Инженерная геология и ее роль в строительстве

Метод строительства и эксплуатации сооружений с последующим оттаиванием вечномерзлых пород применим, когда:

1. температурный режим грунтовой толщи близок к 0°С;

2. грунты при оттаивании не являются сильно просадочными и осадка их меньше предельной величины для данного сооружения.

По этому методу рекомендуется возводить сооружения лишь на гравелистых, щебенистых, песчаных грунтах, уп

лотняющихся при оттаивании под нагрузкой, но не выдавливающихся из-под подошвы фундамента.

Строительство насыпей железных дорог. Строители железных дорог впервые встретились с вечномерзлыми породами в начале XX века на участке Транссибирской магистрали в пределах Читинской и Амурской областей. Стремление сохранить в мерзлом состоянии льдистые породы в основании земляного полотна выражалось в назначении высоты насыпей не менее 2 м. При отсыпке их использовались любые горные породы. Последующая эксплуатация железных дорог показала, что сохранить грунты основания в мерзлом состоянии не удалось, на значительном протяжении имелась неравномерная осадка земляного полотна. В 30-40 годы XX в. строительство железных дорог в районах Севера, Сибири и Дальнего Востока велось по принципу сохранения вечномерзлых пород в основании земляного полотна дорог. С целью сохранения вечной мерзлоты намечалась укладка термоизоляции из торфа и мха в основании насыпей, а также покрытие ими откосов насыпей и выемок. На состояние земляного полотна оказывают влияние:

· состав и свойства грунтов насыпи и ее основания;

· высота насыпи;

· температура вечномерзлых грунтов;

· характер растительного покрова;

· климатические условия;

· динамическое воздействие поездной нагрузки.

В разных климатических районах при одинаковых грунтах земляного полотна и основания и других равных условиях существенное влияние на режим вечномерзлых грунтов основания оказывает их температура.

7. Приведите классификацию подземных вод. Опишите разные фазовые состояния воды в породах, а также условия залегания и движения подземных вод

В горных породах наблюдается несколько видов воды, отличающихся по физическим свойствам. В инженерной геологии принята классификация видов воды, предложенная Лебедевым (1930), которая позднее была уточнена в соответствии с новыми представлениями о природе воды и строении ее молекул. Согласно этой классификации выделяют следующие виды воды:

1. парообразная;

2. физически связанная:

-гигроскопическая (прочносвязанная);

-пленочная (рыхлосвязанная);

3. капиллярная;

4. гравитационная (свободная);

5. вода в твердом состоянии;

6. химически связанная вода в минералах:

-кристаллизационная;

-конституционная.

Пленочная вода.

Пленочная (рыхлосвязанная) вода. Пленочная вода также удерживается на частицах горных пород молекулярными силами.

Пленочная вода вместе с прочносвязанной называется молекулярной водой.

Максимальное количество молекулярной воды, удерживаваемой породой, А.Ф. Лебедев назвал максимальной молекулярная влагоемкостью. Эта влагоемкость примерно соответствует влажности нижнего предела пластичности. Средняя толщина слои пленочной воды составляет 0,1-0,5 мкм. По мере увеличения толщины пленки действие молекулярных сил уменьшается. Поэтому внешние слои пленочной воды уже доступны для литании растений.

Наличие пленочной воды в горных породах заметно на глаз так как порода при этом приобретает более темную окраску. При соприкосновении частиц породы между собой пленочная вода перемещается от частиц с более толстыми пленками к частицам с более тонкими, пока толщина пленок у обеих частая не сравняется.

Температура замерзания пленочной воды составляет -3-*- -4:С

Максимальное содержание пленочной воды, %, достигает:

в песках 1-7,

супесях 9-13

суглинках 15-23

глинах 25-40.

Пленочная вода оказывает влияние на процесс уплотнения и набухания глинистых грунтов. Известно, что для возведения земляных дамб и плотин широко применяются суглинки. Чтобы обеспечить необходимую прочность и минимальную водопроницаемость этих пород, их уплотняют катками, трамбующими мо ханизмами до получения заданной величины плотности скелета грунта — рд. На уплотнение затрачивается значительная работа.

Исследователями были определены оптимальные условия, соблюдение которых позволяет уменьшить затраты на уплотнение пород. Установлено, что вначале при увеличении влажности значение рд возрастает. При этом плотность пород становится наибольшей. Эта влажность получила название оптимальная, При дальнейшем увеличении влажности плотность пород уменьшается. При приближении влажности пород к величине молекулярной влагоемкости возрастает смазывающее влияние пленочной воды. Это лишь способствует уплотнению грунтов.

При увеличении влажности свыше значения максимально молекулярной влагоемкости вода заполняет уже значительную часть объема пор. И в этом случае вода, заполняющая поры грунтов, препятствует уплотнению. Без удаления некоторого количества воды из порового пространства под действием катка уплотнение может не произойти. Вода при этом играет роль механического препятствия, сопротивляясь уплотнению. Вместе с тем, малая прочность суглинков при высокой влажности приводит к их выдавливанию из-под катка. Оно проявляется в виде зыби. Поэтому уплотнение суглинков необходимо производить только при оптимальной влажности.

Верховодка.

Верховодка — это ненапорные подземные воды зоны аэрации, залегающие на небольшой глубине от поверхности Земли выше уровня грунтовых вод и имеющие ограниченное распространение.

Если в толще водопроницаемых пород залегает линза водонепроницаемых пород, то проникающие сверху осадки, достигая линзы, задерживаются, скапливаются, образуя самостоятельный водоносный горизонт — верховодку. Верховодка обычно насыщает различные пористые породы. Она встречается также в верхней части коры выветривания скальных пород. Кроме того, верховодка распространена в районах многолетней мерзлоты, где она в зимнее время полностью перемерзает. Мощность пород, насыщенных верховодкой, обычно невелика (в среднем 14-1,0 м), местами она достигает 2-5 м.

Заметное влияние на формирование верховодки оказывает характер рельефа. Так на склонах, особенно крутых, где благоприятны условия для поверхностного стока и неудовлетворительны для инфильтрации, верховодка не формируется. Наилучшие условия для верховодки создаются на плоских водоразделах, особенно в понижениях микрорельефа (западинах, степных блюдцах и т.п.). На территориях больших городов образованию верховодки способствуют также многочисленные понижения, ямы, старые котлованы.

Ввиду незначительной мощности и распространения водоупорных линз верховодка образует лишь временное скопление воды, которое исчезает в засушливое время года. Поэтому вода верховодки используется лишь для водоснабжения отдельных хозяйств сельской местности или снабжения мелких предприятий.

Качество вод верховодки различно. В районах избыточного увлажнения они слабо минерализованы, в засушливых районах — сильно минерализованы. На территориях городов воды верховодки, вследствие неглубокого залегания от поверхности, сильно загрязняются.

 Скачать реферат