Инженерная геология и ее роль в строительстве

метки: Геология, Строительство, Порода, Инженерный, Условие, Процесс, Сооружение, Горный

1. Объясните значение инженерной геологии для строительства железных дорог и их эксплуатации

Инженерная геология, Инженерная петрология, Инженерная геодинамика, Специальная инженерная геология

Возникновение инженерной геологии и ее развитие на первых этапах были связаны со строительством, когда строители изучали горные породы как основание, среду и материал для различных сооружений. Началом же научных исследований инженерно-геологического плана следует считать первые десятилетия XIX века. Строительство путей сообщения, заводов, фабрик, плотин и других сооружений требовало обеспечения их надежности. В этом большую роль сыграли первые русские инженеры путей сообщения, воспитанники и профессора старейшего вуза страны — Института корпуса инженеров путей сообщения, ныне Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС), основанного в 1810 г.

Уже в первые годы работы института в нем изучался курс минералогии и геологии. Можно считать, что зарождение инженерной геологии в приложении к строительству путей сообщения в России относится к началу XIX века и первые работы в этой области принадлежат перу инженеров путей сообщения. Выполнение геологических исследований для целей железнодорожного строительства в России относится к 1842 г. — началу постройки первой железной дороги нормальной колеи. В этой связи строители начали уделять горным породам большое внимание. Растущие масштабы строительных работ требовали привлечения геологов к изысканиям под строительство. Поэтому уже в начале XX века геологи начали привлекаться к решению вопросов, связанных со строительством железных дорог. Среди геологов в этой работе принимали активное участие: И.В. Мушкетов, В.А. Обручев, А.В. Львов, Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, А.П. Павлов и др. Они работали как эксперты и изыскатели на различных стройках, проводили исследования с целью изучения оползней, карста, обвалов, вечной мерзлоты на железных дорогах. По результатам обследования объектов появилась литература, касающаяся условий проведения железнодорожных линий.

Строительство таких сооружений, как ДнепроГЭС, гидроэлектростанции на Волге, Оке, строительство Беломорско-Балтийского канала, канала им. Москвы вызвало необходимость всестороннего изучения геологических условий возведения этих сооружений, потребовало применения новых методов геологических исследований и количественных оценок природных геологических условий, определяющих устойчивость сооружений. Столь же серьезные требования предъявляли к геологии строительство промышленных предприятий Магнитогорска, Кузнецка, Запорожья, реконструкция Москвы и других городов. Значительный комплекс геологических исследований был выполнен в связи с постройкой Московского метрополитена. Таким образом, инженерная геология как наука появилась в результате запросов практики строительства. Все возрастающие объемы строительных работ способствовали созданию в 1930 г. кафедры грунтоведения в Ленинградском университете, а в 1938 г. аналогичной кафедры в Московском университете. Грунтоведение изучало любые горные породы как объект инженерно-строительной деятельности. В 1944 г. при АН СССР была организована Лаборатория гидротехнических проблем имени академика Ф.П. Саваренского, которая наряду с гидрогеологическими проблемами занималась вопросами инженерной геологии.

Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик ...

... ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ В процессе проведения инженерно-геологических изысканий изучению подлежат грунты как основания, среда или материал будущих сооружений, заключенные в грунтах ... учитывать, особенно при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов. Мерзлый грунт является четырехфазной системой. В некоторых грунтах присутствуют органические ...

В настоящее время инженерная геология на транспорте все более совершенствуется в своем развитии: используются геофизические методы разведки, аэрокосмические и другие методы, позволяющие улучшить и ускорить выполнение инженерно-геологических исследований. Используются также данные физико-химии грунтов, что дает возможность познать природу происходящих в них процессов. Не меньшее значение для инженерной геологии имело успешное развитие сопредельных наук. Так, например, развитие физики, химии, математики и механики грунтов позволило инженерной геологии воспользоваться новыми методами для количественной оценки свойств горных пород и геологических явлений. Инженерная геология из описательной науки стала наукой конкретной, комплексной, тесно связанной со многими инженерными дисциплинами, такими как: «Механика грунтов, основания и гундаменты», «Изыскания и проектирование железных дорог», Железнодорожный путь», «Мосты и тоннели», которые без геологических данных не могли правильно решать свои задачи. Из приведенной схемы (рис. 1.1) следует, что инженерная геология многое берет из разделов геологии, пополняет их результатами собственных исследований и дает необходимый материал строительству и горному делу.

Известно, что всякое инженерное сооружение должно быть возведено с наименьшими затратами рабочей силы, материалов я времени. Одновременно оно должно обладать высокой прочностью и устойчивостью. Иногда возводимые сооружения вызывают возникновение новых природных геологических процессов и изменение существующих. Поэтому оценка природных условий района строительства является важнейшим условием его успешности. Чтобы обезопасить сооружение от деформации и разрушения в каждом случае следует определить возможность появления процессов, которые могут непредсказуемо проявитьсявпоследствии. При этом опасны не столько неблагоприятные геологические условия, сколько их недостаточное знание. Поэтому при возведении сооружений необходимо проведение тщательных и весьма детальных инженерно-геологических изысканий, которые бы позволили вскрыть всю сложность геологического строения и предупредить проектировщиков от ошибок и недоучета геологических особенностей и физико-механических свойств горных пород в местах постройки, а также предусмотреть необходимые профилактические мероприятия, предохраняющие сооружения от различных деформаций и обеспечить их нормальную эксплуатацию.

Проведение инженерно-геологических изысканий при изучении районов строительства дает возможность при проектировании сооружений учесть все природные особенности места строительства и выбрать наиболее благоприятные участки. Для организации инженерно-геологических изысканий и последующего инженерно-геологического заключения следует получить ясное представление о геологическом строении местности, т.е. стратиграфии, тектонике, литологии, физико-геологических процессах, получивших развитие в данном районе. Правильно установленная стратиграфия определяет положение горных пород, обладающих различными физико-механическими свойствами, и тем самым является необходимой для оценки условий размещения сооружения. Роль тектоники в оценке инженерно-геологических условий места возведения сооружения очень велика. Тектонические нарушения горных пород создают иногда настолько трудные условия для строительства, что приходится искать мероприятия, позволяющие с безопасностью возводить сооружение, или определять другое место для его возведения.

Сложные формы залегания пород вызывают чрезвычайную изменчивость инженерно-геологических условий. Весьма значительна роль гидрогеологических особенностей в инженерно-геологических работах.

Инженерно-геологические изыскания выполняются при составлении проекта любого инженерного сооружения или хозяйственного использования территории. Материалы изысканий служат обоснованием проекта, поэтому в них освещаются геологические условия и оцениваются все факторы, влияющие на выбор места расположения сооружения, условия его строительства, эксплуатации и реконструкции.

Основными задачами инженерной геологии являются:

• изучение горных пород как грунтов основания, среды для размещения сооружений и строительного материала для различных сооружений;
• изучение геологических процессов, влияющих на инженерную оценку территории, выяснение причин, обусловливающих возникновение и развитие процессов;
• разработка мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений и защите их от вредного влияния различных геологических явлений.

При изучении геологических процессов обычно используют все основные методы геологии и эти исследования должны обязательно завершаться количественной оценкой и прогнозом. Поэтому в учебнике уделяется особое внимание использованию количественных показателей и методам их расчета.

эндогенными

Таблица. Классификация геологических процессов

Процессы	Физико-геологические явления
I. Деятельность поверхностных вод (морей, озер, рек) и временных потоков	Подмыв и обрушение берегов (морей, рек, озер), размыв склонов, сели
II. Деятельность поверхностных и подземных вод	Заболачивание территорий, просадочные явления, карст
III. Деятельность подземных, поверхностных вод на склонах	Оползни
IV. Деятельность подземных вод	Суффозия, плывуны
V. Промерзание и оттаивание	Морозное пучение грунтов, вечная мерзлота и ее проявления
VI. Выветривание	Обвалы, осыпи
VII. Внутренние силы Земли	Сейсмические явления
VIII. Инженерная деятельность человека	Осадка, просадочность, набухание, подземные и поверхностные деформации

Как следует из табл., геологические процессы, происходящие на Земле, обусловлены эндогенными силами, особенностями рельефа, физико-географическими условиями: климатическими, сезонными, составом горных пород, их выветрелостыо, структурой скальных пород и «провоцирующей» к нарушению природного равновесия деятельностью человека.

В учебнике все важнейшие геологические и инженерно-геологические процессы рассматриваются в соответствии с табл.

2. Опишите данные минералы и породы

Минерал: ортоклаз.

Класс	Силикаты и алюмосиликаты
Химический состав	K[AlSi 3 O8 ]
Цвет	Белый, кремовый, розовый, желтоватый
Блеск	Стеклянный
Спайность	Спайность совершенная по одному и средняя по другому направлению под углом 90 0
Твёрдость	6
Породы, в которые входит этот минерал	Сиенит, трахит, ортофир

Породы.

габбро	песок	кварц
Происхождение	Магма-Лакколиты, штоки, дайки	Речные, морские, ледниковые, эоловые	Кристаллизация из расплавов и растворов
Минералогический состав	Полевой шпат, (лабрадор- лабрадорит ), авгит, роговая обманка, иногда оливин	Мономинералы (кварцевый песок) и полиминералы (зёрна полевого шпата, кварца, слюды)	Слюда и минералы
Структура	Полнокристаллическая, равномернозернистая	Рыхлая порода	Рыхлая порода
Текстура	Гладкая	Зернистая	Зернистая
Цвет	Зелёный, иногда чёрный	Жёлтый, коричневый, белый	Белый, бесцветный, чёрный, серый, фиолетовый
Практическое применение	Буровой камень, щебень для бетона и как дорожный материал. Гидротехнические сооружения. Декоративный материал (облицовочные плиты)	Как строительный материал. В стекольной, фарфорофаянсовой, металлургической промышленности, дорожном строительстве (бетон)	Облицовка зданий, опор мостов

3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства данных грунтовых отложений

Горные породы находят в строительстве обширное применение. При возведении инженерно-технических сооружений учитываются прочность, жесткие связи и несущая способность скальных пород, при возведении откосов берутся во внимание монолитность, трещиноватость, степень выветривания горных пород, при строительстве дамб, плотин, подтопляемых насыпей, определяется подверженность пород (слагающих минералов) к размоканию и выветриванию.

Многие горные породы представляют собой незаменимый строительный материал для дорожных покрытий, бутового камня, облицовочных плит, при изготовлении цемента, извести, гипса.

Из обломочных пород довольно широкое применение может иметь булыжный камень из гранита, гнейса, базальта: большая прочность, высокая теплопроводность и значительная плотность (1,80-2,50 г/см ³ ). Более мелкие булыжники (до 20 см в поперечнике) применяют для мощения дорог.

Гравий используется для изготовления бетона (при размере частиц от 5 до 80 мм) и для мощения проезжей части дорог. Песок применяют в кирпичной кладке (размер частиц до 2,5 мм), бутовой кладке (до 5 мм), для отделочной затирки (0,5-1,0 мм).

Плотность песка колеблется в пределах 1,25-1,65 г/см ³ при объеме пустот до 40%.

Глина по характеру образования подразделяется на: а) первичную или остаточную и б) вторичную или переотложенную. Первая более качественная и содержит меньше примесей. По огнеупорности выделяют:

• огнеупорную с температурой плавления выше 1580°С;
• тугоплавкую — 1350-1580°С;
• неогнеупорную — 1350°С.

Применение глины обширно: кирпичное, черепичное, гончарное производства, строительные растворы.

Применяются в хозяйстве техногенные породы (шлаки) — остатки от сжигания угля, торфа и горючих сланцев — так называемые котельные шлаки; доменные шлаки в гранулированном виде идут в качестве мелкого заполнителя в легких бетонах, в тонкоразмолотом виде как добавки к вяжущим материалам.

Условия образования и строительные свойства ледников

Ледники — это движущиеся естественные скопления льда, возникающие на поверхности суши при постепенном уплотнении и перекристаллизации многолетних скоплений снега.

Ледники покрывают 11% поверхности суши (16,2 млн. км ² ).

1.5% этой площади приходится на ледники Антарктиды, Гренляндии и островов Северного Ледовитого океана.

Условия образования ледников.

Необходимые условия образования ледников — это холодный климат и твердые атмосферные осадки. В таких условиях происходит постепенное накопление снежного покрова, так как выпадающий за зиму снег в летнее время растаивает не весь. При существовании такого режима продолжительное время толщина снежного покрова из года в год увеличивается. Выпадающий снег под влиянием лучей солнца оплавляется и превращается в зернистый снег — фирн. Фирн под влиянием цементации замерзающей воды превращается в фирновый лед, а он при дальнейшем уплотнении — в сплошной глетчерный лед (нем. gletsher — лед).

На образование 1 м ³ глетчерного льда расходуется около 11 м³ снега.

Инженерно-геологическая характеристика ледниковых отложений.

4. Перечислите методы определения абсолютного и относительного возраста пород. Назовите эры и периоды геологической истории Земли

Метод определения абсолютного возраста пород.

A= ,

где n _pb — содержание в породе свинца, г;

m _u — содержание в породе урана, г.

геохронологическую шкалу.

Метод определения относительного возраста пород., Относительный возраст, Стратиграфический метод, Палеонтологический метод

Эры и периоды геологической истории земли. N ₂ , J₁ , C₂ , T₁ .

Эра	Период	Отдел
Кайнозойская KZ	Неогеновый -N	Плиоцен –N 2
Мезозойская MZ	Юрский -J	Нижнеюрский –J 1
	Триасовый -Т	Нижнетриасовый-Т 1
Палеозойская PZ	Каменноугольный-C	Среднекаменноугольный –С 2

5. Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов).

Приведите схемы нарушений форм залегания пород. Покажите зависимость силы землетрясения от состава пород

Процессы внутренней динамики Земли.

внутренних

• горизонтальные перемещения блоков земной коры;
• вертикальные колебательные движения в виде сопряженных во времени и пространстве поднятий и опусканий участков земной коры;
• складчатые деформации, поражающие практически все слоистые толщи земной коры (пликативные деформации);
• разрывные нарушения, расчленяющие земную кору на блоки различных размеров, включая мелкую трещиноватость (дизъюнктивные дислокации);
• магматические и вулканические перемещения расплавленногоматериала, взрывных газов, водных и грязевых смесей (инъективные дислокации);
• метаморфизм горных пород, возникающий в результате подъема глубинных флюидов и термических аномалий, что обусловлено тектоническими дислокациями и внедрением изверженных пород;
• сейсмические движения земной коры, землетрясения.

Перечисленные типы движений земной коры обычно взаимосвязаны между собой, нередко взаимообусловлены. Общим для них является изменение первоначальных условий залегания горных пород.

Процессы внутренней динамики Земли

К числу важных процессов внутренней динамики следует отнести тектонические явления, изменяющие первоначальные условия залегания горных пород,

Тектонические процессы

Схема нарушения форм залегания пород.

в) г)

Рис. Разрывные дислокации: а — сброс; б — взброс; в — грабен; г — горст.

сброс, взброс, грабен, горст,

Сброс — это тектонический разрыв, при котором лежачее крыло поднято, а висячее — опущено. Сместитель падает в сторону опущенного крыла. В случае, если висячее крыло оказалось поднятым относительно лежачего, разрыв именуется взбросом. Аналогичный разрыв, но с плоскостью смещения, наклоненной под углом менее 45°, называется надвигом. Депрессии, ограниченные сбросами, падающими один навстречу другому, называются грабенами (от нем. Graben — канава).

Впадина оз. Байкал представляет собой грабен. Дно его лежит на глубине 1731 м ниже его уровня.

Горст (нем. Horst — возвышенность, холм) — поднятый участок земной коры, ограниченный с двух сторон падающими от него сбросами.

Зависимость силы землетрясения от состава пород.

Скорость распространения сейсмических волн определяется составом и физическим состоянием пород. В общем случае этузависимость можно сформулировать следующим образом:

1. В плотных горных породах сейсмические волны распространяются быстрее и захватывают большие пространства; при этом разрушения зданий на этих горных породах менее значительны, чем на рыхлых.

гипоцентра.

В соответствии с этим все землетрясения по глубине очагов подразделяются на:

поверхностные от 1 до 10 км

коровыедо 50 км

глубокие до 700 км.

эпицентром.

Сначала сейсмические волны достигают эпицентра, где удар направлен по вертикали. Затем сейсмические волны выносят колебания частиц в другие места земной поверхности, где удары направлены как бы сбоку. Чем меньше угол выхода удара а, тем слабее будут осуществляться удары.

Различают два типа волн: Р — продольные и S— поперечные.

Продольные волны, Поперечные волны

поверхностные

6. Объясните сущность процессов внешней динамики Земли (экзогенных процессов).

Опишите данные вам процессы и возможные защитные мероприятия

Процессы внешней динамики Земли.

выветривание.

Выветривание

Главной особенностью выветривания является постепенное дробление горной породы, при котором происходит исчезновение прочных кристаллизационных связей и возникновение новых, сравнительно слабых в механическом отношении коллоидных связей.

Многолетняя мерзлота.

вечной мерзлотой, устойчивой мерзлотой

Многолетнемерзлые горные породы развиты в северных, северо-восточных и восточных районах России. Южная граница их распространения имеет весьма прихотливые очертания. В пределах Кольского полуострова и севера европейской части России она оконтуривает относительно узкую полосу, постепенно расширяющуюся к Уралу. После резкого изгиба к югу вдоль Уральского хребта она несколько отклоняется к северу и проходит на огромных пространствах западной Сибири почти в широтном направлении, пересекая реки Обь и Енисей. Далее она круто поворачивает к югу, протягивается вдоль правого берега р. Енисей и, огибая Алтай, уходит за пределы России, вновь появляясь на юго-востоке страны, проходя по левобережью Амура.

Достаточно широкое распространение многолетнемерзлые горные породы имеют на Северо-Американском континенте, на островах Северного Ледовитого океана, в Гренландии, Антарктиде.

Мощность вечномерзлых пород колеблется от десятков сантиметров до сотен метров. Жители Якутска в 1632 г., намереваясь черпать воду из колодца, рыли колодец до 16 м и оставили его в вечномерзлых грунтах. Эту попытку для получения питьевой воды повторил в 1826 г. житель Якутска Ф. Шергин. Но, несмотря на большую глубину (116,4 м), колодец не вышел из мерзлого грунта. Установлено, что мощность толщи вечномерзлых грунтов в районе Якутска составляет 250 м. максимально установленная мощность толщи многолетнемерзлых пород составляет 1450 м. Это в южной части Анабарского массива в верховьях р. Мархи. В районе хребтов Удокан и Жодарский мощность толщи вечномерзлых пород достигает 1300 м.

Защитные мероприятия.

Выбор того или иного метода зависит от конструктивных термических характеристик возводимых зданий и сооружений от геоморфологических и геотехнических характеристик условий залегания толщи вечномерзлых пород.

Метод строительства без учета температурного режима грунтов, Метод строительства с сохранением режима вечной мерзлоты, Метод возведения сооружений с предварительным протаиванием вечномерзлой толщи, Метод строительства и эксплуатации сооружений с последующим оттаиванием вечномерзлых пород

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 награвелистых, щебенистых, песчаных грунтах, уплотняющихся при оттаивании под нагрузкой, но не выдавливающихся из-под подошвы фундамента.

Строительство насыпей железных дорог.

• 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

классификация видов 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.

молекулярной водой.

максимальной молекулярная влагоемкостью.

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 — р _д . На уплотнение затрачивается значительная работа.

оптимальная,

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

Если в толще водопроницаемых пород залегает линзаводонепроницаемых 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.

При строительных работах воды верховодки являются неблагоприятным фактором и для устранения вредного влияния верховодки применяется дренаж-осушение.

При инженерно-геологических изысканиях следует учитывать следующие особенности:

1)верховодка может образовываться даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков, например, когда в толщу суглинков обильно поступает вода, но из-за их низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верхней части толщи может образоваться верховодка, которая затем, через некоторое время, рассасывается;

2)в сухое время года верховодка не всегда обнаруживается при изысканиях, поэтому, чтобы предотвратить ее внезапное появление в период строительства, следует выполнять вероятностный инженерно-геологический прогноз ее появления, в том числе, с привлечением методов имитационного моделирования особенно на просадочных (лессовых, протаивающих многолетнемерзлых) и набухающих глинистых грунтах.

8. Сформулируйте основной закон фильтрации подземных вод. Опишите методы определения коэффициента фильтрации и расхода плоского потока подземных вод. Назовите требования к питьевой воде. Объясните причины агрессивности воды к бетону и металлу

Линейный закон фильтрации., Основной закон фильтрации

Q=K _ф F= K_ф Fi,

где Q—расход воды (количество фильтрующейся воды в единицу

времени), м ³ /сут;

коэффициентом фильтрации,

F— площадь поперечного сечения потока, м ² ;

• ΔH — разность уровней в двух рассматриваемых сечениях, м;
• l — длина пути фильтрации, м;
• i — гидравлический уклон.

скоростью фильтрации

V=К _ф i.

Это уравнение показывает, что по линейному закону скорость фильтрации прямо пропорциональна гидравлическому градиенту.

Если принять i = 1, то получим V=К _ф , т.е. при гидравлически градиенте, равном единице, коэффициент фильтрации численно равен скорости фильтрации.

кажущуюся скорость фильтрации.

V _д = V/n_акт ,

где n _акт — актив пористость в долях единицы.

Нелинейный закон фильтрации.

В крупнообломочных, сильно трещиноватых скальных породах неглубокого залегания при наличии крупных пустот трещин значительной протяженности движение водного потока имеет вихревой или турбулентный вид. Оно характеризуем вихреобразностыо, пульсацией и перемешиванием отдельных струй воды.

Нелинейный закон фильтрации

V=K _к ,

К _к

i— гидравлический уклон.

Методы определения коэффициента фильтрации.

К основным фильтрационным параметрам пород относят коэффициент фильтрации, а также коэффициенты водопроводимости, пьезопроводности и уровнепроводности.

коэффициент фильтрации

диаметр пор — с уменьшением диаметра пор уменьшается коэффициент фильтрации;

количество глинистых частиц — с увеличением количества глинистых частиц, особенно монтмориллонита, К _ф уменьшается;

характер обменных катионов — при наличии двухвалентных катионов (Са ²⁺ , Мg²⁺ ) водопроницаемость и К_ф возрастают, а в присутствии одновалентных катионов (Nа⁺ , К⁺ ) — уменьшаются. Влияние Nа⁺ , уменьшающее К_ф суглинков в десятки и сотни раз, используется на практике для сокращения потерь воды из водохранилищ.

Определение коэффициента фильтрации методом инфилътрации

Определив значение установившегося (стабилизировавшаяся) расхода Q _уст , м³ /сут, и разделив его на площадь дна шурфа F, м² ,получают среднюю скорость инфильтрации из шурфа м/сут, равную

V _уст =.

Коэффициент фильтрации определяется еще и следующий методами: 1) полевыми работами — откачками; 2) лаборатории ми методами с использованием специальных приборов; 3) эмпирическим формулам.

К _ф

Оценка качества питьевой воды.

Оценка качества технической воды.Вода, предназначен для промышленных целей, должна быть прозрачной, без запаха и мягкой. Вода для питания котлов должна иметь сухой остаток не более 0,3 г/л, содержать хлора мене 200 мг/л, жесткость должна быть не более 3 мг-экв/л.

Агрессивность подземных вод по отношению к бетону . Бетонные сооружения, находясь в соприкосновении с подземными или поверхностными водами, часто разрушаются некоторые химическими соединениями, содержащимися в воде. Это разрешающее действие естественных вод называется агрессивной способностьо вод. В целях увеличения срока службы сооружений необходимо определить степень агрессивности воды.

Сульфатная агрессивность.При повышенном содержании сульфатов происходит кристаллизация в бетоне гипса Са5О ₄ -2Н₂ О с увеличением объема в 2 раза и образование «цементной бациллы», с увеличенная объема в 2,5 раза. Все это приводит к разрушению бетона.

Магнезиальная агрессивностьведет к разрушению бетона при проникновении в тело бетона воды с повышенным содержанием. При содержании иона более 2000 мг/л вода агрессивна по отношению к бетонным сооружениям в песчаных породах, а при содержании иона свыше 5000 мг/л вода становится агрессивной в суглинках,

Карбонатная (углекислая) агрессивностьпроявляется преимущественно в песчаных породах. Карбонатная агрессия возникает [результате действия агрессивной углекислоты СО ₂ . В процессе взаимодействия с водой из цемента выделяется свободная известь С0₃ , которая реагирует со свободной углекислотой СО₂ Реакция идет по схеме:

СаС0 ₃ + СО₂ ‘+ Н₂ 0 = Са (НСО₃ )₂

Образующийся бикарбонат кальция является растворимым и легко выносится из бетона. Максимальным содержанием агрессивен СО ₇ является 3 мг/л, при менее опасных породах — 8,3 мг/л.

Кислородная агрессивностьвызывается содержащимся в воде кислородом и проявляется преимущественно по отношению к металлическим конструкциям.

При совместном присутствии кислорода с углекислотой агрессивное действие кислорода повышается.

9. Опишите методы инженерно- геологических исследований

Аэрокосмический мониторингсостояния геотехнических систем выполняется по схеме: кадастр — динамика — при рекомендации по инженерной защите — разработка технологии инженерной защиты на всех стадиях создав функционирования сооружений.

Разработанные в НПЦ технологии включают в себя: зональную аэрофотосъемку, тепловую инфракрасную, спектральную аэрофотосъемку, перспективную аэрофотосъёмку с использованием материалов космической фотосъёмки выполнением наземных экспедиционных исследований, грамметрическая, оптико-электронная и тематическая обра! материалов съемок позволяют изготавливать кадастровые намические и прогнозно-оценочные картографические и за вые модели состояния геотехнических систем с назначением мероприятий по инженерной защите сооружений и окружая среды.

В НПЦ «Аэроизыскания» применяется современная апаратура: многозональная аэрофотосъемочная камера МСК-4 гозональный синтезирующий проектор МСП-4, аппаратура для фотограмметрической обработки и прессования изображений ППА-Б, стереокомпараторы, стереомграфы, комплекс цифровой обработки изображений С 106 ОС и другие.

Основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства

Здания и сооружения

Южно-Ягунское нефтяное месторождение

Химия и экология

Инженерная геология

Свойства горных пород. Процесс внутренней динамики Земли

Гидрогеология. Построение разреза по скважинам

Применение электроразведки в геологии

Изучение и оценка инженерно-геологических условий с целью обоснования гидроузла

Геология и механика грунтов

Проблемы управления экологической ситуацией на горных территориях

Здания и сооружения

Физическая география СНГ (Азиатская часть)

Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС

Проект инженерно-геологических изысканий для застройки второй очереди МКР «Каштак»

Основные технологические процессы на разрезе «Томусинский»

Оценка экологических и экономических последствий строительства и эксплуатации водохранилищ

Проект разработки Олимпиадинского золоторудного месторождения на примере участка Восточный

Проект вскрытия и разработки Кадали-Макитской террасы