Инженерная геология

Размещено на http://www.allbest.ru/

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (Сибстрин)

Кафедра: инженерной геологии

оснований и фундаментов

Контрольная работа по курсу:

"Инженерная геология"

Выполнил: Бучнев А.С.

Проверил: Кровяков В.Н

Новосибирск, 2015



Задание 1.1 Составить характеристики свойств минералов из табл. 1.1 по форме примера 1.1.

Описание биотита.

1. Минерал - биотит.

2. Класс - силикаты.

3. Цвет - черный, темно-бурый, темно-зеленый.

4. Блеск - стеклянный, перламутровый, металловидный.

5. Твердость - 2,5-3.

6. Спайность - весьма совершенная.

7. Излом - минерал эластичен.

8. Реакция CHl - отсутствует.

9. Структура - пластинчатые агрегаты.

10. Отношение к воде - инертное, нерастворимое.

11. Агрессивность к строительному материалу - неагрессивен.

12. Устойчивость к выветриванию - слабоустойчив.

13. Форма нахождения в природе - таблитчатые кристаллы, листовые, чешуйчатые, плотные агрегаты, сплошные массивы.

14. В составе каких пород встречаются - гранит, диорит, сланцы.

15. Влияния на свойства грунтов - не влияет.

16. Применение в строительстве - широкого применения не имеет, используется для изготовления бронзовой краски и декоративного цемента.

Описание каолинита.

1. Минерал - каолинит.

2. Класс - силикаты.

3. Цвет - белый, желтый, голубоватый, красный.

4. Блеск - перламутровый, матовый.

5. Твердость - 1.

6. Спайность - отсутствует.

7. Излом - рыхлый, землистый, раковистый.

8. Реакция CHl - отсутствует.

9. Структура - слоистая.

10. Отношение к воде - нерастворим.

11. Агрессивность к строительному материалу - неагрессивен.

12. Устойчивость к выветриванию - весьма неустойчивый.

13. Форма нахождения в природе - входит в состав глин, известняков, песчаников.

14. В составе каких пород встречаются - галлуазит, диккит, накрит.

15. Влияния на свойства грунтов - повышает дисперсность грунтов, пористость, пластичность, усадку.

16. Применение в строительстве - производство фаянсовых и фарфоровых изделий, огнеупорных изделий и материалов

Задание 2.1 Составить характеристики горных пород, взятых из табл. 2.1, по форме примера 2.1

Порода - Габбро

1. Классификация по генезису:

а) группа - магматические;

б) подгруппа - глубинные (интрузивные).

2. Классификация по ГОСТ 25100-2011 - скальный.

3. Структурные связи - с жесткими структурными связями.

4. Минеральный состав - кварц отсутствует. Габбро слагают плагиоклаз (лабрадор), оливин и пироксен. В габбро плагиоклаза примерно 60%. Иногда присутствует роговая обманка, редко черная слюда (биотит). Темноцветных минералов около 50%. Нередко содержит в своем составе магнитный и титанистый железняки.

5. Структура - структура может быть полнокристаллической, равномерно кристаллической, крупно- и среднезернистой.

6. Текстура - массивная и полосчатая, встречается такситовая и шаровая.

7. Форма залегания - штоки, силлы.

8. Устойчивость к выветриванию - устойчив.

9. Применение в строительстве - используют для мощения мостовых и в качестве облицовочного материала.

10. Показатели механических свойств для расчета устойчивости основания: плотность - с=2,9-3,16 г/см³, предел прочности при сжатии R=100-280 МПа.

Порода - Глинистый сланец

1. Классификация по генезису:

а) группа - осадочные;

б) подгруппа - глинистые.

2. Классификация по ГОСТ 25100-2011 - полускальный.

3. Структурные связи - с жесткими структурными связями.

4. Минеральный состав - каолинит, монтмориллонит, иллит и хлорит, а также кварц.

5. Структура - слоистая.

6. Текстура - пластичные, листоватые или чешуйчатые минералы.

7. Форма залегания - пластовая, пластообразная и линзовидная.

8. Устойчивость к выветриванию - в зависимости от состава.

9. Применение в строительстве - используются в качестве облицовочного, кровельного и шиферного материала

10. Показатели механических свойств для расчета устойчивости основания: плотность - с=2,6-3,05 г/см³, предел прочности при сжатии R=28,3-33,8 МПа.

Порода - Гравий

1. Классификация по генезису:

а) группа - осадочные;

б) подгруппа - обломочные.

2. Классификация по ГОСТ 25100-2011 - дисперсный.

3. Структурные связи - отсутствуют.

4. Минеральный состав - Минеральный состав гравия может быть самым разнообразным. Обычно это обломки гранита, гнейсы, диабазы, известняки, песчаники.

5. Структура - обломочная.

6. Текстура - пористая.

7. Форма залегания -в базальных горизонтах аллювия речных террас и пойм, в водно-ледниковых отложениях - камах, озах и в береговых валах морских побережий. Сцементированный гравий называют гравелитом.

8. Устойчивость к выветриванию - устойчив.

9. Применение в строительстве - применяют в качестве заполнителя для армированного и неармированного бетона, для изготовления гравийно-щебеночной смеси, используемой при сооружении железнодорожного пути, в строительстве автомобильных дорог и др. Гравий рекомендуется применять для бетонов марки до 300.

10. Показатели механических свойств для расчета устойчивости основания: дробимость (8, 12, 16, 24), истираемость.

Рис. 1 Метод определения дробимости гравия



Рис. 2 Определение истираемости гравия в полочном барабане

Задание 3.1 Охарактеризовать одну из форм дислокации, взятых из табл. 3.1. Описание выполнить по форме примера 3.1

Описание формы дислокации - синеклиза.

Рис. 3 Схема Московской синеклизы

Крупная впадина в пределах континентальной платформы, обычно овальной или округлой формы, c поперечником в многие сотни, иногда более 1000 км и глубиной обычно до 3-5 км до поверхности фундамента, реже больше. Cклоны Cинеклиза пологие, как правило, не более 1°. Нередко возникают над более древними Авлакогенами или над сочленением авлакогенов и составляют один из главных элементов строения плит, разделяясь антеклизами, но нередко накладываются на центральные части щитов. Oсобый тип Cинеклиза приурочен к периферическим частям платформ, где они отличаются большой глубиной погружения фундамента - до 20 км и даже более, особым характером консолидированной коры, уже в кровле обладающей сейсмическими скоростями, типичными для её низов (для базальтового слоя), и накоплением в начальный период развития глубоководных осадков. Другой особый тип Cинеклиза - трапповые, типа Tунгусской на Cибирской платформе, c мощным развитием покровов платобазальтов, силлов и даек того же состава. Устойчиво развиваются на протяжении сотен млн. лет, некоторые в течение всего фанерозоя. При этом их осадочное выполнение отличается от чехла смежных антеклиз относительно более глубоководными условиями накопления, большей мощностью, меньшим числом и более короткими по времени перерывами. Cреди осадочных формаций, характерных для Cинеклиза, - соленосная, битуминозных сланцев или мергелей, слоистых известняков, мела и мелоподобных мергелей; по их периферии нередко возникали рифовые постройки (биогермы). K Cинеклизам бывают приурочены залежи солей, в т.ч. калийных, желваковых фосфоритов, оолитовых железных руд, нефти, газа, нерудных строит. материалов. Mногие являются крупными артезианскими бассейнами.



Задание 3.2 Определить силу землетрясения

Рис. 4 Карта сейсмического районирования территории РФ

минерал горный порода землетрясение

Расчет силы землетрясения по шкале MSK и Рихтера, а также инерционной силы сооружения.

Исходные данные:

1. Период сейсмической волны Т=1,35с.

2. Амплитуда колебаний сейсмической волны А=14 мм.

Решение:

1. Сейсмическое ускорение б=А*4р²/Т²=14*4*3,14²/1,35²=1060,3 мм/с².

2. Сила землетрясения по шкале MSK - 8 баллов (по прил. 1 табл.1).

3. Коэффициент сейсмичности К_s= б/q=1060,3/10=106,03, где q-ускорение свободного падения, равное 10м/с².

4. Инерционная сила S= К_s*Р=106,03*6000=636180т, где Р - масса сооружения, равная 6000т.

5. Сила землетрясения по шкале Рихтера М= 1,6+0,6Б, где М - магнитуда (Дж), Б- балльность по шкале MSK. М= 1,6+0,6*8=7 баллов.

6. Расчетная балльность строительной площадки, сложенной глинистыми обводненными грунтами, равна 9 баллам, а скальными грунтами - 7 баллам.

Задание 4.1 Объяснить условия образования отложений согласно варианту. Дать характеристику строительных свойств грунтов, наиболее часто встречающихся среди этих отложений.

Эоловые (ветровые) отложения - Состав разнообразен - преобладают кварцевые, полевошпатовые, глинистые, и известковые частицы, могут быть и элементы органического происхождения: пыльца, споры, грибки, бактерии. Подавляющее количество пыли и песка, переносимых ветром, имеет земное происхождение, являясь продуктом разрушения горных пород. Часть пыли имеет вулканическое происхождение (вулканический пепел, песок), часть -- космическое (метеоритная пыль). Переносимая ветром масса пыли и песка рано или поздно выпадает на землю и либо примешивается к образующимся различным образом осадочным породам, либо дает начало особым эоловым отложениям.

Среди эоловых отложений по составу выделяются глинистые, пылеватые и песчаные. Глинистые и пылеватые эоловые отложения образуются за счет осаждения мелких частиц, переносимых в виде пыли во взвешенном состоянии в воздухе, иногда высоко над поверхностью земли. Песчаные эоловые отложения, наоборот, образуются из крупных частиц, перемещаемых у самой земли или просто перекатываемых ветром по почве. Поэтому эоловые пески распространены обычно в непосредственной близости от областей развевания. Глинистые эоловые отложения могут образоваться и на значительном удалении от последних, так как пыль разносится ветром очень далеко.

Строение толщ эоловых песков характеризуется:

- неправильностью и разнообразием углов наклона слоёв;

- преобладанием пологих углов до 50 (неветренный склон) и до 30-330 (подветренный склон);

- вогнутость и выпуклость наплостований;

- большой вертикальной мощностью больших серий (до 100 м и более);

- тонкостью и однородностью песчаных зёрен;

- высокой обработанностью песчаных зёрен окатанной формы с типичной мелкоямчатой поверхностью со вторичными пленками;

- в целом очень рыхлым недоуплотнённым сложением.

В минералогическом отношении, эоловые пески обычно полиминеральны с преобладанием кварцевых частиц. По химическому составу они могут значительно отличаться друг от друга в зависимости от климатических условий их распространения.

Задание 4.2 Охарактеризовать один из геологических процессов, согласно своему варианту. Рассмотреть причины его образования и условия строительства в районе развития этого процесса с описанием методов борьбы, исключающих воздействие на сооружения

Плывунами называется насыщенный водой грунт, который при вскрытии его приобретает свойства текучего тела. Такими свойствами могут обладать пески, глинистые пески, супеси, т.е. плывуны - это не какой-то определенный тип грунта, а его особое состояние при насыщении водой.

Плывуны осложняют проходку котлованов, горных выработок, ведение строительных работ, из-за того, что происходит заиливание этих выемок.

По причинам образования плывуны подразделяются на ложные и истинные.

Ложные плывуны образуются при наличии гидродинамического давления воды, которое взвешивает мелкие частицы.

Такие плывуны можно наблюдать, например, там, где грунтовые воды выходят на поверхность в виде родников.

Ложные плывуны хорошо отдают воду, а при снижении напорного градиента переходят в устойчивое состояние.

Истинные плывуны обусловлены наличием в них коллоидных частиц и микроорганизмов - особых бактерий. Обычно представлены они глинистыми песками, супесями с низким коэффициентом фильтрации. Их характерной особенностью является слабая водоотдача, а при высыхании они образуют сцементированные массы.

Для борьбы с ложными плывунами используются следующие методы:

1. Искусственное осушение плывунных грунтов с помощью дренажа.

2. Крепление стенок котлована шпунтовыми ограждениями.

3. Закрепление плывунов силикатизацией, цементацией, замораживанием и т.д.

4. Применение сжатого воздуха для создания давления, уравновешивающего давление воды. Обычно при проходке тоннелей, сооружении мостовых опор и т.д.

Для истинных плывунов водопонижение неприменимо из-за низкого коэффициента фильтрации. По этой причине невозможно применение силикатизации и цементации.

Для борьбы с истинными плывунами используется либо шпунтовое ограждение, либо замораживание.

Задание 5.1 Определить гидрогеологические параметры артезианского водоносного горизонта

Для этого был заложен куст скважин, состоящий из центральной и двух наблюдательных скважин, расположенных в плане на одной прямой на расстояниях L₁ и L₂ от центральной. Всеми скважинами под слоем водоупорных глин вскрыты водоносные пески на полную мощность m. При этом пьезометрический уровень установился ниже поверхности земли. Из центральной скважины производилась откачка воды с определением дебита q, а в наблюдательных скважинах замерялись понижения уровней S₁ и S₂. Использую приведенные ниже результаты замеров, построить схему и определить коэффициент фильтрации песков, коэффициент водопроводимости водоносного слоя и радиус влияния.

Исходные данные:

Расстояние от центра до наблюдаемой скважины:

L₁=130 м, L₂=340 м.

Мощность водоносного слоя:

m=44,6 м.

Дебит центральной скважины:

q=980 м³/сут.

Понижение уровня воды в наблюдательных скважинах:

S₁=3,80 м, S₂=2,90 м.

Решение:

1. Коэффициент фильтрации вычисляют по преобразованной формуле Дюпюи:

К=0,366q(lgL₂- lgL₁)/m(S₁-S₂)=0,366*980*(lg340- lg130)/44,6*(3,80-2,90)=3,75м/сут.

Песок мелкий (по прил.2 табл.1).

2. Коэффициент водопроводимости слоя равен произведению коэффициента фильтрации на мощность слоя:

К_m=3,75*44,6=167,25м³/сут.

3. Радиус вливания можно вычислить из уравнения:

lgR=(S₁lgL₂-S₂lgL₁)/(S₁-S₂)= (3,80lg340-2,90lg130)/(3,80-2,90)=3,88, R=7586м.

Задание 6.1 Охарактеризовать один из методов инженерно-геологических исследований, указанных в табл. 6.1. Описание краткое и иллюстрированное

Стадии и этапы инженерно-геологических изысканий

Этапы:

1. Сбор и обобщение данных о природных условиях.

2. Инженерно-геологическая рекогносцировка.

3. Инженерно-геологическая съемка.

4. Инженерно-геологическая разведка.

Различают следующие основные стадии работ: предпроектную (она включает прединвестиционную документацию, градостроительную документацию и обоснование инвестиций в строительство) и проектную (в состав которых входят проект и рабочая документация для строительства предприятий, зданий и сооружений).

Предпроектная документация разрабатывается с целью обоснования целесообразности строительства объекта, выбора строительных площадок и направления магистральных транспортных и инженерных коммуникаций, основ генеральных схем инженерной защиты от опасных геологических процессов и др.

Основной объем инженерно-геологических изысканий выполняют на этапе обоснования инвестиций в строительство. В состав работ входит: проведение инженерно-геологической съемки на территории проектируемых строительных объектов и трасс линейных сооружений. Проводятся буровые и горнопроходческие работы, полевые методы исследования грунтов, лабораторные исследования, стационарные наблюдения и другие виды работ.

Инженерно-геологические изыскания для разработки проекта должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий уже выбранной площадки (участка, трассы) и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации объекта.

Инженерно-геологические изыскания для разработки рабочей документации проводятся на окончательно выбранной стройплощадке для отдельных зданий и сооружений с целью детализации и уточнения инженерно-геологических условий. Проходят скважины и шурфы (чаще всего по контурам и осям проектируемых зданий и сооружений), определяют расчетные показатели физико-механических свойств грунтов, выполняют полевые исследования грунтов, опытно-фильтрационные работы и геофизические исследования. Продолжают начатые на предшествующих этапах изысканий стационарные наблюдения за развитием опасных геологических процессов, режимом подземных вод и т. д.

Для технически несложных объектов, а также при строительстве по типовым проектам инженерно-геологические изыскания выполняют для одной стадии: "рабочего проекта", при которой рабочая документация разрабатывается одновременно с проектом.

Инженерно-геологические изыскания в период строительства выполняют лишь в особых случаях: 1) при строительстве ответственных зданий и сооружений, особенно в сложных инженерно-геологических условиях; 2) в условиях стесненной городской застройки; 3) при длительных перерывах во времени между окончанием изысканий и началом строительства объектов и т. д.

Инженерно-геологические изыскания в период строительства включают: 1) уточнение геологических и гидрогеологических условий в период вскрытия котлованов, тоннелей, прорезей и других выемок, выявление расхождений натурных условий с проектными данными, внесение при необходимости соответствующих корректив и проведение дополнительных изыскательских работ; 2) контроль за ведением строительного водопонижения, инженерной подготовкой оснований зданий и сооружений, производством работ по закреплению грунтов.

В период эксплуатации объектов в необходимых случаях в соответствии с заданием Заказчика проводят обследования грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений, а также при их расширении, строительстве новых близко примыкающих зданий и в других случаях.

При необходимости в период эксплуатации объектов осуществляют стационарные наблюдения (локальный мониторинг) за развитием опасных геологических процессов, деформациями зданий и сооружений и другими неблагоприятными факторами.

Инженерно-геологические изыскания для реконструкции зданий и сооружений проводятся, как правило, в условиях плотной застройки и поэтому должны осуществляться с учетом конкретной природно-технической ситуации. По своему составу, объемам и применяемым методам изыскания для реконструкции значительно отличаются от изысканий под новое строительство. В частности, обязательным видом работ является натурное обследование окружающей территории и реконструируемого здания. В ходе обследования устанавливают геотехническую категорию объекта, необходимые объемы работ по изысканиям, принципиальные варианты реконструкции и усиления и др.

Небольшой объем инженерно-геологических изысканий выполняется в период ликвидации зданий и сооружений. Цель этих работ - обоснование проектных решений по санации (оздоровлению) и рекультивации нарушенной территории, оценка опасности и риска от ликвидации объекта.

Рис.5 Пример инженерно-геологической съемки



Рис.6 Пример инженерно-геологической разведки (разрез

Размещено на Allbest.ru