Задание № 24(Вид 7). Описать методику инженерно-геологических исследований для реконструкции зданий и сооружений

В этом случае достаточно отобрать монолиты грунта для лабораторных анализов и проверить состояние здания. Если эти материалы не сохранились, то необходимо выполнить полный объём инженерно-геологических работ.

В состав полного объёма инженерно-геологических исследований входит изучение геологических и гидрогеологических материалов по данной территории или для соседних участков, изучение геолого-литологического строения площадки грунтовых вод, инженерно-геологических процессов и природных геологических явлений. С помощью шурфов определяют глубину заложения и состояния фундаментов, стен подвалов, гидроизоляцию, конструкцию дренажей и т.д.

Для решения всех геологических вопросов используют разведочные выработки. Количество разведочных выработок и их глубину определяют размерами зданий, а также сложностью геологического строения участка. Размер здания оценивают числом секций (секция - часть здания длиной не более 30 м). При 1-2 секциях бурят 4 скважины, при 3-х - 6 скважин, более 4-х-8 скважин. Число шурфов устанавливают также количеством секций: 1 секция - 2 шурфа, 2 секции - 5, при 3 секциях - 7, более 3-10 шурфов. Указанное количество выработок может быть уменьшено для участков с простым геологическим строением. Глубину скважины определяют по формуле

(24.1).

где h₁ – глубина заложения фундамента, м; К – глубина активной зоны основания, м; В – максимальная ширина подошвы фундамента, м; С – постоянная величина, равная для зданий до 3-х этажей - 2 м, свыше 3-х этажей - 3 м.

Образцы грунтов для лабораторных исследований получают из скважин и шурфов. Монолиты отбирают с глубины заложения и ниже через каждые полметра проходки и в зависимости от смены слоя грунта до нижней границы слоя основания.

Буровые скважины располагаются вокруг здания, а шурфы по характерным его сечениям - около фундаментов. Глубина шурфов должна быть ниже подошвы фундаментов.

Они в подавляющем большинстве своем образуются в водных бассейнах – в результате накапливания отмирающих организмов, поглощавших из растворов некоторые соли для создания своего тела и скелета. Все эти осадки в результате последующего перерождения (диагенеза) превращаются в горные породы химического и органического происхождения. Многие из этих пород связаны друг с другом рядом переходов, что затрудняет установление принадлежности породы и поэтому ее зачастую называют биохимической.

Классификация органогенных пород обычно производится по их химическому составу. Среди них выделяют карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, – сульфатные и другие породы. Особо выделяются горючие породы или каустобиолиты.

Карбонатные породы являются наиболее распространенными из рассматриваемой группы. Представлены они чаще всего известняками и мергелями.

Известняк – широко распространенная мономинеральная порода, состоящая из кальцита; она легко определяется по бурной реакции с соляной кислотой. Цвет известняков обычно белый или светло-желтый, но за счет примесей может быть изменен вплоть до черного. Известняки бывают органогенного и химического происхождения. Если удается определить, из остатков каких организмов состоит известняк, то по ним ему дается более точное название, например фузулиновый, коралловый и др. Если организмы не определены и порода состоит из целых и битых раковин, то она называется ракушечник.

Разновидностью органогенного известняка является мел, состоящий главным образом из мельчайших раковин фораменифер, их обломков, порошковидного кальцита и скелетов простейших морских водорослей. Мел – белая землистая порода, широко используется в народном хозяйстве.

Известняки химического происхождения встречаются в виде:

а) плотных известняков с тонкокристаллической массой;

б) оолитовых известняков, состоящих из мелких шариков скорлуповатого или радиально-лучистого строения, соединенных карбонатным цементом;

в) известковистого туфа, который состоит из мелкокристаллического кальцита. Эта пористая масса образуется из растворенного в подземной воде углекислого кальция, выпадающего в осадок. Известковистый туф называют также травертином;

г) натечных образований кальцита, образующихся из подземных вод. Наиболее характерными из них являются пещерные образования – сталактиты и сталагмиты.

Мергель – порода смешанного состава, состоящая на 50–75% из кальцита и на 25–50% из глинистых частиц. Внешне мергель мало отличим от известняка: характерным его признаком является реакция с соляной кислотой, после которой на поверхности мергеля остается серое пятно, образование которого связано с концентрацией глинистых частиц на месте реакции. Порода широко применяется для производства цемента.

Кремнистые породы встречаются как химического, так и органогенного происхождения. Среди них наиболее известны диатомит, трепел и опока.

Диатомит – белая, легкая, пористая порода, пачкает руки, легко растирается в порошок, липнет к языку. Состоит из мельчайших опаловых скорлупок диатомовых водорослей. Применяется как фильтрующий материал, служит сырьем для получения жидкого стекла.

Трепел – внешне трудно отличим от диатомита, хотя состоит он не из органических остатков, а из мельчайших зерен опала, с незначительной примесью скорлупок диатомовых водорослей. Цвет трепела от белого до темно-серого. Характерным его признаком является низкая удельная масса и способность жадно впитывать влагу (прилипает к языку).

Опока – твердая порода белого, серого или черного цвета, часто обладающая характерным раковистым изломом. Наиболее твердые ее разновидности при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Опока состоит из зернышек опала и остатков кремниевых скелетов, сцементированных кремнистым веществом.

Железистые породы образуются в результате разрушения (выветривания) магматических и метаморфических пород, содержащих иногда 2–3% железа. Железо может накапливаться на месте выветривания или переноситься в растворенном виде в моря и озера, где и осаждается.

Наиболее распространенными железистыми породами являются лимониты, представляющие собой гидроксид железа с песчаным или глинистым материалом. По внешнему виду это чаще всего бобовые или оолитовые образования, иногда натечные формы. Цвет – от желтого до бурого различных оттенков.

Сидериты – образуют сплошные зернистые массы, служат ценной рудой на железо. Состоят из одноименного минерала.

От пористости породы зависит ее влагоемкость:

Влагоемкость —это свойство породы содержать в своих порах то или иное количество воды.

Полная влагоемкость — количество воды, заполняющее все пустоты породы.

Фактическая влагоемкость определяется количеством воды, действительно содержащимся в породе.

Капиллярная влагоемкость составляет количество воды, удерживаемое горной породой в капиллярах при свободном стоке. Капиллярная влагоемкость тем меньше, чем больше водопроницаемость породы.

Под водоотдачей понимается количество гравитационной воды, которое может содержаться в горной породе и которое она может отдать при откачке. Водоотдача может быть выражена процентным № отношением объема свободно вытекающей из породы воды к объему породы.

Водонасыщенность пород представляет то количество воды, которое отдается породой. По степени водообильности породы делятся на сильноводообнльные с дебитом скважины больше 10 л/с, водо-обильные с дебитом скважины 1 - 10 л/с, слабоводообильные — 0,1 - 1л/с.

Водонасосные породы, а также пласты, линзы и пр.— это такие, в которых поры, трещины и другие пустоты заполнены гравитационными водами — гравитационно-водоносными, водами капиллярными и пленочными водоносными.

Водопроницаемость — свойство пород пропускать воду вследствие наличия в них пор, трещин и других пустот. Величина водопроницаемости определяется коэффициентом водопроницаемости. По степени водопроницаемости породы могут быть разделены на водопроницаемые, полуводопроницаемые и водонепроницаемые.

Водонепроницаемость — свойство горных пород не пропускать воду. К ним относятся, например, нетрещиноватые известняки, кристаллические сланцы и др.

Вопрос №56: Особенности организации инженерно-геологических исследований при инженерно-геологической экспертизе.

Инженерно-геологическая экспертиза включает в себя:

Проходка инженерно-геологических выработок:

• буровых скважин

• шурфов, котлованов

Полевые исследования грунтов:

• отбор монолитов и проб грунтов и воды для лабораторных исследований

• испытания вертикальными статическими нагрузками на штамп

• испытание прессиометром

• испытание на сдвиг и на срез

• статическое и динамическое зондирование

Гидрогеологические исследования:

• экспресс-откачки из скважин

• кустовые и одиночные откачки из скважин

• наливы, нагнетания в скважины, наливы в шурфы

• полевые геофизические и индикаторные методы

Стационарные наблюдения:

• режимные наблюдения за колебаниями уровня подземных вод

• режимные геофизические и индикаторные методы

• экологический мониторинг

Лабораторных исследования:

• исследование физических свойств

• исследование механических свойств

• химические анализы подземных вод и водных вытяжек грунтов

Камеральная обработка включает изучение:

• инженерно-геологических условий

• физико-географических и техногенных условий

• геологического строение

• гидрогеологических условий

• свойств грунтов

• геологические и инженерно-геологические процессы и особенности инженерно-геологических условий площадки.

По результатам проведенных испытаний составляется отчет и выдается профессиональное заключение с рекомендациями по выбору типа фундамента и мероприятий по его защите. Эта экспертиза определит также возможность строительства цокольного этажа (в коттеджах на этом уровне часто располагают гараж, котельную и т. д.). Она выявит ненадежные и опасные места (например, плывуны), поможет определиться с дренажными мероприятиями.

Инженерно-геологическая экспертиза проводится по проектам крупных сооружений. Она устанавливает:

1. Правильность приемов исследования;

2. Достаточность объемов работ;

3. Правомерность выводов и рекомендаций;

4. Причины аварий.

По объему работы экспертиза бывает: кратковременная и длительная. При кратковременной экспертизе вопрос решается сразу и выводы излагаются в виде заключения. При длительной экспертизе требуется выполнение спецработ.

По окончании работ выводы излагаются в виде заключения. Экспертиза должна давать ответы на поставленные вопросы, содержащие необходимые рекомендации и доказательства целесообразности предлагаемых инженерно-технологических мероприятий.

Используемая литература

1. Шведовский П.В., Федоров В.Г. Инженерная геология. – Брест: БрГТУ, 2007. – 268 с.

2. Зинатуллина И.П. Генетические типы четвертичных отложений.-Казань, 2009. - 42 с.

3. Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 1973. – 299 с.

4. Интернет ресурсы:

· www.wikipedia.com

· dic.academic.ru