Анализ инженерно-геологических условий участка строительства

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра геоэкологии и инженерной геологии Контрольная работа по инженерной геологии Анализ инженерно-геологических условий участка строительства Нижний Новгород 2004

1. Климатологические особенности района строительства

2. Рельеф и геоморфология участка строительства

3. Геологическое строение участка строительства

4. Гидрогеологические условия

5. Физико-механические свойства грунтов

6. Геологические процессы Выводы и рекомендации Список используемой литературы рельеф грунт геоморфология строительный участок

Контрольная работа предусматривает составление инженерно-геологического разреза и его интерпретацию, в том числе анализ рельефа, горных пород и их свойств, подземных вод, инженерно-геологических процессов. Она заключается в построении для участка строительства инженерно-геологического разреза и составлении пояснительной записки с указанием инженерно-геологических особенностей участка строительства.

В курсовой работе рассматривается рельеф и геоморфология участка строительства, геологическое строение и гидрогеология, геологические процессы. Анализируются физико-механические свойства грунтов.

Геологический разрез — это вертикальное сечение участка земной коры с изображением на нем геологических факторов; возраст, состав, мощность, условия залегания пород. В тех случаях, когда разрез показывает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом. В данной работе инженерно-геологический разрез содержит 5 скважин.

1. Климатологические особенности района строительства

Климат умеренно-континентальный с ярко выраженными сезонами года:

* зимний период составляет 5 месяцев (ноябрь — март);

* весенний период — 2 месяца (апрель — май)

* летний период — 3 месяца (июнь — август)

* осенний период — 2 месяца (сентябрь — октябрь) Средне годовое количество осадков составляет 550−600 мм рт. ст. Максимальное количество осадков составляет 650−700 мм. Минимальное количество осадков составляет 350−400 мм. Осадки выпадают в виде снега, затяжных моросящих дождей и в виде ливней.

Среднегодовая температура 3,5°С. Случались годы с температурой 1,9°С и с температурой 4,2°С. годовая амплитуда колебания температуры составляет 50−70°С, а иногда и выше.

Наш район — это зона сезонных промерзаний грунтов. Промерзание начинается в ноябре, достигает максимальной глубины в феврале, оттаивание происходит в конце апреля, в мае.

Глубина промерзания на открытых участках и на слабо заснеженных склонах колеблется от 1 до 1,2 м. На заснеженных участках — от 0,2 до 0,5 м. Высота снежного покрова составляет в среднем 0,8 м, иногда — 0,4 м, а иногда — до 1,5 м.

Ветры преимущественно западного и северо-западного направлений. Средняя скорость ветров составляет 3,5 ^м/_с, бывают сильные ветры — до 10−15 ^м/_с и даже смерчи — до 30−40 ^м/_с.

Интенсивное таяние снега происходит в конце марта и в первой декаде апреля. Снег полностью сходит в конце апреля. В период снеготаяния происходят образование промоин и заполнение строительных котлованов водой.

2. Рельеф и геоморфология участка строительства

Рельеф находится в состоянии непрерывного изменения.

Рельеф — это совокупность всех форм земной поверхности: возвышений, равнин и углублений.

По своему происхождению формы рельефа различают:

1.) тектонические возникают в процессе движения земной коры, крупных форм (горные хребты, равнины, океанические понижения);

2.) эрозионные формы рельефа связаны с разрушительной работой текучих вод (атмосферных, речных, подземных);

3.) аккомулятивные — речные террасы, дюны, барханы, днища долин.

Типы рельефа определяемые сочетаниями форм рельефа:

1.) равнинный (поверхность ровная или слабо волнистая). Равнины бывают:

· отрицательные (ниже уровня моря)

· низменные (высота не превышает 200 м над уровнем моря)

· возвышенные (с высотой отметок до 200ч500 м

2.) холмистый — чередование возвышенностей и понижений. Высота холмов не превышает 200 м.

3.) горный — чередование крупных возвышенностей более 200 м.

Нижегородская область находится в восточной части восточно-европейской низменности, а наша нагорная часть находится в пределах северного борта приволжской возвышенности.

Геоморфология изучает формы поверхности (рельеф Земли), образование и развитее форм рельефа и связанных с рельефом условия залегания пластов.

В пределах нашего района будем различать:

1.) плато — почти равная поверхность с уклоном < 1°. Плато является центральной частью водораздела;

2.) водораздел — склон крутизной 1−3°;

3.) непосредственно склон:

§ пологий — 3−8°;

§ средней крутизны — 8−13°;

§ крутой склон — > 13°;

4.) террасы речные (надпойменные, пойменные);

5.) террасы оползневые;

6.) днища.

Основные задачи инженерной геоморфологии — изучить состояние динамического равновесия рельефа, выявление степени его устойчивости и прогнозирование изменения форм рельефа в период строительства.

В период проектирования зданий и сооружений инженерстроитель четко представляет задачи, которые следует решить геоморфологически:

1) определить пригодность данного рельефа для строительства;

2) установить форму и тип рельефа;

3) определить происхождение рельефа в целях выяснения его устойчивости во времени

4) определить возможную скорость изменения формы рельефа на строительной площадки, т. е. составить прогноз на период эксплуатации объекта;

5) установить как далеко рельеф может повлиять на устойчивость объекта и возможность его бесперебойного функционирования.

Территория строительства находится на водоразделе. Водораздел имеет протяженность на территории строительства 100 м. Водораздел имеет ровную поверхность.

Перепад абсолютных отметок от 192,00 до 193,7, следовательно можем предположить что это — низменность. На территории отсутствуют болота и овраги.

Вывод: рельеф благоприятен для строительства. Никаких особых операций по его изменению не требуется.

3. Геологическое строение участка строительства

Большое научное и практическое значение имеет установление возраста горных пород. Это необходимо, в частности, для оценки свойств пород и определения их положения среди других пород. Абсолютный возраст выражается в годах, т. е. определяется, сколько лет прошло с момента образования породы. Относительный возраст позволяет определить возраст пород относительно друг друга, т. е. устанавливать, какие породы древние, какие моложе. Делаем описание выделенных литолого-петрографических слоев горных пород по генетическим типам, тектоническому строению. Составляем стратиграфическую колонку и указываем в ней все горные породы, имеющиеся в разрезе.

Таблица 1

На данной территории по возрасту преобладают четвертичные и пермские породы. Это слой лёссовидных суглинков с прослойкой супеси, два слоя глины и слой песчаника. Среди верхних четвертичных отложений представлены лессовидными суглинками, проблематикой генезиса с прослойкой супеси (мощность слоя 1,4 — 1,5 м), пористый. Мощность слоя от 8 м (скважина 5) до 10 м (скважина 1).

Пермский период представлен двумя слоями глин и песчаником полимектовым. Первый слой глин имеет красновато-коричневый окрас пароды, плотный. Мощность слоя от 0,1 м (скважина 2) до 2 м (скважина 5). Песчаник слабо сцементирован, имеет красновато-коричневый окрас, плотный. Мощность слоя от 2,2 м (первая скважина) до 3 м (скважина 5). Второй слой глин имеет красновато и желтовато-коричневый окрас пород, плотный. Наибольшая вскрыта мощность слоя 7,5 м (скважина 2).

Вывод: верхний слой представлен пористой породой. Возможно потребуется использование свайного фундамента.

4. Гидрогеологические условия

Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных вод. Наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, зонах увлажнения, химических и физических свойствах, связи с атмосферными и поверхностными водами называется гидрогеологией. Подземные воды образуются преимущественно путем инфильтрации. Атмосферные осадки, речные и другие воды под действием силы тяжести просачиваются по крупным порам и трещинам пород. Так создаются водоносные горизонты.

По условию залегания воды подразделяются на верховодку, грунтовые и межпластовые. Грунтовые воды имеют свободную поверхность, т. е. сверху не перекрыта водоупорным слоем (глины, суглинки). Питаются грунтовые воды за счет атмосферных вод. Межпластовые воды — водоносные горизонты залегающие между двумя водоупорными слоями. Если заполнен частично, то это межпластовые безнапорные воды, если полностью, то — межпластовые напорные.

Верховодка, ближайшие к земной поверхности безнапорные подземные воды, не имеющие сплошного распространения; периодически накапливаются и затем исчезают за счет испарения или перетекания в более глубокие горизонты.

На данном разрезе межпластовую безнапорную воду содержит песчаник, он залегает между водоупорными слоями суглинка и глины. Можно предположить, что направление движения воды совпадает с направлением уклона слоя песка. Глубина появления водоносного слоя — 11−12,5 м.

Также вода находится в прослойки супеси в виде верховодки.

Об агрессивности воды, по отношению к металлу, бетону, ж/бетону можно судить, произведя дополнительный химический анализ воды.

Вывод: на данной территории необходимо проведение дренажных работ.

5. Физико-механические свойства грунтов

Грунт — это любые горные породы (магматические, осадочные, метаморфические) и твердые отходы производства залегающие на поверхности земной коры и входящие в сферу воздействия на них человека при строительстве зданий, сооружений, дорого и других объектов.

При оценке свойств грунтов выступающих в роли оснований и фундаментов большое внимание уделяется их деформационным и прочностным характеристикам. Эти показатели зависят от особенностей грунтов: химико-минералогические свойства, структуры и текстуры, степень выветренности, обводненности, трещеноватости и другие. недоучет особенностей свойств основания при проектировании и строительстве зданий и сооружений приводит к утрате прочности грунтов и разрушение строительных объектов в период эксплуатации. Группы грунтов по строительным свойствам делятся на скальные и нескальные. Скальные грунты разделяются по разновидности, по строительным свойствам, по времени сопротивлению одноосному сжатии в водонасыщеном состоянии (очень прочные, прочные, средней прочности, мало прочные, полускальные), коэффициент размельчаемости в воде (размельчаемые, не размельчаемые); степень выветрелости (не выветрелые, слабовыветрелые, выветрелые, сильно выветрелые или рыхлые). Учитывается степень трещеноватости и способность растворяться в воде.

Нескальные грунты: крупнообломочные и песчаные; подразделяются по крупности зернового состава, степени влажности, степени плотности и выветрелости. Глинистые грунты подразделяются в зависимости от числа пластичности, показателя консистенции и удельному сопротивлению пинетрации. По числу пластичности делятся на: супеси, суглинки и глины.

По показателю консистенции супеси делятся на твердые, пластичные, текучие; суглинки и глины на твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучие. Большое значении для не скальных грунтов имеет пористость (п) в инженерных целях для расчетных показателей коэффициент пластичности (е). Итак, выделяют следующие показатели свойства грунтов: гранулометрический состав; физические свойства (естественная влажность, полная влажность, степень влажности, верхние и нижние пределы пластичности, число пластичности, показатель консистенции (текучести)); специфические свойства для глинистых грунтов определяют коэффициент набухания, усадки, размокания, для лёсов коэффициент просадочности, деформационные и прочностные свойства.

Для нескальных грунтов основные показатели следующие: физические, гранулометрический состав, плотность, влажность, степень влажности, пористость, коэффициент пористости, число пластичности, показатель консистенции, коэффициент фильтрации, коэффициент просадочности.

Механические свойства: прочностные, временное сопротивление сжатию, сопротивление сдвигу, угол внутреннего трения, деформативность, модуль деформации Е.

Физико-механические свойства пород довольно разнообразны; они иметь следующие значения:

Таблица 2

На участке строительства исходя из возраста, литологии и обводненности пород, следует выделить 5 инженерно геологических элемента. Для грунтов на строительной площадке можно выбрать следующие параметры:

Таблица 3

Вывод: сложность оснований фундаментов полностью зависит от физико-механических свойств грунтов, которые более точно определяются при проведении соответствующих исследований и экспериментов.

6. Геологические процессы

Геологические процессы: эндогенные, вызывающие внутренними силами земли и экзогенные, вызываемые внешними силами земли, и проходящие на поверхности, в самых верхних частях литосферы, на поверхности. Из эндогенных процессов на нашей территории могут быть землетрясения с силой 2−3 балла, эпицентр их может быть в Альпах, Карпатах, на Кавказе. Экзогенные геологические процессы широко развиты в нашей области: оползни, карст, заболачивание, овражная и речная эрозия, переработка берегов водохранилища, суффозия, эоловый процесс, просадка, наледи и т. д.

Непосредственно в нагорной части города и окружающей окрестности развиты оползни, овражная и речная эрозия, заболачивание, суффозия, просадочные явления, наледи, морозное пучение. Повсеместно развито выветривание: зона выветривания от 0,2−0,4 до 1−2 м, в результате образуется элювий. Денудация — медленное смещение вывеетрелых пород по склонам; скорость смещения 1−2 м в год — формирующаяся порода образует делювий. Оползни — смещение пород под воздействием силы тяжести, при нарушении устойчивого состояния склонов.

Для нашей территории применяют классификация Гулакина-Кнотцеля. Оползни оползни выдавливания — мощность смещения пород до 10 м; высота стенки срыва 8−20 м; длина от 40 до 100 м; ширина от 50 до 100 м; смещение внезапное длится 1−3 минуты; иногда за 2−3 дня образуются горизонтальные трещины; основной фактор — предельная крутизна ската. Причины: раздавливание и последующее выдавливание пород, наиболее слабых в разрезе (глины, мергели). Эти оползни случаются редко от 1 оползня в 100 лет, наносит огромные разрушения.

Оползни выплывания: мощность от 6−12 м, выплывают обводненные глинистые и песчаные, тонкозернистые, глинистые; признаки оползня срывы стенки; длина 10−40 м ширина 20−50 м; основной фактор подземные воде.

Оползни скольжения: захватывают выветрелую зону коренных пород и покрывающий их четвертичного отложения; стенки срыва наклонные; рельеф тела бугристый или не явно выраженные террасы; основной фактор воды грунтовые 20−50м ширина 20−40 м

Для всех оползней первой группы необходимы критические состояния устойчивости склона.

Оползни второй группы захватывают только четвертичные отложения. Они могут быть при крутизне скатов 8° и более. Выделяются:

Оползни проседания: образуются в лессовидных породах; длина 5−10 м, ширина 10−20 м, глубина захвата смещения 4−12м.

Оползни течения: длина 10−20 м, ширина 10−30 м, глубина смещения 3−8 м.

Оползни разжижения: только в лессовидных породах, напоминает селевые потоки; длина 10−20 м. Причина — переувлажнение подземными или поверхностными водами

Суффозия — оседание поверхности в следствии выноса мелких пылеватых и песчаных частиц. Могут быть механическими и химическими, развивается в суглинках неогенового возраста.

Овражная эрозия: рост оврагов начинается с промоин скорость роста промоин0,2−0,5 в год в коренных породах, 1−2 м в год в четвертичных породах, особенно подвержены к размыву лессовидных суглинков.

Речная эрозия: глубина и боковая скорость эрозии 0,1−0,2 м в год. Боковая эрозия происходит за счет оползней и эрозионного сноса 0,1−0,3 м; заболачивание за счет подземных, а иногда за счет поверхностных вод.

На строительной территории наблюдается равная местность. Вблизи строительной территории отсутствуют овраги, оползни и заболоченные территории. Каких либо мер по изменения ситуации не требуется.

Выводы и рекомендации

Проектируемый автовокзал имеет 2 этажа длиной 50 м, шириной 40 м, глубина заложения фундамента 3 м, по степени ответственности здание будет иметь II класс. коэффициент надежности по назначению 0,95. по нормативным характеристикам участок пригоден для строительства. Для полученных расчетных характеристик необходимо выполнить дополнительное бурение с отбором монолитов и образцов с нарушенной структурой. По сложности инженерно-геологические условия относятся к I категории.

Будет пробурена 1 скважина глубиной 6 м, будут отобраны монолиты и образцы с нарушенной структурой. Монолиты отбираются с глубины заложения фундамента и до забоя скважины через 0,5 м и и в зависимости от смены слоя. Монолит будет отбираться с глубины 3; 4,5; 6 м, образцы с нарушенной структурой — с глубины 3,5; 4; 5.

Список используемой литературы

1.В. П. Ананьев, А. Д. Потапов «Инженерная геология»

2.Л. М. Пешковский, Т. М. Перескокова «Инженерная геология»

3.Короновский, Ясоманов «Инженерная геология»