены среди морских от­ложений. В инже­нерно-геологической практике моренные глинистые грунты в боль­шинстве случаев считаются надежными основаниями для самых ответственных и тяжелых сооружений, что обусловлено плотным их сложением, очень низкой пористостью и сжимаемостью.

10. Инженерно-геологические особенности многолетнемерзлых и сезонно мёрзлых пород.

Существуют зоны земной коры, в которых на некоторой глубине из года в год сохраняется отрицательная температура. Это явление называется вечной мерзлотой, а такие зоны грунтов называют криолитозонами. Почти 25% суши всего земного шара и 64% площади России относятся к районам вечной мерзлоты. Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением Земли в четвертичный период. По мнению ученых, само существование вечной мерзлоты не является вечным, поскольку при глобальном потеплении климата она может исчезнуть полностью.

Сезонномерзлый грунт находится в мерзлом состоянии лишь периодически в течение холодного периода года. В мерзлом состоянии он имеет отрицательную температуру, содержит лед и характеризуется криогенными структурными связями. В теплое время грунт оттаивает. Это явление называется сезонным промерзанием. Глубина сезонного промерзания грунтов (df) зависит от климатических особенностей района, состава пород, мощности снегового покрова и других факторов. Величина сезонного промерзания колеблется от долей миллиметра до 3-4 м.

К многолетнемерзлым грунтам относятся грунты, которые в условиях природного залегания находятся в мерзлом состоянии в течение трех лет и более. Специфичность многолетнемерзлых грунтов заключается в том, что в них содержится лед. При повышении температуры выше 0?С мерзлый грунт оттаивает, и его прочность резко снижается, качественно изменяются и другие свойства, особенно в пылевато-глинистых грунтах. Под зданиями образуются своеобразные "чаши" протаивания.

В вертикальном разрезе толщи многолетнемерзлых грунтов различают на три слоя: 1) деятельный слой; 2) слой многолетней мерзлоты; 3) подмерзлотный слой (талые грунты с положительной температурой). Деятельный слой - самая верхняя часть толщи многолетней мерзлоты летом оттаивает, а зимой замерзает.

При оттаивании многолетнемерзлые грунты резко снижают свою прочность и способны давать значительные тепловые осадки (просадки), нередко достигающие 10-15% от мощности оттаявшей толщи. Подобные значительные осадки неизбежно будут приводить к серьезным деформациям и даже разрушениям различных сооружений, возведенных без учета специфических особенностей многолетнемерзлых грунтов. В строительстве существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах: 1 - с сохранением грунтов основания в мерзлом состоянии в течение всего строительства и эксплуатации зданий и сооружений. 2 - с устранением мерзлого состояния в виде: а) предварительного искусственного оттаивания и уплотнения грунтов основания до начала строительства; б) с допущением их оттаивания в период эксплуатации зданий и сооружений; в) замены льдонасыщенных мерзлых грунтов талыми.

11. Распространение и строение вечномерзлых пород.

В странах с отрицательными зимними температурами зимний грунт промерзает. Это явление называется сезонной мерзлотой. Однако на Земле, на огромной площади (около 25% всей суши) сущест­вует и так называемая вечная мерзлота. В районах вечной мерзло­ты промерзший грунт никогда при современных климатических условиях не оттаивает. Самые большие площади, занятые вечной мерзлотой, располагаются в Канаде и в СССР. В Советском Союзе она распространена почти на 50% территории. Мощность промерзшего слоя колеблется от нескольких метров до сотен метров, достигая местами 1000 м (например, в Якутии).

В летнее время самые верхние горизонты вечномерзлой толщи оттаивают, зимой снова замерзают. Неоднократный переход воды из одного фазового состояния в другое сообщает неустойчивость, подвижность поверхностной толще. В результате возникают раз­личные формы движения грунта и различные формы рельефа, свойственные только областям вечной мерзлоты.

Слой сезонного промерзания и оттаивания, мощность которого изменяется от 1 до 4 м, получил название деятельного слоя. Ниже его залегает собственно вечномерзлый слой. Слои отличаются друг от друга в летнее время, зимой они не имеют четко выраженной границы.

Лед в мерзлом грунте присутствует в различных формах: в форме ледяного цемента (замерзшие поровые и капиллярные воды), ледяных включений и крупных ледяных тел - линз или жил. По условиям образования вечномерзлые грунты могут быть сингенетическими и эпигенетическими. Сингенетические мерзлые грунты образуются одновременно с осадконакоплением. Эпигене­тическими мерзлыми грунтами называются такие отложения, которые промерзли уже после накопления.

Для различных мерзлотных рельефообразующих процессов важ­ное значение имеют подземные или грунтовые воды, которые под­разделяются на надмерзлотные, циркулирующие в деятельном слое, межмерзлотные, образующие внутри вечной мерзлоты линзы или зоны оттаивания (так называемые "талики"), и под мерзлотные, расположенные ниже нижней границы мерзлоты. Наибольшее раз­нообразие деформаций мерзлых грунтов и соответствующих форм рельефа связано с деятельностью надмерзлотных вод.

12. Общие сведения о подземных водах. Водные свойства горных пород. Физические и химические свойства подземных вод.

Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных. Для строителей подземные воды в одних случаях служат источником водоснабжения, а в других выступают как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложным является производство земляных и горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, траншеи, подземные горные выработки: шахты, штольни, туннели, галереи и т.п. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам, вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк и др.) с образованием пустот и т. д. Происхождение подземных вод. Подземные воды в верхней части земной коры образуются путем инфильтрации. Атмосферные осадки, речные и другие воды под действием гравитации просачиваются по крупным порам и трещинам пород. На глубине они встречают водонепроницаемые слои горных пород. Вода задерживается и заполняет пустоты пород. Так создаются горизонты подземных вод. Количество воды, инфильтрующейся с поверхности, определяется действием многих факторов: характером рельефа, составом и фильтрующей способностью пород, климатом, растительным покровом, деятельностью человека и т. д.

К основным водным свойствам грунтов относятся влажность, влагоемкость, водоотдача, водопроницаемость, капиллярность. Влажность - это отношение массы воды к массе сухого грунта. Влагоемкостью грунта называют его способность вмещать и удерживать определенное количество воды. Водоотдачей называется способность водонасыщенных грунтов отдавать воду путем свободного стекания. Водопроницаемостью грунтов называют их способность пропускать через себя воду под действием силы тяжести или градиентов гидростатического давления. Капиллярностью грунта называют его способность содержать и пропускать капиллярную воду. Водноколлекторские свойства горных пород определяются их пористостью и трещиноватостью.

При оценке свойств подземных вод исследуют вкус, запах, цвет, прозрачность, температуру и другие физические свойства подземной воды. Температура подземных вод колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносных слоев, особенностей геологического строения, климатических условий и т. д. Различают воды холодные (температура от 0 до 20 °С), теплые, или субтермальные, воды (20-37 °С), термальные (37-100 °С), перегретые (свыше 100 °С). При оценке свойств подземных вод исследуют вкус, запах, цвет, прозрачность, температуру и другие физические свойства подземной воды, которые характеризуют так называемые органолептические свойства воды. Органолептические свойства могут резко ухудшаться при попадании в воду естественным или искусственным путем различных примесей. Плотность воды - масса воды, находящаяся в единице ее объема. Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц ее движению. Электропроводность подземных вод зависит от количества растворенных в них солей и выражается величинами удельных сопротивлений от 0,02 до 1,00 Ом м. Радиоактивность подземных вод вызвана присутствием в ней радиоактивных элементов. Жесткость воды - это свойство, обусловленное содержанием ионов кальция и магния. Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы, в частности, на портландцемент.

13. Типы подземных вод по условиям залегания. Основные характеристики подземных вод, содержащиеся на инженерно-геологических и гидрогеологических картах и разрезах.

По условиям залегания в земной коре подземные воды делят на воды зоны аэрации: почвенные и верховодка - и воды зоны насыщения: грунтовые и межпластовые. Верховодки - это временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Верховодки образуются над случайными водоупорами, которыми могут быть линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует сводообразные водоносные горизонты. Чаще всего это бывает связано с периодом обильного снеготаяния и периодом дождей. В остальное время вода испаряется или просачивается в нижележащие грунтовые воды. Грунтовые воды - гравитационная вода первого от поверхности Земли постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое. Имеет свободную водную поверхность и обычно над ней отсутствует сплошная кровля из водонепроницаемых пород. Межпластовые воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бывают напорными и ненапорными. Ненапорные воды связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, полностью или частично заполненными водой. Напорные (артезианские) связаны с залеганием водоносных слоев в виде синклиналей или моноклиналей. Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном. Безнапорные грунтовые воды находятся на одном водоупоре, совпадающем с областью питания и распределения. Свободная поверхность (без водоупора) называется зеркалом. Водоупор, на над каждой подземных вод мощностью водоносного слоя.

Уровень поверхности грунтовых вод (УГВ) или уровень вечной мерзлоты (УВМ) даются в задании в абсолютных отметках. Эти толщи по вертикальной шкале откладываются в каждой скважине и соединяются плавной линией, для контраста желательно другого цвета, и получают линию поверхности, которая будет проходить внутри горных пород. Также в абсолютных отметках могут быть даны линзы льда, карстовые воронки и др., которые соответственно и наносят на геологический разрез. Отметки уровней поверхностных вод на разрезах, пересекающих водотоки и водоемы, следует указывать с датой их замера. Если это требуется техническим заданием, на разрезы наносят уровни высоких вод.

14. Режим и запасы подземных вод.

Режим подземных вод - это закономерные во времени изменения, которые происходят в водоносном горизонте как эпизодические, суточные, сезонные, годовые, многолетние и вековые колебания в связи с метеорологическими и геологическими процессами. Понятие о режиме подземных вод охватывает все стороны их деятельности и свойств: температура, физическое состояние, характер водообмена, уровень (напор), дебит, химический и газовый состав и др. Режим подземных вод может быть весьма непостоянным (верховодка), непостоянным, зависящим от эпизодических климатических факторов (верхние горизонты грунтовых вод), постоянным (нижние горизонты грунтовых вод), весьма постоянным (артезианские воды). Метеорологические факторы (осадки, испарение, температура воздуха, атмосферное давление) - основные в формировании режима грунтовых вод. Они вызывают сезонные и годовые (многолетние) колебания уровня, а также изменения химизма, температуры и расхода грунтовых вод. Баланс подземных вод. Под балансом подземных вод понимают соотношение между приходом и расходом подземных вод на данном участке за определенное время. С помощью баланса характеризуют водообеспеченность района и возможности ежегодного пополнения запасов подземных вод, изучают причины подтопления территорий, прогнозируют изменение уровня Подземных вод.

При высокой степени обеспеченности восполнения эксплуатационных запасов допустима их оценка на основе опыта многолетней эксплуатации подземных вод на действующем водозаборе, находящем -в аналогичных условиях. В основе классификации лежит степень изученности запасов и она содержит четыре категории: А, В, Q и С2. Категория А - запасы изучены и разведаны детально, полностью выяснены условия залегания и питания водоносных горизонтов, фильтрационные свойства пород, установлена связь с другими водоносными горизонтами и поверхностными водами, а также возможность пополнения эксплуатационных запасов. Категория В - запасы подземных вод изучены с детальностью, обеспечивающей выяснение основных условий залегания, питания и связи с другими водоносными горизонтами и поверхностными водами. Категория Q - запасы разведаны и изучены в общих чертах. Категория С2 - запасы установлены на основании общих геолого-гидрогеологических данных, подтвержденных опробованием водоносного горизонта в отдельных точках. На базе утвержденных запасов по категориям Аи В производится проектирование и выделение капитальных вложений на строительство водозаборов. Выявленные запасы по категориям Q и С2 предназначаются для перспективного планирования использования подземных вод.

15. Динамика подземных вод. Законы движения фильтрационных потоков и основные параметры, характеризующие динамику подземных вод.

Динамика подземных вод является разделом гидрогеологии и изучает теоретические основы и закономерности движения подземных вод под влиянием естественных и искусственных факторов.

Основными естественными факторами являются: метеорологические (количество осадков, температура среды), гидрогеологические (сезонные колебания уровней и др.), биологические (транспирация), геологические (сейсмические, обвально-оползневые и пр.) К искусственным факторам относятся строительство водохранилищ, водоснабжение, водопонижение при разработке месторождений полезных ископаемых, орошение и др.

Передвижение воды в горных породах зависит от водных свойств горных пород и степени насыщенности их негравитационной и гравитационной водой. Различают два режима движения подземных вод: негравитационное движение - это движение парообразной влаги (от слоя с большей температурой к слою с меньшей температурой), движение физически связанной воды (от частиц более влажных к менее влажным), движение воды в капиллярах (под действием поверхностных сил, как сверху вниз, так и снизу вверх. Следовательно, основными факторами негравитационного движения являются размеры частиц, величина диаметров пор, температура воды, концентрирование воды, концентрация порового раствора и пр. Этот вид движения носит также название миграции.

Закон Дарси - закон фильтрации жидкости в пористой среде, выражающий линейную зависимость скорости фильтрации от напорного градиента V = KI где V - скорость фильтрации, К - коэффициент фильтрации, I - напорный градиент. Под скоростью фильтрации понимают расход жидкости, т.е. объем жидкости, протекающей в единицу времени через единицу площади, в пористой среде. Действительная скорость подземных вод - скорость движения подземных вод в порах или трещинах горных пород. Определяется при помощи индикаторов, вводимых в водоносный пласт или делением расхода подземного потока на действительную площадь фильтрующего течения.

16. Приток подземных вод к водозаборным сооружениям. Понятие "водозаборное сооружение". Расчет дебета плоского и радиального потоков.

Водозабор, гидротехническое сооружение, осуществляющее забор воды из источника питания (реки, озера, водохранилища и др.) для целей гидроэнергетики, водоснабжения, ирригации и др. должны обеспечивать пропуск воды в водовод (канал, трубопровод, туннель и т.п.) в заданном количестве, надлежащего качества и в соответствии с графиком водопотребления. Среди водозаборных сооружений мы будем рассматривать такие горные выработки, как дрены (канавы) и скважины. В гидрогеологии горные выработки разделяют на совершенные и несовершенные. Гидродинамически совершенной называется горная выработка, вскрывающая водоносный горизонт от кровли до подошвы.

Приток воды к ней происходит по всей поверхности соприкосновения стенок выработки с водоносным горизонтом. Если же выработка не доходит до водоупора, она называется несовершенной по степени вскрытия водоносного горизонта. Зачастую выработки закрепляются от обрушения, цементируются скважины оборудуются обсадными трубами, фильтрами и т. п. Естественно, что приток воды в такие выработки затруднен и их называют несовершенными по характеру вскрытия водоносного горизонта.Основные уравнения притока воды к водозаборам (скважинам и дренам) будем выводить при условии совершенства выработок.

17. Процессы выветривания горных пород. Основные инженерно-геологические свойства грунтов, сформировавшихся в процессе выветривания.

Выветривание горных пород и минералов - это процесс разрушения и химического изменения горных пород под влиянием температуры, химического и механического воздействия на них атмосферы, воды и организмов. Различают три типа выветривания: физическое, химическое, биологическое. Физическое выветривание - это процесс механического раздробления горных пород без изменения химического состава образующих их минералов. Химическое выветривание - это процесс химического изменения горных пород и минералов и образования новых, более простых соединений в результате реакций растворения, гидролиза, гидратации и окисления. Биологическое выветривание - это процесс химического разрушения и химического изменения горных пород и минералов под влиянием организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Процессы выветривания влияют на инженерно-геологические свойства горных пород. Выветривание как геологический процесс приводит к разрушению и преобразованию первичных пород. С инженерно-геологической точки зрения основная направленность процесса выветривания состоит в изменении физического состояния и физико-механических свойств горных пород, что приводит к снижению устойчивости пород в основании сооружений, естественных и искусственных откосах, подземных выработках и т. д. Глубинные магматические породы, разрушаясь на поверхности земли, быстро теряют свою прочность и превращаются в так называемые рухляки, обладающие меньшей несущей способностью и большей деформативностью по сравнению даже с трещиноватой скалой. При дальнейшем разрушении магматических пород образуются крупнообломочные элювиальные грунты, прочность и сжимаемость которых зависит от заполнителя и механической прочности самих обломков, т. е. от степени их выветрелости.

18. Инженерно-геологические процессы и явления, связанные с деятельностью поверхностных вод. Методы борьбы с эрозией и абразией.

ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД: 1. Плоскостной смыв и струйчатая эрозия. 2. Оврагообразование. 3. Селевые потоки. 4. Геологическая деятельность рек. 5. Геологическая деятельность морей и озер. 6. Заболачивание. 7. Переработка берегов водохранилищ.

Ежегодно на поверхности Земли выпадает 112 км3 осадков. Часть идет на испарение и инфильтрацию, значительная часть - на поверхностный сток. Поверхностные текучие воды совершают геологическую работу, которая складывается из двух процессов - смыва и размыва (эрозии). Смыв - это смещение струйками дождевых или талых вод мелких частиц или обломков горных пород со склонов. В результате смыва происходит выполаживание поверхности земли и образование делювия. Делювий представлен обычно суглинками, мелкими песками, глинами. Струйчатой эрозией называется образование во время сильных ливней ручейков, прорезающих на склонах небольшие рытвины или промоины. Смыв и эрозия причиняют громадный ущерб сельскому хозяйству, т.к. уничтожает плодородный слой почвы. Для борьбы с этими процессами применяют регулирование поверхностного стока, создание защитных лесополос и т.д.

Промоины, которые образовались при струйчатом размыве, при дальнейшем развитии превращаются в овраги. Стекающая вода обладает значительной размывающей силой, приводящей к росту оврага. Этот процесс идет до определенного момента - выработки профиля предельного равновесия. Максимальная глубина оврага ограничивается уровнем водоема куда он впадает. Этот уровень называется базисом эрозии. В нижней части оврага накапливаются овражные отложения, принесенные водным потоком. Они имеют форму конуса и образуют таким образом конус выноса, а сами отложения называются пролювием.

Оврагообразование связано с рядом причин. 1. Количество выпадающих осадков. 2. Характер рельефа. Чем глубже базис эрозии и выше склоны, тем разрушительней оврагообразование. 3. Характер грунтов, в первую очередь их размываемость. Наибольший рост оврагов в лессовых породах, наименьший - в глинах и скальных породах. Пески размываются легко, но они хорошо фильтруют воду, поэтому поверхностный сток на них не развит. 4. Активизация оврагообразования под влиянием деятельности человека. Очень часто овраги возникают и растут из-за неупорядоченного сброса хозяйственных вод на склон или из-за аварий водопроводов и других сходных причин.

Меры борьбы с оврагами должны заключаться в устранении причин, вызывающих их возникновение и развитие. В начальной стадии она наиболее проста и сводится к уничтожению промоин, укреплению склонов растительностью. Когда оврагообразование уже достаточно развито, меры борьбы труднее - это отвод поверхностных вод различными дренажными устройствами, укрепление вершины оврага бетонными лотками, планировка и укрепление склонов, устройство защитных лесополос, замыв и засыпка оврагов.

19. Инженерно-геологические процессы и явления, связанные с деятельностью подземных вод. Методы борьбы с карстовыми и суффозионными процессами.

Подземные воды производят как разрушительную, так и созидательную геологическую работу. Разрушительная деятельность связана с растворением и механическим размывом горных пород и проявляется в карстовых процессах и суффозии, а также в образовании оплывин, оползней по бортам речных долин, озерных и морских впадин. Созидательная деятельность проявляется в образовании натечных форм в виде сталактитов и сталагмитов, а также корок различной мощности, образующихся при осаждении из подземных вод растворенных в них минеральных веществ. Карст- процесс растворения или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются как отрицательные формы рельефа на поверхности Земли, так и различные полости, каналы и пещеры в глубине. К растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст. Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела. Необходимыми условиями развития карста являются: 1) трещиноватость растворимых горных пород, обеспечивающая их водопроницаемость; 2) наличие агрессивных вод и их движение по трещинам. К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры - системы горизонтальных или наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях может быть обусловлена характером сложной трещиноватости пород или неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озер, по другим пещерам протекают подземные реки, которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озера.

К поверхностным карстовым формам относятся: 1) карры - углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1-2 м. 2) поноры - вертикальные или наклонные отверстия (трещины) на поверхности карстующих горных пород, по которой вглубь уходят дождевые, талые снеговые, проточные воды. Поноры обычны на дне карстовых воронок, карстовых промоин или в руслах исчезающих рек; 3) карстовая воронка (русск.) - впадина конической или чашеобразной формы глубиной от 2-3 до 15-17 м при ширине по верхнему краю от нескольких до десятков метров. Происходит или постепенным просасыванием, или провалом верхнего слоя почвогрунтов в подземные карстовые пустоты с последующим обрушением отвесных стенок. Карстовые воронки имеют наибольшее распространение как в горных районах, так и на равнинах. По условиям развития выделяют: 4) карстовые котловины - крупные формы поверхностного карстового рельефа, на дне которых могут развиваться карстовые воронки; 5) полья - наиболее крупные карстовые формы (хорошо известны в Югославии и других районах); 6) карстовые колодцы и шахты - крупные провалы, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам. Суффозия (от лат. suffosio - подкапывание) - вынос мелких минеральных частиц породы, фильтрующейся через нее водой. Этот процесс отличается от карста тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация. Существует три основных направления противокарстовой защиты. К первому относят активные меры, направленные на коренное изменение или предотвращение карстового процесса:- укрепление оснований путем заполнения карстовых полостей и трещин песчано-глинистым материалом, а также нагнетанием в них цементного раствора, горячего битума, жидких смол; - опирание фундаментов на надежные или закрепленные грунты.

Второе направление противокарстовой защиты предусматривает максимальное сокращение инфильтрации поверхностных, техногенных и хозяйственно-бытовых вод в грунт (вертикальная планировка земной поверхности, противофильтрационные завесы и экраны, дренаж агрессивных подземных вод, ограничение откачек подземных вод). Третье направление конструктивные меры применяется при невозможности укрепить или предохранить закарстованный массив от развития карста. В их состав входят специальные конструктивные решения фундаментов, повышение прочности жестких сооружений.

К основным мероприятиям по борьбе с механической суффозией относятся:- прекращение движения воды через размываемый массив; - осушение или уменьшение скоростей движения воды до безопасной величины; - перекрытие мест выхода подземных вод тампонированием или присыпкой песка; - искусственное закрепление ослабленных суффозией пород методами технической мелиорации. При строительстве каналов на дефектных участках можно рекомендовать устройство бетонной облицовки, а при строительстве в выемке необходимо удалить трещиноватые набухающие глины и заменить их на ненабухающие суглинки.

20. Подтопление. Причины подтопления. Подтопленные, потенциально подтопляемые и потенциально неподтопляемые территории.

Подтопление - подъем уровня грунтовых вод, обусловленный повышением горизонтов воды в реках при сооружении водохранилищ, русловых плотин, судоходных каналов и др. гидротехнических сооружений, насыщением ранее безводных грунтов при фильтрации воды через дно и берега каналов, потерями ее из водопроводных и канализационных сетей, заилением русел рек и пр. Естественная причина - подъем уровня моря. При подтоплении заболачиваются и заселяются почвы, снижается продуктивность лугов, полей и лесов, ухудшается санитарное состояние местности, разрушаются здания. К подтопленным относятся территории, на которых УГВ поднялся на глубину, не допустимую для ее хозяйственного использования. Для защиты земель от подтоплений строят осушительные системы - дренаж горизонтальный, вертикальный и комбинированный с машинной откачкой воды. Дрены располагают по границе защищаемой территории.

Потенциально подтопляемые территории - территории, на которых вследствие неблагоприятных природных и техногенных условий в результате их строительного освоения или в период эксплуатации возможно повышение уровня подземных вод, вызывающее нарушение условий нормальной эксплуатации сооружений, что требует проведения защитных мероприятий и устройства дренажей.

Потенциально неподтопляемыми территориями являются такие, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие хорошо проницаемых грунтов большой мощности и относительно низкого положения подземных вод, высокой дренированности) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, отсутствие существенных нарушений условий формирования поверхностного стока и его перевода в подземный, незначительный барраж подземных вод подземными сооружениями, наличие соответствующих конструкций подземных частей зданий, применение дренажей или других защитных мероприятий) заметного повышения влажности грунтов оснований и повышения уровня подземных вод не происходит, а если оно и происходит, что за расчетный период времени не достигает критических значений, т.е. не отражается на условиях строительства и эксплуатации зданий, сооружений, а также территории в целом.

21. Геологическая деятельность ледников. Основные инженерно-геологические особенности ледниковых и водно-ледниковых отложений.

Ледники - движущиеся массы льда, возникающие на суше в результате накопления и преобразования твёрдых атмосферных осадков.

Современные ледники занимают около 11% поверхности суши (16,1 млн. км2). В них заключено более 24 млн. км3 пресной воды, что составляет почти 69% всех её запасов. Объём воды, заключённый во всех ледниках составляет, соответствует сумме атмосферных осадков, выпадающих на Землю за 50 лет, или стоку всех рек за 100 лет.

Разрушительная деятельность ледников называется экзарацией (от лат. "exaratio" - выпахивание). Экзарация заключается в механическом отрыве глыб от ледникового ложа и разрушении ложа вмерзшими в движущийся лед обломками горных пород. Вероятно, движение ледника сопровождается подлёдным морозным выветриванием коренных пород ложа. Под воздействием выделяемой из-за трения теплоты нижние слои льда частично плавятся, образовавшаяся вода может проникать в трещины пород и, вновь замерзая, разрушать последние (оказывая расклинивающее воздействие на стенки трещин). Скопления обломочного материала, переносимого или отложенного ледником называют морена. Соответственно, различают движущиеся и отложенные морены. Перемещение материала осуществляется движущимися моренами, то есть моренами, перемещаемыми движущимся льдом. - движущиеся (находящиеся внутри или на поверхности движущейся ледниковой массы); - отложенные (оставшиеся после таяния ледника); - стационарные (накапливаются у конца ледника в стационарную фазу, когда он не продвигается и не отступает).

Водно-ледниковые - флювиогляциальные отложения - отложения потоков талых вод (косослоистые пески, гравий, галечники) и озёрно-ледниковые (лимно-гляциальные) отложения внутри- и приледниковых озёрных водоёмов (преимущественно ленточные глины). Водно-ледниковые отложения образуются внутри и по периферии ледников из отсортированного и переотложенного талыми водами моренного материала. Флювиогляциальные отложения представлены в основном песками, галькой, гравием и суглинком. Обладают ясно выраженной, обычно косой, слоистостью. Они не однородны по своему механическому составу и имеют пористость от 30 до 40%. В инженерно-геологическом отношении отложения изучены слабо.

22. Склоновые процессы и явления. Условия их возникновения и методы борьбы с данными процессами.

Склонами называются участки земной поверхности, имеющие относительно повышенный уклон, не менее 2°, на которых в перемещении вещества определяющую роль играет сила тяжести. Различают склоны водораздельных плато, долин, впадин, горных вершин и хребтов. По углу склона выделяют: - склоны очень пологие - 2 - 6°; - пологие - 6 - 15°; - средней крутизны - 15 - 30°; - крутые - 30 - 45°; - очень крутые - 45 - 60°; - обрывистые - 60 - 80°; - отвесные - 80 - 90°; - нависающие - более 90°.

Склоновые процессы. В группу склоновых процессов входят: оползни, обвалы, лавины и другие процессы перемещения отдельных частиц или блоков грунта и целых массивов горных пород вниз по склону под воздействием силы тяжести, водных потоков, ветра или криогенных факторов.

Оползни - это скользящее смещение г.п. на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. Это явление свойственно склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусственным выемкам. Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их.

Осыпь - скопление массы мелких обломков у подножия или на пологих участках склона, и перемещение вниз по склону под действием силы тяжести мелких обломков, отчлененных от массива г.п. в результате выветривания. В горных областях осыпи могут образовывать конусы и сплошные шлейфы мощностью 10 м. и более. Различают действующие(постоянно или периодические перемещаемые), полузакрепленные и закрепленные. Обвал - отчленение от основного массива на крутом склоне или откосе блоков, глыб или обломков г.п., их быстрое перемещение под действием сил гравитации, сопровождающееся падением, опрокидыванием, скатыванием, раскалыванием.

Лавина - масса снега, падающая или соскальзывающая со склонов гор.

Активные мероприятия по предупреждению оползней, обвалов предусматривают строительство инженерных и гидротехнических сооружений. Для предотвращения оползневых процессов сооружаются подпорные стенки, контрбанкеты, свайные ряды и другие сооружения. Наиболее эффективными противооползневыми сооружениями являются контрбанкеты. Они устраиваются у подошвы потенциального оползня и, создавая упор, препятствуют смещению грунта. К активным мероприятиям относятся и достаточно простые, не требующие для своего осуществления значительных ресурсов и расхода строительных материалов, а именно: для снижения напряженного состояния откосов часто проводится срезка земельных масс в верхней части и укладка их у подножия; подземные воды выше возможного оползня отводят устройством дренажной системы; защита берегов рек и морей достигается завозом песка и гальки, а склонов - посевом трав, насаждением деревьев и кустарников.

23. Инженерно-геологические процессы и явления, связанные с напряженно- деформируемым состоянием грунтов.

Тектонические движения в земной коре проявляются постоянно. В одних случаях они медленные, мало заметные для глаза человека, в других - в виде интенсивных бурных процессов. Подвижность земной коры в значительной степени зависит от характера её тектонических структур. Наиболее крупными структурами являются платформы и геосинклинали. Платформы относятся к устойчивым, жестким, малоподвижным структурам. Им свойственны выровненные формы рельефа. Тектонические движения земной коры можно разделить на три основных типа: 1) колебательные, выражающиеся в медленных поднятиях и опусканиях отдельных участков земной коры и приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов; 2) складчатые, обуславливающие смятие горизонтальных слоев земной коры в складки; 3) разрывные, приводящие к разрывам слоев и массивов горных пород. Складчатыми деформациями называются изменения формы геологических тел, приводящие к возникновению изгибов горных пород без нарушения их сплошности. В результате таких деформаций образуются складки и флексуры. Складки - волнообразные изгибы слоев, не приводящие к нарушению их сплошности. Образование складок связано как с эндогенными, так и с экзогенными процессами, но главной причиной их образования являются тектонические движения и связанные с ними пластические деформации пород. Разрывными деформациями называют тектонические нарушения геологических тел, приводящие к разрыву их сплошности и перемещению разорванных частей на то или другое расстояние. Разрывные нарушения подразделяют на разрывы без смещения или с незначительным смещением (трещины) и разрывы со смешением. Последние нередко называют разломами.

Тектонические движения можно разделить на 2 типа: колебательные движения и дислокации (складчатые и разрывные).

Колебательные движения- медленное поднятие и опускание отдельных участков земной коры, приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов. Часто эти движения называют эпейрогеническими (рождение материков). По своей направленности они относятся к вертикальным движениям, а по масштабности проявления - к глубинным. Дислокации - нарушение первоначальных условий залегания пород, вызванное тектоническими процессами.

24. Мерзлотные процессы и явления в многолетнемерзлых и сезонномерзлых грунтах и методы борьбы с мерзлотными процессами.

Горные породы, имеющие отрицательную или нулевую температуру и содержащие в своем составе лед, называются мерзлыми.

Скальные грунты при сезонном промерзании и оттаивании активно разрушаются за счет расклинивающего действия замерзающей воды, которая при переходе в твердое состояние увеличивается в объеме на 9,1 %. Дисперсные грунты связные и несвязные при замерзании увеличивают объем и становятся водонепроницаемыми. Разработка их ведется как скальных грунтов. Несвязные грунты (пески, гравийные грунты и т. д.) при низких значениях влажности практически не изменяются в процессе оттаивания и промерзания.

Криолитозона - область распространения многолетнемерзлых пород (в России около 60-70 % территории - 11 млн. км2).

Многолетнемерзлые породы - грунты, которые находятся в мерзлом состоянии постоянно в течение тысяч и сотен тысяч лет.

Деятельный слой - верхний слой земной коры в областях холодного и умеренно холодного климата, подвергающийся периодическому промерзанию и оттаиванию.

Сезонномерзлый слой (смс) - это верхний слой земной коры, подвергающийся промерзанию в холодное время года. Большую часть времени породы этого слоя остаются в талом состоянии. При промерзании сезонномезлого слоя породы, залегающие под ним, по-прежнему талые.

Сезонноталый слой (стс) развивается в наиболее высоких широтах существования деятельного слоя. Большую часть времени он находится в промерзшем состоянии и лишь в наиболее теплое время года оттаивает. При этом в основании сезонноталого слоя залегают мерзлые породы.

Пучинистый грунт - это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, - это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании: E = (H - h) / h, Где E - степень пучинистости, H - высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h - высота грунта до замерзания. Степень пучинистости показывает, на какую величину изменяется объем грунта при промерзании. Пучинистыми называют грунты, у которых степень пучинистости больше 0,01, т.е. это такой грунт, который при промерзании на глубину 1 м увеличивается в объеме более чем на 1 см. Пучение происходит из-за того, что содержащаяся в грунте влага замерзает, а, как известно, лед имеет меньшую плотность, нежели вода, и поэтому занимает больший объем. Увеличение объема воды при замерзании и приводит к пучению, поэтому какие грунты пучинистые, а какие нет, зависит от содержания в них воды: чем ее больше в грунте, тем сильнее он вспучивается. К пучинистым относятся всеглинистые грунты: глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина имеет много пор и хорошо удерживает в себе влагу, вода не просачивается между мельчайшими частицами глины и не уходит в более глубокие слои земли. Поэтому чем больше содержание глины, тем более пучинистым является грунт. Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод. Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты - к непучинистым. Все меры борьбы с пучением пород горных выработок могут быть подразделены на пять групп: 1) использование благоприятных горно-геологических и технических условий (проведение выработки вприсечку к выработанному пространству; проведение выработки позади очистного забоя; проведение выработки в обрушенных и уплотненных породах); 2) укрепление пород (применение анкерной крепи; полимерное упрочнение почвы и использование смол); 3) разгрузка породного массива (взрывощелевая разгрузка породного массива; управление устойчивостью горной выработки взрывной бутовой полосой; устройство разгрузочных щелей; разгрузка массивов горных пород с помощью выбуривания пласта; торпедирование пород кровли в выемочных выработках); 4) комбинированные способы (активная разгрузка с последующим упрочнением; взрывоукрепление; разгрузка пород почвы буровзрывным способом с последующим применением усиливающих крепей); 5) специальные методы борьбы.

25. Просадочные явления в лессовых грунтах. Особенности строительства на лессах.

Лёсс - осадочная горная порода, неслоистая, однородная известковистая, суглинисто-супесчаная, имеет светло-жёлтый или палевый цвет. Лёссовые породы представлены суглинками, реже-супесями. Среди них различают лёсс (первичное образование) и лессовидные суглинки(переотложенные первичные образования).Лёссовые грунты бывают палевой, палево-желтой и желто-бурой окраски. При поступлении воды в лёссовые толщи образуются скопления верховодок (или грунтовых вод) куполообразного залегания. Лёсс распространён в Европе, Азии, Северной и Южной Америке, преимущественно встепных и полупустынных районах умеренного пояса.

Структура лёссовых пород по своей прочности не одинакова. В одних случаях она разрушается после водонасыщения и при одновременном приложении к ней нагрузке от объекта. Такие породы относят к первому типу по просалочности, другие лёссовые породы разрушаются уже при водонасыщении только под собственным весом ( второй тип). В лёссовых толщах просадочными св-ми обладает только их верхняя часть. Толщина слоя просадочных пород колеблется от 1 до 30 метров. Певый тип - 8-10 м, второй=10-25. Просадочные св-ва с глубиной снижаются и постепенно переходят в непросадочные. При слабых и легко водорасворимых структурных сязях просадка возникает через несколько часов, что хар-но для грунта первого типа. Просадочный процесс возникает лишь при некотором для данного грунта давлении. Это давление называют "Начальным просадочным давлением". Значение начального просадочного давления определяет деформируемые зоны в лёссовой просадочной толще. В этих зонах происходит просадочное уплотнение пород.

В условиях природной влажности лессовые грунты являются являются надежным основанием, однако возможность их просадки обуславливает необходимость борьбы с этим процессом. Основные мероприятия по защите сооружений можно разделить на 4 группы: 1. Борьба с поверхностными водами путем планировок, устройства отмосток, ликвидации утечек из канализации и т.д. 2. Борьба с подземными водами устройством различных систем дренажей. 3. Устранение просадочных свойств грунтов путем трамбования, вибрации, замачивания (предварительно или после аварии), силикатизация, обжиг, пропитка цементным раствором и т.д. 4. Конструктивное усиление зданий, чтобы приспособить их к неравномерным просадкам.

Показать полностью… https://vk.com/doc-152807416_450114506
55 Кб, 1 сентября 2017 в 22:20 - Россия, Москва, МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ), 2017 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении