Инженерно-геологическая оценка участка строительства транспортных, промышленных и гражданских сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Петербургский государственный университет путей сообщения"

Контрольная работа на тему:

"Инженерно-геологическая оценка участка строительства транспортных, промышленных и гражданских сооружений"

Выполнил Фёдоров К.А.

Санкт-Петербург 2012г



Содержание

1. Анализ рельефа рассматриваемого участка с выделением основных его элементов и инженерно-геологической оценкой каждого из них

2. Описание всех горных пород, изображенных на инженерно-геологическом разрезе, с указанием наименований каждой породы, генезис, вещественный состав, местоположение и строительную оценку каждой из них

3. Характеристика гидрогеологических условий участка с выделением и описанием всех водоносных горизонтов и освещением влияния каждого из них на инженерно-геологические условия площадки

4. Перечисление и описание всех экзогенных процессов, которые могут встретиться в пределах рассматриваемого участка. Условия, необходимые для возникновения каждого из них, формы проявления, факторы, способствующие активизации, возможные защитные мероприятия

5. Инженерно-геологическая оценка рассматриваемого участка размещения сооружений, тип которых определяется специальностью студента (ЖД трасса, мостовой переход, и т.д.)



1. Анализ рельефа рассматриваемого участка с выделением основных его элементов и инженерно-геологической оценкой каждого из них

Рельеф - совокупность неровностей поверхности суши, дна океанов и морей, многообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. На рассматриваемом геологическом разрезе можно выделить следующие элементы рельефа: 1.Равнина Равнимны -- участки поверхности суши, дна морей и океанов, для которых характерны: небольшое колебание высот (до 200 м) и незначительный уклон местности (до 5°). Равнины занимают 64 % территории суши. Крупнейшая равнина мира: Амазонская низменность (свыше 5 млн кмІ). Можно сказать, что данная равнина образовалась за счёт горизонтального залегания горных пород (послойно). Ниже представлены следующие условные обозначения генетических типов четвертичных отложений образованных на данном разрезе с помощью горизонтальных залеганий.

2. Косогорный участок (склон). Склон -- наклонный участок поверхности Земли, формирующийся в результате действия рельефообразующих процессов, протекающих на суше и на дне морей и океанов. Характер склонов определяется составом и залеганием слагающих их пород, абсолютными и относительными высотами местности, интенсивностью склоновых процессов, в свою очередь зависящих от климата, особенностями растительности и других компонентов природной среды, экспозицией склонов.



2. Описание всех горных пород, изображенных на инженерно-геологическом разрезе, с указанием наименований каждой породы, генезис, вещественный состав, местоположение и строительную оценку каждой из них

На данном геологическом разрезе видны следующие горные отложения, породы:

1 Торф (bQ) - это порода, состоящая в основном из полуразложившихся растительных остатков (мха, тростника, древесины и т.д.). Торф низинных болот содержит песчано-глинистую примесь.

В природных условиях торф полностью водонасыщен. Встречается только на болотах. По физико-механическим свойствам относиться к слабым разностям. Характеризуется высокой гидрофильностью, его естественная влажность составляет сотни и даже тысячи процентов, прочность низкая, сжимаемость очень высокая.

В болотах аккумулируются, атмосферные и талые воды, поэтому они являются источником питания подземных и поверхностных вод.

Под действием дренажных систем на болотах приповерхностная зона торфяника нередко высыхает. Это приводит в засушливое лето к возникновению на болотах пожаров, которые могут продолжаться по несколько месяцев и сопровождаться тяжелыми, иногда катастрофическими последствиями.

Строительство на болотах обычно проводиться по индивидуальным проектам, чаще всего используются песчаные подушки.

2. Пролювиальные отложения (pQ) - это рыхлые образования, возникающие в результате переноса и отложения временными потоками продуктов выветривания пород. Они распространены, главным образом, у подножия гор и образуют конуса выноса в устье горных рек. Со временем в результате их слияния формируются пролювиальные шлейфы. К этому генетическому типу относятся, главным образом, отложения селевых потоков.

Механизм образования пролювиальных отложений и форма их залегания следующие: бурные грязекаменные потоки, выходя из гор на равнину, быстро теряют живую силу и сгружают весь переносимый ими материал, формируя конус выноса. При этом у подножия гор отчетливо прослеживаются чередование повышений и понижений рельефа, придающие поверхности волнообразный вид. Повышенные участки, представляющие собой конусы выноса временных потоков. Они обычно сложены крупнообломочными материалами. Понижения являются межконусными депрессиями, которые постепенно заполняются наиболее легкими пылевато-глинистыми продуктами твердого стока селевого потока.

По мере удаления от гор крупность обломков в пролювиальной толще закономерно уменьшаются - галечники меняются последовательно гравием, песками и пылевато-глинистыми отложениями. Причем эта смена идет неравномерно, нередко языки и прослои крупного материала вклиниваются в более дисперсные отложения. Такая текстура влияет на прочность и сжимаемость толщи в основании инженерных сооружений, на устойчивость пород в откосах, обуславливает сильную изменчивость водопроницаемости. Кроме того, в крупнозернистых прослоях нередко содержаться высоконапорные воды, весьма осложняющие производство земляных работ.

Можно указать следующие особенности пролювиальных отложений:

- В центральных частях конусов выноса встречаются весьма крупные обломки скальных пород (d=1-3 м) с постепенным переходом в периферийных зонах к пылевато-глинистым разностям.

- Вследствие быстро и короткого переноса материала практически отсутствует окатанность и сортировка обломков.

- Слоистость неясновыраженная, грубая, линзовидная.

- Мощность пролювиальной толщи обычно большая (десятки и даже сотни метров).

- Гидрогеологические условия. Поверхностный водоток, достигая конуса выноса легко инфильтруется до первого водонепроницаемого слоя, и дальше движется к внешнему краю конуса выноса в виде грунтового потока. У периферийной части конуса этот поток встречает пылевато-глинистые малопроницаемые отложения и выходит на поверхность. Поэтому здесь располагается зона многочисленных источников или обширных заболоченных территорий, так называемая "зона Кара-су". Указанной закономерностью изменения вещественного состава и гидрогеологических условий в области развития пролювиальных отложений обусловлена зональность их инженерно-геологических условий. У основания конусов выноса, где преобладают хорошо проницаемые крупнообломочные отложения, характеризующиеся высокой прочностью и малой сжимаемостью, грунтовые воды залегают на большой глубине. Этот участок наиболее пригоден для застройки. Недостатком является лишь возможность возникновения неравномерных деформаций обусловленных неоднородностью гранулометрического состава этих отложений.

3.Эоловые пески (eoQ). Наиболее интенсивно геологическая работа ветра проявляется в песчаных пустынях, полупустынях, а также по берегам морей и заливов за счет переработки ветром пляжевых песков.

Литологически - это тонкозернистые пески, чрезвычайно однородные (фракция d=0,1-0,05 мм составляет 95-98%), кварцевого состава, рыхлые маловлажные. Кварцевый состав материнской породы и острый дефицит влаги препятствует развитию на них дернового покрова и создает благоприятные условия для перемещения песка даже при небольшой скорости ветра.

Особенно опасны для инженерных сооружений, окружающей среды, состояния здоровья человека песчаные бури при которых эоловые пески переносятся ветром на десятки и даже сотни км. Общий объем переносимой песчаной массы могут составлять 20-25 куб.км., а площадь распространения - тысячи и даже десятки тысяч кв.км.

На ограниченных участках сопоставимых со строительными площадками, отдельными сооружениями или их комплексами (поселок, город) геологическая работа ветра проявляется в разрушительной или созидательной форме в зависимости от рельефа местности и чаще всего формирует грядовые формы рельефа (барханы, дюны).

На участках, где средняя скорость ветра превышает 4,0-4,5 м/сек. происходит преимущественно разрушительная работа ветра и вынос захваченного материала (корразия, дефляция).

При средней скорости ветра от 2,5 до 4,0 м/сек. идет перевевание песков, а в пониженных участках, где средняя скорость ветра не превышает 2,5 м/сек. происходят заносы расположенных здесь сооружений. Эоловое выдувание наиболее энергично происходит с наветренной стороны, а занос сооружений - совершается на их подветренной части.

Меры борьбы с песчаными заносами зависят от региона. Для их закрепления можно использовать методы технической мелиорации (полимеризацию, цементацию, силикатизацию, битумизацию). Однако лучшим способом является посадка кустарниковой и травяной растительности.

4. Морские (нескальные) отложения (mQ) - это рыхлые породы, образующиеся при разрушении морскими водами береговой полосы прибоем, а также приносимые реками. По вещественному составу они подразделяются на обломочные, песчаные и глинистые.

Глинистые отложения образуются во всех областях морского бассейна, где скорость движения воды не превышает 0,25 м/сек. и нет привноса более крупных фракций (пылеватых, песчаных, гравелистых и т.д.).

Среди морских образований встречаются глинистые разности на всех трех стадиях своего развития - илы, пластичные, размокающие и наконец камнеподобные неразмокающие.

5 Ангидрит голубовато-серый, мелкозернистый, монолитный.

Минерал класса сульфатов, Ca[SO4]. Поглощая воду, переходит в гипс. Осадочный, гидротермальный минерал. Вяжущее вещество, удобрение, сырье для получения серной кислоты. Осадочная порода, состоит в основном из минерала ангидрита. Применяют как удобрение, цемент и другое.

6 Песчаник крупнозернистый, темно-желтый, на карбонатном цементе.

Порода, образовавшаяся из угловатых и крупных частиц песка. Обычно образуется в дельтах рек, где вымывается из месторождений. Процесс происходит быстрее, чем частички спрессуются в камешки. Во многих местах Британских островов в дельтах верхнего каменноугольного периода остались обширные пласты этой породы.

7 Известняк крупнозернистый желтовато-серый, сильно трещиноватый, обводненный.

широко распространённая осадочная порода, образующаяся при участии живых организмов в морских бассейнах. Это мономинеральная порода, состоящая из кальцита с примесями. Название разновидности известняка отражает присутствие в нём остатков породообразующих организмов, район распространения, структуру (оолитовые), примесей (железистые), характер залегания (плитняковые), геологический возраст (триасовые).

8 Мергель микрозернистый, светло-серый, монолитный.

осадочная горная порода смешанного глинисто-карбонатного состава; содержит 30-90% карбонатов (кальцит, реже доломит) и, соответственно, от 70 до 10% глинистых частиц. В зависимости от относительного количества компонентов возможен непрерывный ряд:известняк -- глинистый известняк -- мергель -- известковая глина По минеральному составу карбонатов мергели делятся на известковые и доломитовые. В зависимости от примесей различают кремнезёмистые, глауконитовые, песчанистые, слюдистые, битуминозные, углистые и т.д. Мергель, содержащий гипс, рассеянный или в виде желвачков, тонких пропластков и др., называется гипсовым (разновидности -- гипсо-доломитовый и ангидрито-доломитовый мергель). Окраска разнообразная, чаще светлая.

9 Брекчия темно-коричневая на железистом цементе, монолитная.

Этим итальянским названием обозначают группу обломочных пород, состоящую из угловатых обломков одной или нескольких горных пород, связанных каким-нибудь минеральным веществом, носящим по отношению к обломкам название цемента. Как обломки, так и цемент, могут быть самого разнообразного состава: есть брекчии базальтовые, известковые, гнейсовые, порфировые и т. д. Представляя большое разнообразие по составу, по величине обломков и по относительным количествам цемента, брекчии не менее разнообразны и по способам образования, по их происхождению. Так, две из них представляют обломки одной или нескольких горных пород, впоследствии гидрохимическим путем связанные каким-нибудь цементом в брекчию или на месте образования обломков, или там, куда эти обломки были снесены проточной водой, или иным каким-либо способом. Этот род брекчий вместе с теми, которые образовались под влиянием горообразовательных процессов, путем раздробления горных пород в складках или сдвигах и позднейшей гидрохимической их цементовки, составляют группу вторичных, или метасоматических, брекчий. Смотря по тому, принадлежат ли обломки одной или нескольким породам, эти брекчии делят еще на моногенные и полигенные (гетерогенные).

3. Характеристика гидрогеологических условий участка с выделением и описанием всех водоносных горизонтов и освещением влияния каждого из них на инженерно-геологические условия площадки

Водоносный горизонт или аквифер - осадочная горная порода, представленная одним или несколькими переслаивающимися подземными слоями горных пород с различной степенью водопроницаемости. На данном геологическом разрезе, можно выделить следующие водоносные горизонты:

bQ и pQ (слой торфа и пролювиальные отложения) представлены в данном геологическом разрезе как водонасыщенные грунты. Соответственно они находятся полностью в водной среде.

eoQ Эоловый песок маловлажный. Такой песок встречается в пустынях и полупустынях, на морских побережьях. Это отложение на разрезе представлено в виде песка. Песок охарактеризован как мелкозернистый, кварцевый, рыхлый. Коэффициент фильтрации его можно принять равным 8-10 м/сут. Такое отложение обладает высокой водопроницаемостью. Здесь мы видим, что ниже этих отложений залегает морское отложение, в виде серой глины, тугопластичной, которое характеризуется как прочное, плотное, водонепроницаемое отложение, является водоупором, т.к препятствует дальнейшему проходу воды вниз по горизонтально заложенным слоям горных пород. Данный водоносный горизонт ненапорный, постоянно действующий, поэтому он относится к типу грунтовых вод. Растворимость водовмещающей породы весьма мала, вода должна быть пресной, скорее всего гидрокарбонатно-кальциевого состава.

N Ангидрит голубовато-серый, мелкозернистый, монолитный. При взаимодействии с водой превращается в гипсовые породы. Без трещин - значит грунтовых вод нет и является препятствием для движения грунтовых вод.

Слои P и K представлены как трещинноватые и обводненные.

Здесь - Подземные воды трещинного типа. Приурочены они к скальным породам разного генезиса и вещественного состава. Их запасы, закономерности движения, гидравлический режим и даже химический состав обусловлены интенсивностью и характером трещинноватости этих пород, а также генезисом преобладающих трещин.

В верхней зоне скального массива (до глубины 50-60 м) подземные воды в основном приурочены к трещинам выветривания. Питание этих вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков или поверхностных водоемов. Степень трещиноватости и размер трещин, а, следовательно, и водообильность, зависят, главным образом, от вещественного состава пород. Наименьшая трещинноватость свойственна аргиллитам, алевролитам, мергелям, филлитам, хлоритовым сланцам. Наиболее водообильные трещины в водорастворимых породах (известняках, гипсах). Промежуточное положение занимают магматические породы.

С глубиной степень трещинноватости закономерно снижается. Обычно это водоносная зона содержит ненапорную воду, последняя легко загрязняется, режим ее непостоянный.

Весьма водообильными являются зоны тектонических разломов. Они нередко ограничены в плане, но в глубину могут распространяться на сотни метров. С ними связаны напорные воды повышенной минерализации. Поскольку трещины тектонического происхождения относительно быстро "залечиваются", движение воды по ним со временем прекращается или в значительной степени замедляется, но в ряде районов зоны тектонического дробления стабильно сильно обводнены.

Движение подземных вод в трещинноватых породах в большинстве случаев ламинарное. Напор обусловлен гидростатическим давлением воды во взаимнопересекающихся трещинах, часть которых располагается в области питания на более высоких отметках, где происходит инфильтрация атмосферных и поверхностных вод, а из нижерасположенных трещин под большим давлением выходят восходящие источники.

Слои T и P(мергель микрозернистый и брекчия на желестистом бетоне) монолитные - представлены как ограничитель движения воды и в них движения воды не происходит.



4. Перечисление и описание всех экзогенных процессов, которые могут встретиться в пределах рассматриваемого участка. Условия, необходимые для возникновения каждого из них, формы проявления, факторы, способствующие активизации, возможные защитные мероприятия

инженерный геологический строительный оценка

Из-за того что верхняя часть нашего разреза из неустойчивых и сыпучих пород ясно, что потоки воды, осадки и ветер будут развеевать мелкозернистый песок из стороны в сторону, а торфяной косогор также будет "сползать" в слой мелкозернистого песка вследствие уклона и собственной силы тяжести.

В слоях P и K с трещинами будет развиваться карст из-за того что в данных слоях он образуется чаще всего и для этого есть все условия -

-Наличие растворимых пород (известняк)

- высокой водопроницаемости этих пород (за счет трещинноватости);

- обводненность указанной грунтовой толщи и циркуляция воды( так же за счет трещинноватости)

Карст - это процесс выщелачивания водорастворимых пород подземными или поверхностными водами и образование различных пустот (карстовых воронок, каверн, пещер и др.).

В целом это вредное явление, т. к. приводит к следующим последствиям:

- рельеф местности становится сильно пересечённым, малопригодным для размещения наземных и подземных сооружений;

- в результате возникновения в карстующейся толще различных пустот, иногда весьма значительных размеров, возникает реальная угроза деформаций существующих (или строящихся) инженерных сооружений вплоть до полного их разрушения;

- подземные и поверхностные воды по карстовым пустотам могут уходить на большие глубины (многие десятки и даже сотни метров) вследствие чего местность может оказаться совершенно обезвоженной для растительности, резко усложняется и водоснабжение;

- может происходить внезапное обильное обводнение карстовыми водами строительных котлованов, тоннелей, железнодорожных выемок;

На косогоре есть водонасыщенный торфяной слой который впоследствие может привести к заболачиванию.

- Болотные воды часто имеют кислую реакцию (pH=2ч6) и поэтому они агрессивны по отношению к бетону и металлическим конструкциям.

- В торфяных залежах преобладает восстановительная среда, поэтому нередко присутствующие здесь сульфаты (гипс и др.) могут трансформироваться в сероводород, обладающий высокой агрессивностью. Это является причиной активной коррозии подземных коммуникаций, расположенных на заторфованных территориях.

- Торф и заторфованные грунты являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе и патогенных, поэтому при благоприятных условиях (при поступлении канализационных стоков, отсыпке песчаной подушки из грунта, содержащего бытовые отходы и т.д.) на болотах могут формироваться патогенные зоны.

5. Инженерно-геологическая оценка рассматриваемого участка размещения сооружений, тип которых определяется специальностью студента (ЖД трасса, мостовой переход, и т.д.)

1 Равнина

Характеризуется горизонтальными отложениями горных пород. Имеет большее преимущество, как площадка для строительства, чем косогорный участок, но следует отметить, что данная равнина сложена из менее пригодных для строительства горных пород. Это такие породы как некоторая разновидность глин, пески, известняк мелкозернистый. Поверхностные слои образованны из следующих пород:

Песок мелкозернистый, кварцевый, светло-серый, рыхлый, маловлажный.

В состав песчаных грунтов входят частицы размерами от 0,1 до 2 мм. Коэффициент сжатия плотного песка низок, но скорость его уплотнения под влиянием нагрузки велика. Поэтому осадка строения, возведенного на песке прекращается довольно быстро. Хорошим основанием для здания может служить песчаный грунт равномерной плотности и необходимой мощности. При этом следует учитывать, что такой грунт не должен подвергаться воздействию грунтовых вод. Песчаные грунты хорошо работают под действием статических воздействий, но плохо выдерживают динамические воздействия.

Особенно опасны такие пески для инженерных сооружений, окружающей среды, состояния здоровья человека песчаные бури при которых эоловые пески переносятся ветром на десятки и даже сотни км. Общий объем переносимой песчаной массы могут составлять 20-25 куб.км., а площадь распространения - тысячи и даже десятки тысяч кв.км.

Глина темно-серая, тонкослоистая, тугопластичная.

В состав этих грунтов входят мелкие частицы величиной не более 0,005мм. Эти частицы в основном имеют форму чешуек. Глина имеет достаточное количество капиллярных каналов и обладает большой удельной поверхностью касания между частицами. Капиллярные каналы способствуют проникновению воды во все поры материала, при этом образуются тонкие водо-коллоидные пленки, которые в свою очередь обволакивают частицы остова грунта. Это придает глине необходимую для строительства вязкость. Но с другой стороны, наличие в порах глины капелек воды при промерзании увеличивает ее объем, что влечет за собой процесс вспучивания. Глинистые грунты характеризуются высоким сжатием (по сравнению, например, с песчаными грунтами), хотя под воздействием нагрузок скорость осадки гораздо ниже, чем у песков. Поэтому, если основанием для здания служит глина, его осадка продолжается достаточно долго. Влажность глины влияет на ее несущую способность. Например, несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень низка, в то время как сухая глина может выдерживать относительно большие нагрузки.

Ниже идет слой Ангитрит голубовато-серый, мелкозернистый, монолитный.

Хоть этот слой и является монолитным, ниже него идут слои известняка и песчаника которые мало того что с трещинами но еще и расположены не горизонтально, а под углом 30 градусов. Возможно обрушение и сползание породы.

2 Косогорный участок.

Так же, в качестве места для строительства, можно выделить возвышенную часть косогорного участка (левая сторона). Но косогор состоит из водонасыщенных слоев торфа и супеси, которые не пригодны для строительства.

Размещено на Allbest.ru