Основная цель курсовой работы по дисциплине «Инженерная геология» заключается в том, чтобы научиться анализировать инженерно-геологические условия территории, предназначенной для промышленно-гражданского строительства, оценить перспективность её застройки. Кроме того, на основе анализа и оценки инженерно-геологических условий студент должен предусмотреть наиболее эффективные меры защиты данной территории от опасных физико-геологических процессов и явлений. Для достижения данной цели необходимо решить ряд задач:
1. Составить инженерно-геологический разрез;
2. Выполнить анализ инженерно-геологических условий района расположения участка строительства (т.е. произвести региональную оценку по инженерно-геологическим условиям);
3. Проанализировать инженерно-геологические условия конкретного участка, предназначенного для промышленно-гражданского строительства;
4. Оценить перспективность застройки территории конкретного участка, предназначенного для промышленно-гражданского строительства и разработать рекомендации, улучшающие его инженерно-геологические условия.
Для решения задач по инженерно-геологической оценке территории в тексте учебного пособия приводятся сведения о естественных природных условиях Нижегородской области, о её грунтовых условиях, физико-геологических процессах, осложняющих строительство; приводится серия специальных геологических карт. «Карта инженерно-геологического районирования территории Нижегородской области» сопровождается детальным описанием состава, свойств и состояния грунтов каждого инженерно-геологического района, с указанием основных физико-механических характеристик этих грунтов.
В тексте в табличной форме содержатся сведения из нормативной и справочной литературы, которые необходимы для наиболее полной оценки инженерно-геологических условий территории, в целом, и грунтов, в частности.
Конечная цель работы – обосновать пригодность (либо непригодность) данного участка для промышленно-гражданского строительства.
Местоположение участка: Нижегородская область, пос. Коверино, левобережье Горьковского водохранилища.
1 Региональная оценка условий района строительства
1.1 Климат, орография, гидрология
Территория Нижегородской области расположена в восточной части Русской равнины; для нее характерен сложный и расчлененный рельеф, образованный сочетанием различных по конфигурации и высотам возвышенностей и низменностей.
Инженерная подготовка территории
... использованы для промышленного и жилищного строительства, а также для постройки различных инженерных сооружений. Таким образом, при оценке территорий рассматриваются наиболее важные для градостроительства природные условия и физико-геологические процессы, что позволяет ...
Район строительства, располагающийся в левобережье реки Волги, представляет собой низменную орографическую зону, разделяющуюся на Волго-Ветлужскую и Марийскую низины, для которых характерны следующие морфологические данные:
|
Низины |
Средняя высота, м |
Преобладающая глубина расчленения ,м |
Преобладающие углы наклона поверхности |
|
Волго-Ветлужская |
120 |
30-40 |
0-45 ’ |
|
Марийская |
118 |
40-50 |
0-45 ’ |
Небольшая глубина расчленения и малые уклоны поверхности обусловливают относительно неглубокое залегание уровня грунтовых вод, заболачивание.
Основной рекой территории области является река Волга. В левобережье Волги бассейны ее притоков носят равнинный характер, покрыты множеством мелких озер и болот. Реки здесь протекают в широких долинах, имеющих преимущественно невысокие пологие склоны, широкие поймы, и отличаются значительной извилистостью, малыми уклонами и небольшими скоростями течения. Густота речной сети 0,20…0,23 км на 1 км 2 .
Климат Нижегородской области умеренно континентальный, обычно с холодной многоснежной зимой и умеренно жарким коротким летом.
Особенности рельефа и геоморфологического строения местности обусловили различие в климате низменного Заволжья и возвышенного правобережья. На заданном районе выпадает 580 – 600 мм атмосферных осадков. Средняя многолетняя температура воздуха до 3,1…3,7 С.
1.2 Геологическое строение
Наиболее древними породами, подстилающими четвертичные отложения в северо-восточной части области являются верхнепермские. Это красноцветные песчано-глинистые отложения татарского яруса (Р 2 t), отчетливо распадающиеся литологически на 3 толщи: нижнюю, представленную загипсованными песчаниками и глинами с прослоями доломитов и мергелей, среднюю – мергельно-глинистую, верхнюю – песчано-глинистую. Мощность отложение более 100м.
В тектоническом отношении район находится в Волжско-Камской антеклизе (структура 2-го порядка) и в Ветлужско-Унженской впадине (структура 3-го порядка).
1.3 Гидрогеологические условия
Данный район строительства характеризуется широким развитием грунтовых вод в аллювиальных отложениях речных долин и в флювиогляциальных отложениях. Поток грунтовых вод, заключенный в песчаной толще пород, имеет преимущественно инфильтрационное питание, разгрузка его осуществляется в Горьковское водохранилище и в левобережные притоки. Глубина залегания зеркала грунтовых вод в среднем 0,2…30 метров, преобладает 0,5…6 метров. на высоких террасах и в пределах флювиогляциальных равнин глубина до воды составляет 14…27 метров и более, на пойме 0,2…6 метров.
1.4 Природные грунтовые условия, Нижегородской области
В заданном районе строительства преобладают среднечетвертичные флювиогляциальные отложения, пески, мощность 5-7 метров.
Район строительства относится к Волго-Ветлужской зандровой равнине. В районе наблюдается преимущественно надморенные флювиогляциальные отложения. В основном песчаные грунты водноледникового происхождения залегают на пологих водораздельных склонах левобережья реки Ветлуги. Мощность песков, как правило, более 10 метров; глубина залегания зеркала грунтовых вод 2,0…20 метров.
По карте грунтовых условий это район преимущественно гляциальных и флювиогляциальных отложений. Гляциальные отложения чаще всего представлены тяжелыми суглинками и грубыми песчаными глинами красно-бурого и коричневого цвета, по консистенции твердыми и тугопластичными, иногда мягкопластичными, отличающимися невысокой плотностью. Почти повсеместно они содержат включения (иногда значительные, до 30…40%) гравия и валунов, в основном кристаллических пород. Подстилаются они подморенными флювиогляциальными песками, выполняющими понижения доледникового рельефа.
Инженерно-геологические условия района благоприятны в целом для всех видов наземного строительства.
1.5 Факторы, осложняющие инженерно-геологические условия
1.5.1 Экзогенные геологические процессы, Выветривание
Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, механической силы ветра, давления, которое возникает в процессе роста корней растений и т.д. Свою лепту вносит переменное намокание и высушивание пород.
Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты.
Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности организмов и растений. Породы дробятся и в значительной мере подвергаются воздействию органических кислот.
Обычно одновременно действуют все типы выветривания. Мощность зоны выветрелых пород зависит в основном от уклона поверхности: на крутых склонах мощность составляет 0,10 — 0,50м, затем происходит оползание, на пологих склонах мощность до 2,00 — 3,00м, на ровных поверхностях — до 5,00м, а в зонах наличия тектонических трещин и разломов до 5,00 — 10,00м. Скорость выветривания зависит от интенсивности воздействующих факторов.
Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелой породы существуют различные мероприятия (покрытие горных пород непроницаемыми для очагов выветривания материалами, пропитывание пород различными веществами, нейтрализация агентом выветривания и т.д.).
Денудация
Линейный снос происходит по определенным линейным путям, чаще по понижениям в рельефе, постепенно расширяя, углубляя и сглаживая их (образуются делли).
Способами борьбы с денудацией обычно являются одернования, регулирование поверхностного стока, уположение поверхности.
Овражная эрозия
При таянии снега и во время дождей образуются ручейки и потоки. Возникает струйчатая эрозия. Образуются промоины мелкие и глубокие, узкие и широкие. Они дают начало оврагам. Развитию оврагов способствует отсутствие растительного покрова и наличие пород, способных к размыву, и рельеф местности. Развитие промоин начинается при крутизне поверхности 1о;с дальнейшим увеличением крутизны резко возрастает скорость развития. Наиболее легко размываются лессовые породы, поэтому в районах их распространения овраги имеют наиболее широкое развитие. Овраг может вскрыть подземные воды, в таком случае возникает постоянный водоток, который в свою очередь усиливает рост оврага.
Мероприятия на землях, подверженных овражной эрозией, следующие:
- планировка приовражных склонов и засыпка мелких оврагов (промоин) глубиной до 1,5-2,О м с последующим залужением;
- выполаживание оврагов с устройством гидротехнических сооружений (лотков, быстротоков, перепадов);
- устройство распылителей стока;
- создание противоовражных лесных полос;
- строительство на базе оврагов водоемов, дорожной сети, рекреационных зон.
Речная эрозия
Базис глубинной эрозии — уровень, ниже которого река, имеющая неизменное падение к устью, нигде не может углубить свое русло. Он зависит от базиса озера, моря, в которое впадает река. На изменение базиса эрозии влияют вертикальные колебательные движения земной коры (неотектоника).
Для зданий и сооружений, расположенных в речных долинах, подмыв берегов, в том числе и древних террас, и углубление реки представляет значительную опасность. Это приводит к обрушению берегов, появлению обвалов, оползней. С боковой эрозией борются укреплением берегов с регулированием течения реки. Способы различны: устройство набережных, подпорных стенок, наброска бутового камня, укладка ж/б плит и т.д. Направление течения реки регулируют с помощью струенаправляющих стенок, дамб, бун.
Оползни являются обычным явлением по бортам долин, по склонам оврагов, берегам водохранилищ.
Оползень — скользящее смещение горных пород под действием равитации без потери контакта с поверхностью. Выделяют следующие геоморфологические элементы оползня: тело оползня (сползшая масса пород, сохранившая монолитность, либо распавшаяся на отдельные блоки), язык оползня (часть оползших пород, выдвинувшаяся за границу поверхности отделения), стенка срыва (над телом оползня возвышается другая стенка, по которой произошел отрыв оползших масс от массива пород), поверхность или плоскость скольжения (по ней происходит скользящее движение пород), бровка оползня (бровка стенки срыва), подошва или основание оползня (нижний край, представляющий выход поверхности скольжения на поверхность), борта оползня (правый и левый смотря сверху вниз склона по направлению смещения).
Длина оползня измеряется от бровки срыва до нижней границы сместившихся масс, ширина — между бортами.
Классификаций оползней чрезвычайно много. Наиболее часто применяются следующие классификации:
- по характеру развития смещения (деляпсивные, детрузивные оползни);
- по характеру захвата горных пород (оползни 1-го порядка, оползни 2-го порядка);
- по структуре оползневого склона и положению поверхности смещения (асеквентные, консеквентные, инсеквентные);
- по возрасту и фазам развития (современные, древние оползни).
Существующие представления о механизме оползневых процессов позволяют разделить все многообразие оползней на 2 группы. Согласно указанной классификации, к I группе относятся оползни, приуроченные к породам коренной основы, отличающиеся относительной сохранностью первоначальной структуры смещающихся пород, ко II группе относятся оползни, характеризующиеся полным изменением структуры, состояния и свойств всей массы смещающихся пород четвертичных отложений.
Оползни I группы происходят сравнительно редко, захватывают часть склона, иногда весь склон от плато до уреза реки и ниже.
В этой группе выделяют 3 типа оползней, отличающееся основными оползнеобразующими факторами и морфологическими особенностями.
Оползни выдавливания
Длина оползней выдавливания > 80-100м, ширина > 50-60м, глубина захвата смещением до 20-40м, в отдельных случаях до 50-бОм. Для оползней выдавливания характерна крутая, почти вертикальная стенка срыва высотой до 15-20м, наличие крутых ступенчатых блоков с почти горизонтальной поверхностью и вала выпирания (вала выдавливания) у подошвы оползня.
Оползни выплывания, Оползни скольжения
Оползни I группы обычно происходят на склонах -с коэффициентом устойчивости 1 и менее, при крутизне склонов 18-28° и более, при наличии в разрезе пород с пониженными прочностными характеристиками (чаще всего это глины).
Конфигурация склонов может быть вогнутой, прямолинейной и выпуклой. Оползни выдавливания чаще всего происходят на вогнутых склонах, в январе — феврале, когда снеговой покров достигает максимальной высоты, оползни выплывания образуются обычно в весенний период, оползни скольжения могут происходить в любые сезоны года, но как правило, при значительном увлажнении пород на значительную глубину.
Оползни П группы составляют 80-95% от общего количества оползней, происходят ежегодно, особенно активны в весенний период. Происходят на склонах крутизной 8° и выше. Основные оползнеобразующие факторы — атмосферные осадки, подземные воды, подмыв основания склона. В этой группе выделяется также 3 типа оползней.
Оползни течения
Оползни течения развиваются в элювиально-делювиальных, аллювиальных, озерно-аллювиальных отложениях.
Оползни проседания
Основным оползнеобразующим фактором являются атмосферные осадки в виде затяжных дождей.
Оползни разжижения
1.5.2 Природно-охранные и охранно-восстановительные
мероприятия
На данной территории развита овражная эрозия. Поэтому следует предпринимать следующие мероприятия:
- планировка приовражных склонов и засыпка мелких оврагов (промоин) глубиной до 1,5-2,О м с последующим залужением;
- выполаживание оврагов с устройством гидротехнических сооружений (лотков, быстротоков, перепадов);
- устройство распылителей стока;
- создание противоовражных лесных полос;
- строительство на базе оврагов водоемов, дорожной сети, рекреационных зон.
Также на территории много подтапливаемых мест, поэтому нужно устраивать организованный водоотвод с этих мест. В связи с сильной вырубленностью лесов нужны мероприятия по восстановлению этих лесов.
2 Инженерно-геологическая оценка участка,
предназначенного для строительства
2.1 Физико-географические условия
Геоморфологический участок расположен в междуречье реки Узола и Горьковского водохранилища. Область Волго-Ветлужская зандровая равнина. Реки и овраги отсутствуют. Абсолютные отметки поверхности 110,0 – 114,6 метров, уклон 4,8 град.
На данном участке возможна овражная эрозия, затопление территорий.
2.2 Геологическое строение
В геологическом строении участка принимают участие отложения четвертичной системы и коренные породы пермской системы. Послойное описание пород приводится в таблице.
|
Возраст и генезис |
№ слоя |
Литология |
Высотное положение (абс.отм.), м |
Глубина залегания, м |
||
|
кровли |
подошвы |
кровли |
подошвы |
|||
|
gQ II |
1 |
Глина коричневая плотная с включением щебня |
110-114,4 |
104-105,4 |
0 |
6-9 |
|
fQ II |
2 |
Песок с/к с гравием и галькой |
104-105,4 |
102,5-104,1 |
6-9 |
7,5-10,3 |
|
fQ II |
3 |
Песок с/к с гравием и галькой |
102,5-104,1 |
102-103,6 |
7,5-10,3 |
8-10,8 |
|
fQ II |
4 |
Песок с/к с гравием и галькой |
102-103,6 |
76-78 |
8-10,8 |
34-36,4 |
|
P 2 t1 |
5 |
Глина красно-коричневая с прослоями мергеля |
75,6-76 |
— |
34-36 |
— |
|
P 2 t1 |
6 |
Мергель трещиноватый |
76-78 |
— |
36-36,4 |
|
2.3 Гидрогеологические условия
Количество вскрытых водоносных горизонтов – 1. Тип горизонта грунтовые подземные воды. Водосодержащая порода – песок средней крупности с гравием и галькой, мощность около 26 метров. Положение поверхности подземных вод в абс. отм. 102,0 – 103,6 м с глубиной 8 – 10,8 метров. Уклон поверхности подземных вод J = ∆H/l = (103.6 – 102.0)/52.5 = 0.03 – подземные воды образуют поток. Воды защищены от загрязнения. Величина весеннего подъема уровня воды до 1,2 метра. Предположительно воды на участке — гидрокарбонатные кальциевые, минерализация менее 1 г/л.
2.4 Инженерно-геологическая характеристика грунтов,
классы, группы, типы грунтов
Инженерно-геологическая характеристика грунтов приводится в табличной
форме.
|
№ ИГЭ |
Литология пород |
Возраст и генезис |
Коэф. пористости е |
Консистенция |
Показатель текучести J l |
Нормативные хар-ки |
|||
|
С, кПа |
φ, град. |
Е, мПа |
R с , мПа |
||||||
|
1 |
Глина коричневая плотная с включением щебня |
gQ II |
0,55-0,65 |
Твердая |
Менее 0 |
74,5 |
20,5 |
24-28 |
— |
|
2 |
Песок с/к с гравием и галькой |
fQ II |
0,55-0,70 |
Маловлажный |
— |
1-2 |
35-38 |
30-40 |
— |
|
3 |
Песок с/к с гравием и галькой |
fQ II |
0,55-0,70 |
Влажный |
— |
1-2 |
35-38 |
30-40 |
— |
|
4 |
Песок с/к с гравием и галькой |
fQ II |
0,55-0,70 |
Насыщенный водой |
— |
1-2 |
35-38 |
30-40 |
— |
|
5 |
Глина красно-коричневая с прослоями мергеля |
P 2 t1 |
0,55-0,65 |
Полутвердая |
— |
— |
— |
— |
менее1 |
|
6 |
Мергель трещиноватый |
P 2 t1 |
0,55-0,65 |
Полутвердая |
— |
— |
— |
— |
1-3 |
На моем участке находятся следующие виды грунтов:
- песок: класс – дисперсные, группа – несвязные, тип – силикатные;
- глина: класс – дисперсные, группа – связные, тип – минеральные;
- мергель: класс – скальные, группа – полускальные, тип – карбонатные.
2.5 Физико-геологические процессы и явления
Район строительства, располагающийся в левобережье реки Волги, представляет собой низменную орографическую зону, разделяющуюся на Волго-Ветлужскую и Марийскую низины, для которых характерны следующие морфологические данные:
|
Низины |
Средняя высота, м |
Преобладающая глубина расчленения ,м |
Преобладающие углы наклона поверхности |
|
Волго-Ветлужская |
120 |
30-40 |
0-45 ’ |
|
Марийская |
118 |
40-50 |
0-45 ’ |
Небольшая глубина расчленения и малые уклоны поверхности обусловливают относительно неглубокое залегание уровня грунтовых вод, заболачивание.
Район строительства относится к Волго-Ветлужской зандровой равнине. В районе наблюдается преимущественно надморенные флювиогляциальные отложения. В основном песчаные грунты водноледникового происхождения залегают на пологих водораздельных склонах левобережья реки Ветлуги. Мощность песков, как правило, более 10 метров; глубина залегания зеркала грунтовых вод 2,0…20 метров.
На участке строительства глубина до зеркала грунтовых вод 8-10,8 метров. Заболачивание исключается.
Инженерно-геологические условия района благоприятны в целом для всех видов наземного строительства.
