Основы инженерной геологии

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Учебное пособие
Оглавление.

Введение.

1. 
   Основы общей и инженерной геологии.
   
   1. 
      Инженерная геология, как наука.
      
   2. 
      Планета Земля.
      
   3. 
      Геологическое время и возраст горных пород.
      
   4. 
      Минералы и горные породы.
      
   5. 
      Грунтоведение.
      
2. 
   Эндогенные процессы.
   
   1. 
      Тектонические движение земной коры.
      
   2. 
      Сейсмические явления.
      
   3. 
      Глобальная тектоника Земли (тектоника плит).
      
3. 
   Основы гидрогеологии.
   
   1. 
      Подземные воды.
      
   2. 
      Гидрогеологические карты и динамика подземных вод.
      
4. 
   Процессы внешней динамики Земли.
   
   1. 
      Процессы и явления.
      
   2. 
      Процессы выветривания.
      
   3. 
      Геологическая деятельность ветра.
      
   4. 
      Геологическая деятельность текучих вод.
      
   5. 
      Геологическая деятельность реки.
      
   6. 
      Геологическая деятельность моря.
      
   7. 
      Суффозия карст, плывуны, геологическая деятельность озёр и болот.
      
   8. 
      Ледники.
      
   9. 
      Селевые потоки.
      
   10. 
       Мерзлота.
       
   11. 
       Гравитационные процессы на склонах и котлованах.
       
   12. 
       Лессовые породы.
       
5. 
   Инженерно-геологические изыскания.
   
   1. 
      Цели и задачи изысканий.
      
   2. 
      Изыскания по видам строительства.
      
   3. 
      Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы городов.
      
6. 
   Приложения.
   
   1. 
      Литература.
      
   2. 
      Вопросы для повторения и контроля.
      
   3. 
      Геохронологическая таблица.
      
   4. 
      Шкала интенсивности землетрясений (с сокращениями).
      

Введение.

Впервые геологи были привлечены для решения конкретных строительных задач во второй половине 19 века – начале 20 века, когда в России широко развернулись работы по строительству железных дорог. По мере увеличения объемов строительства и освоения районов Средней Азии, Сибири, Поволжья, Дальнего Востока перед геологами строители ставили все новые задачи, т. к. усложнялись инженерно-геологические условия, строители встретились с новыми опасными геологическими процессами: плывунами, вечной мерзло­той, пучением, сейсмоопасными участками и др. Потребовалось изучение инженерно-геологических условий крупных территорий и прогнозы их изменения под влиянием дея­тельности человека на длительное время Инженерная геология, ландшафтная геология и учение о неосфере дали начало развитию нового направления в изучении геологической среды – инженерной геоэкологии.

Большой вклад в становление инженерной геологии как науки внесли крупнейшие ученые-геологи – Н. С. Шатский, Ф. П. Саваренский, В. А. Приклонский, И. В. Попов, Н. В. Коломенский, Е. М. Сергеев и др.

И

нженерная геология как наука развивается под влиянием дифференциации и синтеза и связана с другими науками – геологическими и естественно-негеологическими. Кроме того, развитие инженерной геологии связано с техническими и социально-экономическими науками (рисунок 1).

Р


исунок 1. Связь инженерной геологии с естественными, техническими и социально-экономическими науками (по Е. М. Сергееву).

Настоящее издание знакомит студентов с основами инженерной геологии, соответствует стандарту учебной программы строительных специальностей.

1. Основы общей и инженерной геологии.

1.1. Инженерная геология как наука.

Инженерная геология одна из наук геологического цикла, которая изучает геологиче­скую среду, ее рациональное использование и охрану в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

Под геологической средой следует понимать любые горные породы и почвы, слагаю­щие верхнюю часть литосферы (земной коры), которые рассматриваются как многоком­понентные системы, находящиеся под воздействием инженерно-хозяйственной деятель­ности человека, что приводит к изменению природных геологических процессов и воз­никновению новых антропогенных (инженерно-геологических) процессов, изменяющих инженерно-геологические условия определенной территории (Е. М. Сергеев)

Инженерно-геологические условия характеризуют особенности геологического строения изучаемой территории, состав и свойства слагающих ее пород, геологические процессы, рельеф и подземные воды.

Инженерно-геологические условия строительной площадки влияют:

Инженерные сооружения, в свою очередь, могут изменить существующие природные геологические условия:

• 
  вызвать осадку (уплотнение) или сдвиги в тех породах, на которых они построены;
  
• 
  изменить рельеф планировкой и подсыпкой;
  
• 
  изменить микроклимат и глубину промерзания почвы, уровень грунтовых вод;
  
• 
  ускорить развитие оврагов, оползней и других опасных геологических процессов.
  

Инженерно-геологическая оценка условий строительства определяется в зависимости как от естественных природных факторов, так и от типа и конструкций сооружения, от характера его воздействия на породы в процессе строительства и эксплуатации.

Основные разделы инженерной геологии:

• 
  грунтоведение;
  
• 
  инженерная геодинамика;
  
• 
  региональная инженерная геология.
  

Грунтоведение – изучает горные породы, составляющие литосферу как грунты. Грун­тами называют горные породы, находящиеся в сфере инженерной и хозяйственной дея­тельности человека. Горные породы (грунты) состоят из минералов или минеральных аг­регатов, имеющих определенный химический состав и физико-механические свойства, влияющие на строительные характеристики грунтов. Грунтоведение изучает минералоги­ческий состав грунтов, их генезис (происхождение), структуру и текстуру, т. е. те характе­ристики, которые влияют на прочность и устойчивость грунтов при нагрузке на них от зданий и сооружений.

Одновременно с грунтоведением формировалась механика грунтов на стыке геологических, физико-математических и строительных дисциплин. Механика грунтов рассматривает те общие закономерности, которые вытекают из применения к горным породам и почвам законов теоретической и строительной механики в связи с нагрузками.

Грунтоведение характеризует грунты основания сооружений в ненарушенном состоянии до начала строительства и прогнозирует изменение их в процессе строительст­ва и эксплуатации сооружений.

Инженерная геодинамика – изучает природные и инженерно-геологические опасные процессы и явления, влияющие на строительство и эксплуатацию сооружений. Это грави­тационные процессы на склонах и в котлованах, оврагообразование, геологическая дея­тельность рек, ветра, моря и др.

Инженерно-геологическими процессы и явления называют тогда, когда их зарожде­ние или развитие связано с инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Обычно такие процессы и явления занимают меньшие площади, не имеют большие скорости раз­вития.

Региональная инженерная геология изучает закономерности формирования и распро­странения по территории инженерно-геологических условий. Инженерно-геологические условия оказываются одинаковыми или близкими у тех территорий, которые имеют одну и ту же или близкую историю геологического развития и находятся в одних и тех же при­родно-климатических зонах. В ее задачу входит составление инженерно-геологических карт, выделение регионов, областей, районов и подрайонов (по классификации И. В. По­пова) с близкими инженерно-геологическими условиями.

Создание инженерно-геологических карт значительно сокращает время и объемы изыскательских работ на строительных площадках, что дает определенный экономиче­ский эффект

Для инженеров-строителей основным документом при проектировании зданий и со­оружений является инженерно-геологическая карта и заключение с оценкой инженерно-геологических условий стройплощадки.

1.2. Земля как планета

Земля – третья планета Солнечной системы, имеет форму геоида (апроксимируется с эллипсоидом вращения) и центрально-симметрическое строение с несколькими оболоч­ками или геосферами.

Воздушная оболочка – атмосфера – общей высотой около 1300 километров, имеет, в свою очередь, слоистое строение с диффузными, проникающими друг в друга границами. Ее первый этаж – тропосфера, выше – стратосфера, ионосфера и зона рассеяния.

Водная оболочка – гидросфера – включает моря, океаны, озера, реки, воду в атмосфе­ре и литосфере в жидком, твердом и газообразном состояниях. Распределение неравно­мерное. К северу от экватора почти одинаковая площадь суши и воды, а в южном полу­шарии океаны занимают 90% поверхности.

Литосфера – каменная оболочка Земли или земная кора. Сложена горными породами. Имеет различное строение под океанами и континентами (рисунок 2), под земной корой распо­лагается мантия, а с глубины 2900 км – ядро.

100
Рисунок 2. Схема строения земной коры (по М. В. Муратову, 1975):

1 – вода, 2 – осадочные породы, 3 – базальтовый слой, 4 – мантия Земли, 5 – участки мантии с по­ниженной плотностью, 6 – участки мантии с повышенной плотностью, 7 – гранитометаморфический слой, 8 – глубинные разломы, 9 – вулканические конусы, магматические очаги и каналы.

Биосфера – сфера жизни во всех геосферах Земли. При загрязнении техногенными выбросами переходит в состояние, непригодное для жизни – неосферу.

Между геосферами существует природные и техногенные связи. Идет непрерывный обмен веществом и энергией, рождаются геологические процессы внутренней и внешней динамики Земли. Инженерная деятельность человека может ускорить или замедлить раз­витие опасных геологических процессов, что приводит к нарушению природного равнове­сия геологической среды.

Геологической средой называют верхнюю часть земной коры – литосферу, где проте­кает инженерная и хозяйственная деятельность человека: шахты, карьеры, фундаменты, скважины на воду, нефть, газ и т. п., определяют ее мощность.

Среди многочисленных гипотез происхождения Солнечной системы и планеты Земля наиболее разработанными в настоящее время являются метеоритная гипотеза О. Ю. Шмидта и космогенная гипотеза В. Г. Фесенкова.

Академик О. Ю Шмидт в 1944 году предложил гипотезу происхождения Солнечной системы, согласно которой процесс формирования планет и их спутников происходил из первичного метеоритного вещества, захваченного притяжением Солнца, под влиянием гравитационного поля которого произошло перераспределение метеоритного вещества с образованием Солнечной системы.

По гипотезе В. Г. Фесенкова (1960 г.) Солнце и планеты образовались в результате сгущения одной из гигантских туманностей в космосе. Затем вначале сформировалось Солнце, а затем в процессе его эволюции возникли планеты Солнечной системы.

Изучение космоса, полеты к другим планетам, к Луне дают много новых факторов для практической проверки гипотез и их дальнейшего развития и совершенствования, т. к. ни одна из них в настоящее время не дает полного ответа на вопросы происхождения Сол­нечной системы и планеты Земля.

1.3. Геологическое время и возраст горных пород.

Земная кора формировалась длительное время, постепенно, неодинаково в разные от­резки времени; разнообразных физико-географических условиях На отдельных участ­ках происходило накопление осадков, затем их смятие в складки или разрывные (дислокационные) блоки при горообразовательных процессах; затем наступали периоды разрушения гор, перенос материала и накопления его в новых местах на суше или в океанах, которые то занимали большие площади, то отступали от береговой линии, оставляя на суше мощные толщи морских отложений – известняков, мергелей, конгломератов и др.

Для воссоздания истории развития определенной территории, составления геологических карт и разрезов, необходимо знать возраст пород, слагающих тот или иной участок земной коры.

Различают два вида возраста горных пород:

– абсолютный, выраженный в годах (млн. лет). Для этого используется процесс ра­диоактивных превращений в направлении образования одних химических элемен­тов из других. Наиболее часто используют разработанные методы: свинцовый, стронциевый, аргоновый и углеродный.

– относительный – возраст рассматривается для одной горной породы относитель­но другой, моложе или старше ее по времени образования. Используют следую­щие методы:

а) стратиграфический – описывает последовательность залегания пород в порядке их образования. Применим при ненарушенном залегании пород, когда каждая вышележащая порода моложе нижележащей по времени образования.

б) палеонтологический – применим при наличии в осадках окаменелостей – остатков живых организмов, захороненных в слоях. Органическая жизнь на Земле развивалась от более простых форм к более сложным. Поэтому более древние слои будут содержать ока­менелости более простых организмов. Изучается наукой историческая геология.

На основании общепринятых международных единиц стратиграфии и относительной геохронологии создана сводная шкала геологического времени – геохронологическая таб­лица, где каждому отрезку времени соответствует свой комплекс образовавшихся в это время пород (таблица. 1).

zubstom.ru

Глава 4

РАБОТЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА

Перед началом строительства здания или сооружения необ­ходимо выполнить ряд работ по подготовке строительной пло­щадки. Состав работ носит общий характер для гражданского и промышленного строительства, но зависит от местных усло­вий площадки, ее расположения на свободной территории или в пределах городской застройки и времени года. Состав под­готовительных работ зависит и от особенностей объекта — но­вое строительство, расширение, реконструкция и др.

В состав подготовительных работ входят:

• инженерно-геологические изыскания и создание геодези­ческой разбивочной основы;

• расчистка и планировка территории;

• отвод поверхностных и грунтовых вод;

• подготовка площадки к строительству и ее обустройство.

4.1. Инженерно-геологические изыскания и создание геодезической разбивочной основы

Инженерно-геологические изыскания на строительной пло­щадке включают в себя:

• инженерную оценку грунтов и их несущей способности;

• определение уровня грунтовых вод на территории строи­тельной площадки;

• создание опорной геодезической основы;

• разбивку зданий и сооружений на местности. Инженерную оценку грунтов выполняют заблаговременно, перед началом проектирования объекта. Она представляет со­бой оценку строительных свойств грунтов — их гранулометри­ческий состав, плотность, влажность, разрыхляемость и т. д. Для этих целей специализированные организации осуществля­ют отбор образцов посредством глубинного или поверхностно­го бурения в зависимости от поставленной в техническом за­дании задачи. На основании этих данных в процессе проектирования принимают необходимые решения по методам подготовки, усиления, целесообразной механизации их разра­ботки, а в некоторых случаях и по конструктивным особенно­стям возводимого здания.

Определение уровня грунтовых вод позволяет при проекти­ровании производства работ разработать мероприятия по по­нижению уровня вод в процессе строительства и, если это не­обходимо, дать предложения по понижению уровня вод на период эксплуатации объекта.

Создание опорной геодезической сети. Геодезическая разбив­ка строительной площадки и возводимых на ней сооружений является основой геодезического обеспечения производства земляных и всех последующих строительных работ:

• создание опорной геодезической сети, разбивка площад­ки на квадраты с закреплением вершин реперами, поверочное нивелирование территории;

• разбивка зданий и сооружений на местности, их привяз­ка к опорной геодезической сети или к существующим сосед­ним зданиям;

• устройство обноски вокруг здания, закрепление осей.

Другими словами, на стадии подготовки площадки к стро­ительству должна быть создана геодезическая разбивочная основа, служащая геодезическому обеспечению на всех стади­ях строительства и после его завершения и позволяющая эле­ментарно находить необходимые отметки как в плане, так и по вертикали. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи.

Геодезическую разбивочную основу для определения положе­ния объектов строительства в плане и высотных отметок местно­сти для последующих планировочных работ создают в виде:

• строительной сетки продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности основных возводимых зданий и их габариты;

• красных линий застройки, в том числе продольных и по­перечных осей, закрепляющих положение на местности и га­бариты отдельного здания, намеченного к строительству на уже освоенной территории города.

При проектировании строительной сетки и ее положения необходимо обеспечить:

• максимальные удобства для выполнения разбивочных ра­бот;

• расположение основных возводимых зданий и сооруже­ний внутри фигур сетки;

• расположение линии сетки параллельно основным осям возводимых зданий и, по возможности, ближе к ним;

• необходимые линейные измерения по всем сторонам сетки;

• расположение знаков сетки (реперов) в местах, удобных для измерений с видимостью на смежные реперы, а также в местах, обеспечивающих их сохранность и устойчивость.

Геодезическую разбивку земляных сооружений осуществля­ют по геодезическому плану строительной площадки, состав­ленному в том же масштабе, что и стройгенплан. На плане дают привязку к Государственной триангуляционной сети, а также к существующим зданиям и сооружениям. В соответст­вии с геодезическим планом определяют положение сооруже­ния на местности, его привязку в горизонтальном и высотном отношениях.

В процессе подготовки к строительству и для перемещения «в натуру» будущих земляных сооружений территорию строй­площадки разбивают на квадраты и прямоугольники, которые подразделяют на основные и дополнительные. Длина сторон основных фигур 100…200 м, а дополнительных — 20…40 м в зависимости от рельефа. Вершины образовавшихся фигур за­крепляют реперами. В вершинах квадратов устанавливают ко­лышки по нивелиру, их высота над поверхностью земли долж­на соответствовать проектной отметке этих реперов. Это необходимо для выполнения в последующем планировочных работ, выявления мест, где нужно будет делать насыпь или выемку грунта.

Разбивка зданий и сооружений на местности. Разбивку кот­лованов под фундаменты зданий производят по рабочим разбивочным чертежам, где за оси координат принято пересече­ние взаимно перпендикулярных осей здания.

Вертикальную привязку здания осуществляют к геодезиче­скому реперу Государственной сети. Отметку репера переносят на строительную площадку с помощью нивелира и закрепляют на ближайшем существующем здании или на металлической трубе, прочно закрепленной в грунте.

Производство земляных работ на строительной площадке разрешается только после выполнения геодезических работ по разбивке земляных сооружений и установки соответствующих разбивочных знаков. Разбивку производят с помощью геодези­ческих инструментов — теодолитов и нивелиров. Разбивку зем­ляных сооружений на местности или перенесение их размеров с чертежа на строительную площадку, так называемый вынос осей здания в натуру, осуществляет государственная геодезиче­ская служба. Последующие работы по геодезической разбивке элементов возводимого сооружения осуществляет геодезиче­ская служба подрядной организации. Разбивку котлованов и траншей под фундаменты производят одновременно с разбив­кой здания или сооружения, перекрестье основных осей зда­ния отмечают колышками.

При переносе проекта «в натуру» выполняют основные и детальные геодезические работы. Основные включают опреде­ление и закрепление на местности главных и основных осей здания. Детальные работы обеспечивают закрепление конфи­гурации, размеров и высотных отметок элементов сооружений.

Главные оси — взаимно перпендикулярные линии, относи­тельно которых здание или сооружение симметрично. Их раз­бивают для сложных по очертанию и имеющих значительные размеры объектов.

Основные оси определяют контур здания или сооружения в плане. Разбивку котлована перед его отрывкой осуществляют по отвесу с натянутых проволок, отмечая его границы колыш­ками. Разбивку зданий и сооружений проверяют и принимают по акту. В процессе строительства периодически контролируют положения обноски и разбивочных знаков на местности.

Устройство обноски, закрепление осей (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Устройство обноски и закрепление осей:

а — схема разбивки котлована; б — элементы обноски; 1 — обноска из деревянных эле­ментов; 2 — штырь – контрольный знак закрепления оси на местности; 3 — обрезная до­ска; 4 — гвоздь для закрепления оси на обноске; 5 — стойка обноски

Для деталь­ной разбивки осей зданий, обозначения контура котлованов и закрепления их на местности служит строительная обноска. Она может быть сплошной по всему периметру здания и пре­рывной. Прерывная обноска удобнее, так как не затрудняет передвижения строительных машин и транспорта на объекте.

Устанавливается обноска с использованием геодезических ин­струментов параллельно основным осям, образующим внеш­ний контур здания на расстоянии, обеспечивающем неизменя­емость ее положения в процессе строительства.

Обноска представляет собой каркас из столбов, забиваемых в грунт на расстоянии 3 м друг от друга. С внешней стороны к столбам прибивают широкой стороной обрезные доски тол­щиной 40…50 мм, каждая из которых опирается не менее чем на три столбика. Верхнее ребро всех досок располагают гори­зонтально, что контролируется с помощью нивелира. Оптима­льная высота обноски 0,5…1,2 м. В конструктивном отноше­нии обноска может быть деревянной и металлической. Достоинства металлической обноски: удобна в работе, легко демонтируется и имеет многократную оборачиваемость.

Расстояние от края котлована до обноски должно быть не менее 3…4 м. Это расстояние проверяют расчетом из условия, чтобы при отрывке котлована устойчивость обноски не нару­шалась. Обноска окаймляет будущее здание параллельно его сторонам, в ней устраивают разрывы для прохода людей и проезда транспорта.

Все данные с разбивочного чертежа выносят на обноску, в частности, выносят основные оси здания и закрепляют их гвоздями; сами оси, продольные и поперечные, выполняют с помощью туго натянутой проволоки или шнура, которые за­крепляют на этих гвоздях. От осей стен выносят и отмечают гвоздями на тех же обносках бровки будущего котлована. Са­ми бровки также выносят с помощью проволоки «в натуру».

Пересечение проволок продольного и поперечного направ­лений осей определяет точки пересечения основных осей зда­ния, которые проверяют отвесом и которые должны совпасть с ранее закрепленными на земле точками, определенными с помощью геодезических инструментов.

На некотором расстоянии от обносок, на которых закреп­лены основные оси здания, на случай их повреждения и для того, чтобы легко найти знак закрепления оси при производ­стве работ, обычно устанавливают штыри — контрольные зна­ки закрепления осевых линий. Обычно это арматурные стерж­ни, забиваемые в грунт на расстоянии 5… 10 м от обноски и выступающие над поверхностью земли на 2…6 см.

Для линейно-протяженных сооружений устраивают только поперечные обноски, которые располагаются на горизонталь­ных участках через 50 м, а на закругленных участках предпо­лагаемого сооружения через 20 м.

Обноску сохраняют только на период возведения подзем­ной части, после чего разбивочные оси переносят непосредст­венно на строящееся здание. В современных условиях при на­личии лазерных геодезических приборов обноску можно устанавливать значительно реже, а оси изображать (фиксиро­вать) на временных зданиях и сооружениях строительной пло­щадки (инвентарных помещениях, заборе и т. д.).

studfiles.net

Доклад к уроку на тему Основы инженерной геологии

Доклад к уроку на тему

ОСНОВЫ ОБЩЕЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Инженерная геология как наука

Инженерная геология одна из наук геологического цикла, которая изучает геологическую среду, ее рациональное использование и охрану в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

Под геологической средой следует понимать любые горные породы и почвы, слагающие верхнюю часть литосферы, которые рассматриваются как многокомпонентные системы, находящиеся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, что приводит к изменению природных геологических процессов и возникновению новых антропогенных процессов, изменяющих инженерно-геологические условия определенной территории. Инженерно-геологические условия характеризуют особенности геологического строения изучаемой территории, состав и свойства слагающих ее пород, геологические процессы, рельеф и подземные воды.

Инженерно-геологические условия строительной площадки влияют:

– на выбор места расположения объектов;

– на конструкцию сооружений и глубину заложения фундаментов;

– на способы производства строительных работ и мероприятия по охране окружающей среды.

Инженерные сооружения могут:

– вызвать осадку (уплотнение) или сдвиги в тех породах, на которых они построены;

– изменить рельеф планировкой и подсыпкой;

– изменить микроклимат и глубину промерзания грунтов, уровень грунтовых вод;

– ускорить развитие оврагов, оползней и других опасных геологических процессов. Инженерно-геологическая оценка условий строительства определяется в зависимости как от естественных природных факторов, так и от типа и конструкций сооружения, от характера его воздействия на породы в процессе строительства и эксплуатации. Основные разделы инженерной геологии:

– грунтоведение;

– инженерная геодинамика;

– региональная инженерная геология.

Грунтоведение – изучает горные породы, составляющие литосферу как грунты. Грунтами называют горные породы, находящиеся в сфере инженерной и хозяйственной деятельности человека. Горные породы (грунты) состоят из минералов или минеральных агрегатов, имеющих определенный химический состав и физико-механические свойства, влияющие на строительные характеристики грунтов.

Грунтоведение изучает минералогический состав грунтов, их генезис (происхождение), структуру и текстуру, т. е. те характеристики, которые влияют на прочность и устойчивость грунтов при нагрузке на них от зданий и сооружений. Механика грунтов рассматривает те общие закономерности, которые вытекают из применения к горным породам (грунтам) законов теоретической и строительной механики в связи с нагрузками. Грунтоведение характеризует грунты основания сооружений в ненарушенном состоянии до начала строительства и прогнозирует изменение их в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

Инженерная геодинамика – изучает природные и инженерно- геологические опасные процессы и явления, влияющие на строительство и эксплуатацию сооружений. Это гравитационные процессы на склонах и в котлованах, оврагообразование, геологическая деятельность рек, ветра, моря и др. Инженерно-геологическими процессы и явления называют тогда, когда их зарождение или развитие связано с инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Обычно такие процессы и явления занимают меньшие площади, не имеют большие скорости развития. Региональная инженерная геология изучает закономерности формирования и распространения по территории инженерно- геологических условий. Инженерно-геологические условия оказываются одинаковыми или близкими у тех территорий, которые имеют одну и ту же или близкую историю геологического развития и находятся в одних и тех же природно-климатических зонах. В ее задачу входит составление инженерно-геологических карт, выделение регионов, областей, районов и подрайонов с близкими инженерно-геологическими условиями. Создание инженерно-геологических карт значительно сокращает время и объемы изыскательских работ на строительных площадках, что дает определенный экономический эффект.

Для инженеров-строителей основным документом при проектировании зданий и сооружений является инженерно-геологическая карта и заключение с оценкой инженерно-геологических условий стройплощадки.

infourok.ru

Глава 34 инженерно-геологические изыскания для строительства зданий и сооружений

Общие положения. Инженерно-геологические изысканияявляются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное предприя­тие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.). Поэтому изыскания под каждый вид объекта имеют свою специфику, свои особенно­сти, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт.

Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчетапоступают в строительную проектную организацию. От­четы должны содержать для инженера-проектировщика материа­лы по основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:

• оценку в целом пригодности площадки для строительства данного объекта;

• геологический материал, позволяющий решать все вопросы по основаниям и фундаментам;

• оценку грунтового основания на восприимчивость возмож­ных динамических воздействий от объекта;

• наличие геологических процессов и их влияние на устойчи­вость будущего объекта;

• полную характеристику по подземным водам;

• все сведения по грунтам, как для выбора несущего основа­ния, так и для производства земляных работ;

• сведения по влиянию будущего объекта на природную среду.

Проектирование крупных объектов осуществляется по стади­ям:технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочие чертежи. Название стадий инженерно-геологи­ческих изысканий соответствует стадиям проектных работ, за исключением стадии ТЭО, где геологические работы получили название рекогносцировочных инженерно-геологических изыска­ний. Следует отметить, что в практике строительства последова­тельность стадий проектирования не всегда соблюдается. Проек­тирование крупных объектов может быть проведено в две стадии, проектирование жилого дома — в одну стадию. В соответствии с этими стадиями проводятся инженерно-геологические изыскания со своими инженерно-геологическими отчетами.

На ранних стадиях проектирования инженерно-геологические изыскания охватывают обширные площади, применяются не 456 очень точные, но сравнительно простые и экономичные техниче­ские средства. По мере перехода к более поздним Стадиям пло­щади изысканий сужаются и применяются более сложные и точ­ные методы геологических работ.

На выделенной под строительство площадке на каждом от­дельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определенной последовательности:

• собирают общие сведения по территории из литературных публикаций и архивных материалов изыскательских организаций; сведения о климате, рельефе, речной сети, населении и т. д.;

• инженеры-проектировщики совместно с инженером-геоло- гом производят осмотр строительной площадки; определяют сте­пень ее застройки, осматривают ранее построенные здания (соору­жения), дорожную сеть, рельеф, растительность и т.д.; в целом определяют пригодность участка под застройку и вырабатывают техническое задание на изыскания;

• выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеоло­гию, геологические процессы, при необходимости на грунтах ста­вят опытные работы; отобранные пробы фунтов и подземных вод изучают в лабораториях;

• по окончанию полевых и лабораторных работ в камеральный период составляют инженерно-геологический отчет, который за­щищают в проектной организации, после чего он становится определяющим документом и используется для проектирования объекта.

Ниже приводится краткое содержание инженерно-геологиче­ских изысканий, которые выполняются под различные строите­льные объекты.

Инженерно-геологические изыскания для строительства промыш­ленных сооружений. Проектирование промышленных сооружений чаще всего выполняют в две стадии. Сначала разрабатывают про­ектное задание, а на его основе в последующем — технический проект и рабочие чертежи. По сложным объектам могут произво­диться дополнительные изыскания, необходимые для доработки и уточнения ранее выполненных изысканий. Иногда по отдель­ным несложным объектам исследования могут выполняться од­новременно для проектного задания и рабочих чертежей.

Каждому этапу проектирования предшествуют свои инженер­но-геологические изыскания: проектному заданию — предварите­льные, рабочим чертежам — детальные.

Промышленное предприятие представляет собой сложный комплекс различных зданий и сооружений. Поэтому параллельно с изысканиями и проектированием основного сооружения вы­

полняют аналогичные работы по линиям связи, ЛЭП, магистра­льным трубопроводам, подъездным и внутризаводским путям ав­томобильных, железных и канатных дорог, по сооружениям водоснабжения, удалению отходов, канализации и т. д.

Предварительные изыскания.В тех случаях, когда это необходи­мо, вначале выполняют инженерно-геологические работы на уров­не технико-экономического доклада (ТЭД). Инженерно-геологи­ческие изыскания в последнее время выполняют на стадии выбора инвестора. Основная цель — выбор строительной площадки. Далее работы проводят по изучению выбранной площадки. В тех случа­ях, когда площадка задана, инженерно-геологические исследова­ния начинают непосредственно на этой площадке. На этом этапе осуществляют работу с целью общей инженерно-геологической оценки выбранной площадки. В состав исследований входят: ин­женерно-геологическая съемка; проходка разведочных выработок и геофизические работы; полевые опыты, работы по фунтам и подземным водам; лабораторные исследования и камеральные ра­боты с составлением инженерно-геологического отчета.

Во многих случаях площадки характеризуются сложными, специфическими условиями. Это требует проведения дополните­льных работ, состав и содержание которых зависят от особенно­стей условий площадок. К таким условиям относят районы сей­смические, заболоченные, техногенно зафязненные, карстовые, оползневые, а также площадки с вечномерзлыми породами, лес­совыми просадочными отложениями и участки, сложенные на­сыпными и намывными фунтами.

Все материалы работ обобщают и представляют в виде инже­нерно-геологического отчета с приложениями обзорной карты района строительства масштаба 1:25 000—1:100 000 с указанием фаниц изучаемой площадки, инженерно-геологической карты и разрезов, колонок разведочных выработок, таблиц показателей пород и подземных вод, фафиков наблюдений, фотофафий при­родных условий. Отчет дает общую инженерно-геологическую оценку площадки с учетом особенностей проектируемых зданий и сооружений.

Детальные изыскания.Эти изыскания чаще всего выполняют применительно к объединенной стадии проектирования — техни­ческий проект и рабочие чертежи. Их целью является детализа­ция и уточнение инженерно-геологических данных, полученных на стадии проектного задания (предварительных исследований) для каждого здания и сооружения. Для проектирования второсте­пенных объектов бывает достаточно материалов предварительных исследований. В целях уточнения иногда дополнительно прохо­дят одну-две буровые скважины.

На этой стадии основным являются разведочные выработки и опытные работы. Разведочные выработки располагают в зависимо­сти от размещения фундаментов — по периметру или по осям зда­ния. Количество выработок зависит от ряда факторов, в том числе от этажности здания и сложности геологического строения пло­щадки. Ориентировочное расстояние между выработками дано в табл. 38.

Таблица 38

Ориентировочные расстояния между выработками, м

Сооружение	Геологические условия
	простые	средние	сложные
Одноэтажное	60	30	7-15
Многоэтажное	30	15	7

Глубина разведочных выработок зависит от особенностей и сложности геологического строения. При небольшой глубине за­легания скальных пород выработки должны быть на 0,5—1 м врезаны в эти породы. В случае если строительная площадка сложена более или менее однородной толщей достаточно проч­ных пород (глины, суглинки и т. д.), глубина выработок прини­мается равной полуторной-двойной ширине фундаментов, но не менее 6—8м. При более сложных условиях их глубина доводится до 20—25 м и более.

На участках распространения (водонасыщенных песков, илов и т. д.) скважины должны достигнуть их и на 2—3 м войти в по­роды, которые могут служить надежным основанием. Ориентиро­вочные глубины скважин приведены в табл. 39.

Таблица 39

Ориентировочные глубины скважин, м

Ширина здания, мм	Количество этажей
	1	2	3	4
30	3	6	10	16
120	4	10	14	24

Полевые опытные инженерно-геологические работыпроизводят только под наиболее ответственные сооружения. Их целью явля­ется уточнение прочностных и деформативных показателей фун­тов в пределах контура здания. Опытные гидрогеологические ра­боты выполняют для получения окончательных данных для расчетов дренажных сооружений, определения притоков воды в котлованы и др.

По окончанию изысканий этого этапа составляется инженер­но-геологический отчет, дающий исчерпывающие данные по грунтам оснований отдельных зданий и сооружений и агрессив­ности грунтовых вод. В отчете приводятся также рекомендации по проведению мероприятий, обеспечивающих защиту фундамен­тов, подземных сооружений и перечень прочих инженерных ме­роприятий, обеспечивающих устойчивость зданий и сооружений в период их строительства и эксплуатации.

Инженерно-геологические изыскания для градостроительных ра­бот. Проектирование городского и поселкового строительства осуществляется стадийно. В настоящее время оно складывается из проектов: планировки и плана размещения первоочередного строительства; детальной планировки и проекта застройки.

Соответственно этому инженерно-геологические исследования проводят также по стадиям, применительно к каждому виду про­ектирования.

Исследования для проекта планировки и плана размещения пер­воочередного строительства.Инженерно-геологические исследова­ния для проекта планировки городов (поселков) должны дать оценку значительной территории с точки зрения возможности использования ее для строительства. Геологические работы про­водят в сочетании с другими исследованиями и проектными про­работками; экономическими, климатическими, гидрогеологиче­скими, экологическими, санитарно-гигиеническими и т. д.

По изучаемой территории должны быть получены сведения о рельефе, гидрологии, климате, почвах, растительности, геологи­ческом строении, гидрогеологии, природных геологических явле­ниях и инженерно-геологических процессах (оползнях, карсте, просадках, сейсмике и т. д.), составе и свойствах грунтов.

Инженерно-геологические изыскания проводят в три периода: подготовительный, полевой и камеральный. Инженерно-геологи­ческий отчет служит основанием для составления проекта плани­ровки и плана размещения первоочередного городского и посел­кового строительства.

Исследования для проекта детальной планировки.Проект дета­льной планировки существующего города (поселка) включает в себя архитектурно-планировочную и техническую организацию районов застройки первой очереди, устанавливает последователь­ность застройки, решает вопросы благоустройства, содержит про­екты детальной планировки и застройки отдельных городских районов.

Основой инженерно-геологических исследований для проекта детальной планировки являются материалы, полученные при изысканиях для проекта планировки. Аналогичны состав и со- 460 держание работ и их последовательность (подготовительные ра­боты, полевой период, камеральная обработка материалов).

На этой стадии проводят более детальное изучение геологиче­ской обстановки местности и свойств грунтов. Для этого закла­дывают дополнительные буровые скважины по створам вдоль но­вых или реконструируемых улиц, в местах специальных сооружений. Глубина скважин под сооружением в большинстве случаев достигает 8—10 м. При наличии слабых пород заклады­ваются шурфы с отбором 2—3 образцов для проведения полного комплекса лабораторных исследований.

Исследования для проекта застройки.Проект застройки в пре­делах существующего города предусматривает строительство от­дельных жилых домов (микрорайонов), кварталов, улиц и площа­дей. Проектирование проводят в две стадии — проектного задания и рабочих чертежей. Перед каждой стадией выполняют инженер­но-геологические работы.

Изыскания для проектного задания освещают геологические и гидрогеологические условия всей изучаемой площадки, характе­ризуют инженерно-геологические свойства грунтов. В случае если для данной площадки ранее проводились изыскания для проекта планировки и проекта детальной планировки, то этих материалов вполне достаточно, чтобы не проводить новых исследований на стадии проектного задания застройки. При отсутствии каких-ли­бо инженерно-геологических исследований изыскания проводят в составе и объеме, как это было показано выше для проекта пла­нировки и проекта детальной планировки.

На стадии рабочих чертежей инженерно-геологические мате­риалы могут быть оформлены в одном отчете.

При составлении рабочих чертежей возможны случаи назна­чения дополнительных исследований. Это связано, главным об­разом, с изменениями в размещении зданий или проверкой име­ющихся геологических материалов.

Инженерно-геологические изыскания для отдельных зданий.Ин­женерно-геологические работы под застройку отдельных зданий проводят, как правило, одновременно для проектного задания и рабочих чертежей, т. е. фактически в одну стадию. Изучению подвергается ограниченная площадка. Объем проводимых на ней работ зависит от сложности инженерно-геологических условий, которые подразделяют на три категории:

1. категория — участки с простыми геологическими условия­ми; слои залегают горизонтально; несущая способность грунтов не вызывает сомнения; грунтовые воды под фундаментами зале­гают ниже активной зоны; мощность насыпных грунтов не пре­вышает 2м;

2. категория — участки средней геологической сложности; толща сложена из 4—5 литологических различных слоев в виде складок; грунтовые воды залегают в пределах активной зоны; мощность насыпных грунтов составляет 3—4 м;

3. категория — участки геологически сложные; расположены в пределах пересеченного рельефа; толща многослойная; залега­ние слоев складчатое; нарушенное; грунтовые воды залегают вы­ше подошвы фундаментов; активная зона содержит грунты типа ила, торфа; мощность насыпных грунтов превышает 4 м; на уча­стке развиты природные геологические процессы и явления.

Инженерно-геологические работы выполняют в обычном по­рядке. Отличие работ заключается только в том, что на площадках будущих высотных зданий (более 9 этажей) обязательно проводит­ся изучение грунтов опытными нагрузками. Выполненные работы представляют в виде заключения об инженерно-геологических условиях площадки. При написании заключения большое внима­ние уделяют и обобщению опыта строительства эксплуатации зда­ний на соседних участках в сходных геологических условиях.

Инженерно-геологические изысканияв связи с надстройкой зда­ний, реконструкцией, перепрофилированием, изменением этаж­ности зданий. В этом случае инженерно-геологические работы проводят для разработки проектов частичной или полной рекон­струкции зданий. Такие работы часто выполняют для районов городов со старой плотной застройкой в связи с увеличением этажности зданий или освоением подземных пространств.

Все работы проводят в один этап, не разделяя их на стадии проектного задания и рабочих чертежей. Строители изучают кон­струкцию здания с целью выявления возможности надстройки дополнительных этажей, а инженеры-геологи занимаются изуче­нием грунтов оснований с целью создания новой подземной час­ти здания. Если сохранился проект здания и материалы прежних инженерно-геологических изысканий, то объем работ может быть минимальным, хотя это достаточно редкие случаи. Всегда необ­ходимо отобрать монолиты грунта для лабораторных анализов и проверить состояние здания. Если эти материалы не сохрани­лись, то необходимо выполнить полный объем инженерно-геоло­гических работ.

В состав полного объема 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 462

состояние фундаментов, стен подвалов, гидроизоляции, конст­рукцию дренажей и т. д.

Для решения всех геологических вопросов используют разве­дочные выработки. Количество выработок и их глубину устанавли­вают в зависимости от размеров здания, а также сложности 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 — 4 — (4—6) скважин, бо­лее 4 — 8скважин. Число шурфов устанавливают также количест­вом секций: 1 секция — 3 шурфа; 2 секции — 5; 3 — 4 секции — 7; более 4 секций — 10 шурфов. Указанное количество выработок мо­жет быть уменьшено для участков с простым геологическим строе­нием. Глубину скважиныhопределяют по формуле

Л = £Л! +КВ + с,

где hi— глубина заложения фундамента, м;К— глубина актив­ной зоны основания, м;В— максимальная ширина подошвы фундамента, м;с— постоянная величина, равная для зданий до трех этажей —2м, свыше трех этажей — 3 м.

Буровые скважины располагают вокруг здания, а шурфы по характерным его сечениям — около фундаментов. Глубина шур­фов должна быть ниже подошвы фундаментов (рис. 189). Моно­литы отбирают с глубины заложения фундаментов и ниже через каждые 0,5 м проходки и в зависимости от смены слоя грун­та — до нижней границы активной зоны основания.

г^-1

При оценке грунтов как основания следует помнить, что под воздействием веса здания грунты уже в какой-то мере уплотнены и приобрели повышенную несущую способность. Такое состоя­ние грунты приобретают для песков примерно через1год после окончания строительства, для супесей и суглинков — через 1,5—2 года и для глин — через 2—3 года. Вывод о том, что грунты уже имеют повышенную несущую способность, получают на основе сравнения характеристик образцов грунтов, взятых под подошвой фундаментов и вне контура здания.

Рис. 189. Расположение шурфа по отношению к фундаменту при проведении инженерно-геологического обследования:

1— шурф;2 —фундамент;3— место отбора монолита грунта

Удовлетворительное состояние здания и необходимая уплот­ненность грунтов позволяют произвести надстройку здания без уширения существующих фундаментов. Это значит, что на грун­ты основания можно допустить увеличение давления по отноше­нию к фактическому на 25—35 %, а при особо благоприятных условиях даже на 45—50 %.

Все исследования, выполненные в связи с надстройкой зда­ния, оформляют в виде инженерно-геологического заключения. Освоение подземного пространства под зданием требует боль­шого внимания и во многом излагается ниже.

Инженерно-геологические изыскания для строительства подзем­ных сооружений. К числу подземных сооружений, возводимых с поверхности, а затем перекрытых относят подземные резервуары, очистные канализационные сооружения, станции перекачки, а также различные объекты специального назначения. В последние годы в городском строительстве стали создавать подземные соо­ружения «горными» способами, что очень специфично.

Особенностью указанных «обычных» подземных сооружений является большое заглубление. Их фундаменты передают на грунт оснований небольшие давления, которые иногда даже меньше, чем давление от собственного веса грунта, вынутого при отрывке котлована. В связи с этим при лабораторных исследованиях во­прос прочности грунтов не является главным. Значительно боль­шее значение имеет устойчивость грунтов в откосах котлованов, особенно при наличии подземных вод, а также боковое давление грунтов на сооружение после осуществления засыпки пространств между стенками сооружений и откосами котлованов.

Все необходимые данные о геолого-литологическом строении участков, предназначенных под застройку, гидрогеологии, инже­нерно-геологических процессах дают буровые скважины. Глубина скважин определяется условием — забой скважины должен нахо­диться на 5—6 м ниже проектируемого основания подземных соо­ружений. В том случае когда в этих пределах могут быть встречены неустойчивые породы, скважину углубляют до нижележащих устойчивых пород. Из скважины извлекают монолиты грунтов для лабораторных исследований, среди которых наибольшее значение имеют данные о сопротивлении грунтов сдвигу.

Большая глубина заложения сооружения в большинстве слу­чаев приводит к контакту с подземными водами, поэтому изуча­ют режим, состав и агрессивность подземных вод. Одновременно решаются вопросы водоотлива, если подземные воды препятству­ют производству работ, а также конструкции дренажей на период эксплуатации сооружений. Результаты исследований оформляют в виде обычного инженерно-геологического отчета. Все эти работы 464 резко усложняются при создании новой подземной части уже су­ществующего здания. Здесь необходимо разрабатывать специаль­ную программу изысканий с привлечением методов «горной ин­женерии».

Инженерно-геологические изыскания для гидротехнического стро­ительства (плотины, водохранилища и др.) являются наиболее сложными из всех видов изысканий под строительные объекты.

Состав и объем инженерно-геологических изысканий опреде­ляется тремя основными факторами:

• характером проектируемого сооружения;

• стадией проектирования;

• сложностью геологических условий района строительства.

По своему характеру гидротехнические сооружения разнооб­разны. Для целей гидроэнергетики и водоснабжения гидротехни­ческие сооружения могут быть крупными и сложными объекта­ми, в виде плотин, перекрывающих мощные реки, например Цимлянская плотина на р. Дон, и сравнительно малыми и про­стыми сооружениями в виде невысоких (менее 10м) земляных плотин с небольшими чашами водохранилищ. Последние наибо­лее часто встречаются в сельских местностях, при поселковом строительстве, при решении вопросов обеспечения водой отдель­ных промышленных объектов.

В основе изыскательских работ для гидротехнического строите­льства лежит их стадийность. Для наиболее простых сооружений, например низкой земляной плотины и маленького водохранили­ща, возможно одностадийное проектирование с составлением тех­но-рабочего проекта. Для сложных сооружений предусматривают­ся несколько стадий проектирования.

Большое влияние на инженерно-геологические изыскания оказывает сложность геологического строения. Условия могут быть простые, сложные и весьма сложные. При простых геологи­ческих условиях объект строится на естественном основании, на­фузки на грунты не ограничиваются. Сложные условия требуют улучшения свойств фунтов и офаничения нафузок. Весьма сложные геологические условия свойственны горным и сейсми­ческим районам, участкам развития карста, многолетней мерзло­ты. Строительство в таких районах требует проведения сложных мероприятий по улучшению состояния и свойств фунтов, приня­тия специальных конструктивных решений.

В комплекс инженерно-геологических изысканий на всех ста­диях работ входят инженерно-геологическая съемка и разведоч­ные работы. Это позволяет решать общие геологические вопросы строения местности (долины реки, участка балки, оврага и т. д.). На более поздних этапах изысканий на первом месте стоят рабо­ты по изучению характеристик и свойств грунтов, а также анализ гидрогеологических условий района (участка). При крупном гид­ротехническом строительстве возможно проведение опытных ра­бот (по фильтрации, определению несущей способности грунтов и т. д.) и опытного строительства (опытный намыв дамб, опыт­ные дренажи и т. д.).

При изысканиях под гидротехнические объекты важнейшее значение имеют работы по гидрогеологии. В районе плотины изучаются условия фильтрации. Особое внимание уделяется по­левым работам (опытные откачки, нагнетания, наливы) и наблю­дениям за режимом подземных вод. При оценке потерь воды из водохранилища кроме фильтрации следует учитывать возмож­ность ее ухода через расположенные вблизи депрессии рельефа, подземные выработки, карстовые пустоты, трещины скальных массивов. Определяются возможность выщелачивания и механи­ческой суффозии фунтов; выходы напорных вод; вероятность развития оползней на склонах и в местах примыкания плотины к берегам; характер подтопления окружающей водохранилище территории, особенно населенных пунктов и промышленных объектов. Особое внимание должно уделяться изменению геоло­гических и гидрогеологических, климатических, геоэкологических условий в зоне затопления водохранилищ.

Во всех случаях инженерно-геологических работ для проекти­рования гидротехнических сооружений производят поиск и раз­ведку строительных материалов. Подсчет запасов выполняют из расчета превышения потребностей в 2—3 раза. В основном ведут поиски материала для отсыпки тела плотин. В период эксплуатации земляных плотин и водохранилищ важное значение имеют наблю­дения за поведением фунтового тела плотины (осадки, сдвиги).

Необходимо отметить, что наибольшую сложность представля­ет собой строительство плотин и водохранилищ в районах много­летней мерзлоты и развития карста. Инженерно-геологические изыскания в этих случаях имеют ряд специфических особенно­стей. В районах многолетней мерзлоты производят мерзлотную съемку, замеры температур фунтов, специальные определения свойств и водопроницаемости фунтов. В процессе изучения кар­стовых районов устанавливают распросфанение и происхождение карстовых форм, закономерности развития, условия растворения фунтов фильфационным потоком и скорость этого процесса.

Инженерно-геологические изыскания для линейного строительст­ва. Создание крупных промышленных сооружений, городов (по­селков) всегда сопровождается сфоительством различных объектов линейного характера, которые могут быть наземными (железные и автомобильные дороги), подземными (нефте- и газопроводы), воз­душными (линии электропередач, подвесные канатные дороги).466

Для каждого такого объекта характерны свои и вполне определенные особенности в проведении инженерно-геологических изысканий.

Одной из особенностей изысканий под линейное строительст­во является большая протяженность при малой ширине полосы изысканий. При изысканиях под такие объекты инженер-геолог практически сталкивается со всеми разделами инженерной геоло­гии (общая геология, подземные воды, геодинамика поверхности земли и многое другое).

Инженерно-геологические изыскания для каждого вида ли­нейных объектов выполняют по определенным нормативам, ко­торые учитывают специфику объектов. Сопутствующие линейным объектам здания и сооружения проектируют в соответствии с до­кументами для промышленно-гражданского строительства.

Как проводятся инженерно-геологические изыскания под ли­нейные сооружения, в качестве примера покажем на строитель­стве трубопроводов.

Трубопроводы предназначаются для транспортировки различ­ных жидкостей и газов. Большая протяженность, пересечение различных природных препятствий (горы, реки, болота и т. д.) заставляют проектировать трубопроводы подземные (в траншеях), подводные (на дне водоемов) и надземные (на опорах). По своей значимости трубопроводы разделяют на магистральные, ответвле­ния и разводящую сеть.

Вдоль трубопроводов располагаются объекты обслужива­ния — насосные, водонапорные башни, резервуары, жилые дома и т. д. Инженерно-геологические работы под эти здания и соору­жения проводят такие же, как для промышленного и городского строительства. При инженерно-геологических изысканиях исхо­дят из того, что трубопроводы характеризуются незначительной удельной нагрузкой на грунты оснований (не более 0,02 МПа), но отличаются высокой чувствительностью к осевым перемеще­ниям с повреждением стыковых соединений.

Для проектирования трубопроводов необходимо знать проч­ность грунтов оснований, характер грунта, который пойдет для за­сыпки траншей (или создания насыпей), рельеф местности, осо­бенности строения речных долин и их эрозионную деятельность, глубину промерзания грунтов, сейсмичность, блуждающие элект­рические токи, наличие грунтовых вод и их агрессивность, харак­тер берегов морей, озер и водохранилищ, а также процессы и при­родные геологические явления, которые могут отрицательно сказаться на устойчивости трубопроводов и затруднить работу по их укладке (оползни, карст, просадки, овраги, сели, осыпи и пр.).

Инженерно-геологические работы трасс трубопроводов прово­дят в две стадии: предварительные для обоснования проектного

задания и детальные для рабочих чертежей. Иногда при сложных объектах перед предварительными исследованиями проводят ре­когносцировочные работы с целью технико-экономического обо­снования целесообразности строительства и поиска инвестиций.

Предварительные инженерно-геологические работы выполня­ют с целью обоснования выбора варианта трассы трубопровода. Намечают ряд вариантов трасс. Каждую трассу изучают в полосе шириной до 500 м. Особое внимание обращают на наиболее не­благоприятные участки (оползни, карст и т. д.), коррозионную акгивность, агрессивность грунтовых вод, выявление блуждающих токов. На этом этапе работ большое значение имеет аэрогеологи- ческое обследование и аэрофотосъемка местности.

В инженерно-геологическом отчете дается сравнительная ин­женерно-геологическая характеристика всех вариантов трасс тру­бопроводов с представлением инженерно-геологических карт и разрезов. Рекомендуется наиболее благоприятный в инженер­но-геологическом отношении вариант трассы.

Детальные инженерно-геологические работы производят на окончательно выбранном варианте трассы. К материалам, полу­ченным на предварительном этапе, добавляют новые исследова­ния, в том числе анализы коррозионной активности грунтов и агрессивность грунтовых вод.

Разведочные выработки выполняют в основном в виде буро­вых скважин. На каждый километр задают в среднем две сква­жины. Глубина выработок назначается с учетом возможной глу­бины заложения трубопроводов и глубины промерзания грунтов. Чаще всего это 3—5 м, а на болотах и переходах через водотоки 1 — 15 м. При необходимости из скважины отбирают образцы грунтов и пробы подземных вод.

Для выявления границ скальных, илистых или торфянистых грунтов закладывают дополнительные выработки. То же самое де­лают на участках переходов через реки, растущие овраги, большие ущелья.

При пересечении трассой трубопровода районов со сложными инженерно-геологическими условиями к обычным исследованиям добавляют специальные работы, значительно увеличивая при этом количество разведочных выработок. К таким районам отно­сят оползневые и карстовые участки, многолетнюю мерзлоту, сейсмические территории, площади с развитием лессовых проса­дочных грунтов, болота, засоленные грунты, участки с горным рельефом и др. Так, в районах развития лессовых просадочных грунтов дополнительно следует установить тип и толщину зоны просадочных пород; на заболоченных территориях изучают усло­вия формирования болот, устанавливают их тип, строение и со­став; в карстовых районах исследуют морфологию, возраст и дру- 468 гие особенности карста, выделяя при этом участки, пригодные и непригодные под строительство, а также пригодные после прове­дения специальных мероприятий. В районах вечной мерзлоты устанавливают тип мерзлоты (сплошная, слоистая), мощность мерзлых пород, склонность к пучинистости деятельного слоя, на­личие наледей. В горных районах особое внимание уделяют воз­никновению селей, оползней, осыпей, обвалов, снежных лавин и выявляют возможное их воздействие на трубопроводы.

Детальные исследования оформляются в виде инженерно-гео­логического отчета, который дает основание для разработки ра­бочих чертежей зданий и сооружений.

Некоторые особенности инженерно-геологических изысканий на техногенно загрязненных территориях.Под техногенно загрязнен­ными территориями понимаются территории, подвергшиеся изме­нениям в результате антропогенных воздействий разного рода, происхождения, интенсивности и продолжительности. Внутри этих территорий происходят значительные процессы в абиотиче­ской составляющей антропогенных экосистем, прежде всего, в го­родах, населенных пунктах, промышленных зонах. Важнейшим объектом изучения являются в первую очередь техногенные грун­ты, а также инициированные техногенезом геоэкологические про­цессы, зачастую весьма негативного характера и отрицательно ска­зывающиеся на строительных объектах. Техногенно загрязненные территории с изменениями в принципах городского строительства, а именно, уплотнения застройки, повышения этажности, освоения подземного пространства, все больше становятся предметом инже­нерно-геологических изысканий. К настоящему времени пока не создано специальных методологий, хотя СНиП 11.02—96 опреде­ляют принципы исследований техногенных грунтов (см. раздел II, гл.10, И).

Для строительного освоения техногенно загрязненных террито­рий необходимо проводить обязательное их санирование— комп­лекс работ по специальному проекту и с применением разработан­ной оптимальной технологии по восстановлению «нормальных» (природных) свойств грунтов, вод и рекультивации почв и биоты на объекте (территории или акватории) в целью их последующего использования как полноценного компонента территории с после­довательным освоением («лечением») всей территории акватории с прилегающими зонами.

В практике изысканий на техногенно загрязненных террито­риях необходимо комплексирование методов, способов, оборудо­вания и подходов к интеграции из «арсеналов» инженерно-геоло­гических и инженерно-экологических изысканий. Это одна из насущных интенсивно разрабатывающихся проблем инженерной геологии, геоэкологии и экологии.

studfiles.net

Конспект лекций по геологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «Вятский государственный университет»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Направление подготовки «Строительство»

Профиль «Промышленное и гражданское строительство»

Киров

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ:

направление подготовки «Строительство», профиль «Промышленное и гражданское строительство» /под общей ред. С.Ф. Власова. – Киров:

ВятГУ, 2014. – 122 с.

Составители:

С.Ф. Власов, д-р. техн. наук, проф.; Н.Л. Зоценко, д-р. техн. наук, проф.; Ю.Л. Винников, д-р. техн. наук, проф.;

Н.А. Максимова-Гуляева, канд. техн. наук, доц.

2

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Дисциплина «Инженерная Геология» является базовой для изучения последующих в учебной программе дисциплин: «Механика грунтов», «Основа-

ния и фундаменты», «Технология строительного производства», «Строитель-

ные материалы». Ее можно считать кирпичиком в основании знаний, позволя-

ющих принимать правильные решения при строительстве зданий, сооружений и освоении подземного пространства.

Целью дисциплины является формирование у студентов представ-

ления об условиях и закономерностях образования и состава грунтов,

формировании и перемещении подземных вод, геологических процессах,

научить их различать основные породообразующие минералы, горные породы, понимать геологическую графику.

Задачи дисциплины:

Научить студента умению распознавать состав грунтов, условия обвод-

нения на строительной площадке, закономерности геологических про-

цессов, а также принципам наиболее рационального размещения соору-

жений.

Рассмотреть и объяснить наиболее распространенные геологические процессы и явления, дать анализ мер защиты от геологических явлений и процессов.

Основными вопросами, изучаемыми в курсе геологии, являются:

Задачи инженерной геологии на строительной площадке. Земля в ми-

ровом пространстве, ее происхождение и строение. Основные геоло-

гические процессы в минералообразовании.

Горные породы, их происхождение и отличительные признаки. Общие законы в образовании горных пород. Возраст горных пород. Состав-

ляющие элементы и структурные связи грунтов. Физические харак-

теристики грунтов и их классификация.

Общие понятия о геологических и инженерно-геологических процес-

сах.

3

Закон фильтрации, дебиты совершенного и несовершенного колодцев,

траншей, котлованов, взаимодействие водозаборов.

Инженерно-геологические изыскания.

Предусмотренные программой лабораторные работы будут посвя-

щены:

приобретению студентами навыков и умений распознавать магмати-

ческие, осадочные и метаморфические породы;

приобретению умения составлять карты гидроизогипс по заданным условиям;

приобретению умения строить геологический разрез по заданным усло-

виям.

Конспект лекций составлен таким образом, что без усвоения каждой предыдущей лекции практически невозможно изучить материал, изложенный в последующей. Для повышения эффективности усвоения материала основные термины и определения в лекциях выделены жирным шрифтом или курсивом.

В конце каждой лекции приведены вопросы для самопроверки. Все это направ-

лено на одну цель – эффективное усвоение материала и подготовку к сдаче тестового зачета.

4

ЛЕКЦИЯ 1

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИИ

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: ознакомиться с задачами инженерной геологии на строительной площадке, изучить строение Земли, классификацию минералов и их физические свойства

1.1. Задачи инженерной геологии на строительной площадке

Каждое здание и сооружение возводится и эксплуатируется в соответствующих природных условиях и непосредственно связано своим фундаментом с верхним слоем литосферы Земли. Горные породы принимают нагрузку от зданий и сооружений, при этом их называют грунтами. От их прочности и деформируемости зависит обеспечение нормальных условий эксплуатации жилых

игражданских домов, промышленных зданий, линейных сооружений и т. д. На территориях, где происходит строительство, действуют геологические процессы (движение поверхностных и подземных вод, землетрясения и т. д.), которые в свою очередь могут нарушать нормальные условия эксплуатации объектов и даже разрушить их. В свою очередь, строительство и дальнейшая эксплуатация зданий и сооружений влияют на геологические процессы, усиливают их, приводят в действие новые, так называемые техногенные процессы (подтопление территорий, деформацию крепи туннелей метро, оползни и т. д.). Таким образом, не только от конструктивных особенностей зданий и сооружений зависит их эксплуатационное качество. Большое значение в этом плане имеет обеспечение надежного основания каждого здания и сооружения.

Необходимо обратить внимание еще и на то, что все эти факторы необходимо рассматривать с экономической точки зрения. Чем сложнее условия строительства, тем больше его стоимость. Так, для обычных инженерно-геологи- ческих условий стоимость затрат на приспособление к ним зданий и сооружений составляет 10 – 15 % от общей стоимости строительно-монтажных работ. В сложных условиях эта часть может составлять 80% и более.

Всоответствии с мировой статистикой 80% всех нарушений нормальных условий эксплуатации зданий и сооружений случается вследствие недостатков

иошибок при проектировании, строительстве, эксплуатации оснований и фундаментов. Затраты на устранение этих негативных явлений можно сравнить лишь с начальной стоимостью строительства. Исходя из приведенных фактов, можно утверждать, что в процессе фундаментостроения необходимо искать решения между двумя противоречиями: с одной стороны, основания и фундаменты должны быть надежными, то есть обеспечивать нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений весь нормативный срок их существования; а с другой – необходимо снижать их стоимость и матери-

алоемкость на основе современных теоретических и технических достижений.

5

Ученые, проектировщики, производственники – все они должны:

владеть знаниями и навыками по оценке основания сооружений;

уметь предвидеть те изменения, которые могут с ним произойти в процессе строительства и эксплуатации объектов;

создавать для них такие конструкции фундаментов и искусственных оснований, которые бы обеспечили их нормативный срок эксплуатации.

Таким образом, инженерная геология изучает и оценивает геологи-

ческие факторы (геологическое строение, рельеф и геоморфологию, гидрогеологические условия, состав и свойства грунтов), влияющие на инженерные сооружения, выбор места их расположения, конструкцию, способы выполнения работ. Инженерное сооружение, в свою очередь, может изменить существующие природные геологические условия и процессы (осадка, просадка, опускание поверхности земли в результате подработки, разработка берегов водохранилищ, подтопление и т. д.).

Начало использования данных геологических наблюдений и исследований при строительстве инженерных сооружений относится к XVIII в. По мнению Н.Н. Маслова, первой работой в этой области следует считать «Мемориальную записку о заводском производстве», составленную Григорием Махотиным. В этой «Записке» содержатся ценные указания по обоснованию возведения плотин и заводских сооружений.

На необходимость проведения геологических наблюдений и исследований для строительства указывал еще М.В. Ломоносов, который в своей работе «О слоях земных» писал: «…строитель внимает твердости земли во рвах для оснований». Интересно отметить, что вначале геологические исследования для строительства вели сами строители. Русский инженер путей сообщения М.С. Волков в работах «Записка об исследовании грунтов земли, производимом

встроительном искусстве» (1835) и «Об основаниях каменных зданий» (1840) привел в систему геологические исследования для строительства и составил продуманную классификацию грунтов как оснований сооружений.

Английский землемер, строитель дорог и каналов В. Смит (1769 – 1839) не только производил наблюдения для непосредственного использования при строительстве, но, обобщая полученные данные, открыл возможность сопоставления осадочных пород по заключенным в них окаменевшим остаткам животных и растений. Так было положено начало палеонтологическому методу

визучении последовательности напластований осадочных толщ.

Изучая горные породы как грунты оснований зданий и сооружений, инженеры-строители в первую очередь стремились определить величину сопротивления грунтов передаваемым на них нагрузкам. Чрезвычайно плодотворными были исследования русских инженеров Г.Е. Паукера и В.И. Курдюмова, положивших начало теории прочности и устойчивости грунтов как оснований сооружений. В дальнейшем эти труды стали той основой, на которой возникла новая наука – механика грунтов.

6

Получив дальнейшее развитие в трудах советских и зарубежных ученых, механика грунтов прочно заняла свое место в комплексе инженерно-строитель- ных знаний. Однако, будучи дисциплиной физико-математического цикла, механика грунтов устанавливает математически выраженные закономерности взаимодействия между сооружениями и грунтами оснований только в той мере,

вкакой процессы, происходящие при этом в них, являются механическими. В действительности, в горных породах возникают, кроме механических, еще и химические, электрофизические и даже, в отдельных случаях, биологические процессы. Уже в силу одного этого обстоятельства механика грунтов не может подменить собой инженерно-геологические исследования, однако математический аппарат этой дисциплины может быть широко использован в инженерной геологии.

Кроме того, в механике грунтов рассматривается только так называемая «напряженная зона», т. е. сравнительно ограниченный массив, в котором развиваются практически ощутимые дополнительные напряжения и деформации от нагрузки, передаваемой строящимся сооружением.

Задача инженерной геологии шире – она призвана выявить все условия,

вкоторых происходит взаимодействие строящихся и завершенных сооружений с окружающей их природной средой на всем пространстве, охваченном этим взаимодействием. Например, постройка даже небольшой плотины может вызвать подъем уровня грунтовых вод на большом пространстве и, следовательно, вызвать изменения в условиях существования зданий и сооружений, у которых фундаменты и подвальные этажи первоначально находились выше уровня грунтовых вод. По этой причине главной целью инженерной геологии

является изучение обстановки на местности до начала строительства, а также прогнозирование тех изменений, которые произойдут в геологической среде, прежде всего в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений.

Современная инженерная геология как наука ставит перед собой три основные задачи:

1.Изучение состава, структуры, состояния, свойств и условий распространения горных пород (грунтов), определяющих их поведение при взаимодействии с инженерным сооружением.

2.Изучение геологических процессов как природных, так и возникающих в связи с возведением и эксплуатацией зданий, сооружений; освоение подземного пространства с целью установления характера этих процессов, их влияния на существование зданий и сооружений, а также разработка рекомендаций по регулированию этого влияния.

3.Определение закономерностей распространения инженерно-геологи- ческих элементов.

Поскольку в строительной практике горные породы принято называть грунтами, начальный раздел инженерной геологии, решающий первую из перечисленных задач, получил название грунтоведения. Раздел, в котором решается вторая задача, называется динамической инженерной геологией или собст-

7

венно инженерной геологией. Третий раздел называется региональной инженерной геологией.

На основе многочисленных инженерно-геологических исследований русских и советских инженеров и геологов Ф.П. Саваренский в 30-х гг. XX в. создал первый в этой области капитальный труд, названный им «Инженерная геология». В дальнейшем инженерная геология получила развитие в трудах советских ученых Н.В. Коломенского, И.В. Попова, В.А. Приклонского и многих других. Инженерная геология самым тесным образом связана с учением о подземных водах – гидрогеологией. Развитие гидрогеологии началось несколько ранее инженерной геологии и происходило параллельно с ней. В области гидрогеологии успешно работали В.С. Ильин, Г.Н. Каменский, О.К. Ланге, А.Ф. Лебедев, А.Н. Семихатов и др.

В современных условиях инженеры-строители, как правило, сами не ведут инженерно-геологических исследований – для этого существуют специализированные инженерно-геологические организации; однако при проектировании и осуществлении строительства они должны знать, понимать, учитывать инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки. Они должны уметь правильно и вовремя поставить перед геологом задачи инженерно-геологических исследований и их необходимый объем. Наконец, на основе таких исследований инженеры-строители должны уметь принимать правильное решение о проведении инженерно-строительных мероприятий, необходимых в данных конкретных условиях строительной площадки.

1.2. Земля в мировом пространстве, ее происхождение и строение

Наша планета Земля близка по форме к эллипсоиду вращения, средний диаметр которого – 12742 км, а разница экваториального и полярного диаметров – 43 км. Площадь поверхности Земли составляет 510 млн км2, а ее объем – 1083204 млн км3. Средняя плотность вещества Земли – 5,52 т/м3.

Земля, а также планеты Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон вращаются вокруг Солнца почти по круговым концентрическим орбитам и образуют вместе с ним Солнечную систему. Земля находится от Солнца на расстоянии 149,5 млн км. Теплота и свет Солнца делают возможной жизнь на Земле. В то же время Солнце порождает целый ряд процессов на Земле, которые приводят к изменению ее поверхности.

Следует принимать во внимание влияние на Землю и ее спутника – Луны. Находясь от Земли на расстоянии 384,4 тыс. км, Луна является причиной возникновения прилива и отлива в океанах и морях. На материках возникают деформации, аналогичные приливам и отливам, но довольно небольшие. Влияние Луны вызывает периодические изменения наклона земной оси к плоскости ее орбиты, которые приводят к изменению климата Земли.

Солнечная система вращается вокруг центральной части гигантского скопления звезд, которое называется Галактикой. В Галактике насчитывается свыше 100 млрд звезд, которые образуют дискообразную систему. В состав

8

Галактики входят отдельные звезды, звездные скопления и ассоциации, а также планетарные и диффузные туманности, которые являются облаками разреженных газов и пыли. Размеры Галактики очень большие. Свет проходит с одного её конца в другой за 100 тыс. лет. Но Галактика это лишь остров материи в мировом пространстве. Кроме нашей Галактики, насчитывается больше миллиарда подобных образований, которые находятся от нас на расстоянии от одного миллиона до нескольких миллиардов световых лет. Световой год – это расстояние, которое проходит луч света на протяжении года, он равняется 9500 млрд км. Такое положение Земли в мировом пространстве, материя которого, постоянно изменяет свою форму, находится в вечном движении.

Знание о происхождении Земли имеет огромное значение как для изучения ее строения, так и для объяснения тех глубинных процессов, которые влияют на её поверхностные части. Однако и в настоящее время с полной достоверностью не установлено, как и из чего образовалась Земля, другие планеты, Солнечная система в целом. Поэтому наши знания в данном вопросе имеют характер научно обоснованных предположений – гипотез. Ученые давно стремятся открыть тайну происхождения Земли.

Исследования этой проблемы содержатся в работах немецкого философа И. Канта (1755), французского астронома и математика П. Лапласа (1796), советского ученого О.Ю. Шмидта (1944), Е.В. Саботовича (1973).

Необходимость изучения строения Земли и в особенности ее поверхностных пластов объясняется тем, что именно из них люди добывают полезные ископаемые, в том числе и сырье для строительных материалов. Одновременно они являются основаниями зданий и сооружений.

Согласно современным представлениям Земля состоит из нескольких концентрических оболочек. Различают внешние и внутренние оболочки.

К внешним оболочкам принадлежат: атмосфера, гидросфера и биосфера.

Атмосфера – это воздушная оболочка толщиной приблизительно 1000 км. В состав атмосферы входят азот – 78,1, кислород – 21,0 и прочие газы – 0,9 %. Нижняя часть атмосферы (до высоты 8 – 10 км над полюсами и 16 – 18 км над экватором) называется тропосферой. Тропосфера содержит пары воды и пыль, в ней происходит непрерывное перемещение воздушных масс, то есть дуют ветры. Над тропосферой до высоты 80 км находится

стратосфера, а еще выше – ионосфера.

Гидросфера – несплошная водная оболочка, которая включает воду океанов, морей, озер, рек и подземную воду. Движение воды в гидросфере имеет характер течений и волнений.

Биосфера – особая оболочка, куда входит растительный и животный мир Земли. Она расположена в атмосфере, гидросфере и в земной коре.

К внутренним оболочкам Земли принадлежат: ядро, мантия и кора. Ядро имеет радиус 3470 км. Оно делится на внешнее и внутреннее.

Плотность вещества в нем очень высокая и достигает в центральной части 9 – 11 т/м3 при давлении 0,30 – 0,35 млн МПа и температуре не выше 4000 °С. Данные о составе этого вещества очень приблизительны. Считают, что вещес-

9

тво во внешнем ядре находится в расплавленном состоянии, а внутреннее ядро твердое. Это подтверждается расчетами возможности плавления вещества при определенных значениях давления и температуры, а также тем, что поперечные упругие волны, которые могут распространяться лишь в твердых телах, сквозь ядро не проходят.

Мантия – это оболочка, которая окружает ядро; ее толщина около 2900 км. Выделяют нижнюю и верхнюю мантии. Плотность вещества мантии колеблется от 3,3 т/м3 на границе с земной корой до 5,6 т/м3 на границе с ядром. Температура в этих границах повышается от 1000 до 2300 °С. Вещество мантии находится в твердом состоянии, но в верхней ее части на глубинах 100 – 200 км под материками и 50 – 100 км под океанами находится размягченный пласт, в котором возникают очаги расплавов. Расплавленное вещество поднимается к поверхности, оказывая непосредственное влияние на земную кору. Вещество верхней мантии богато железом и магнием.

Кора – поверхностная оболочка Земли, которая имеет среднюю плотность 2,7 т/м3. Толщина ее под дном океанов составляет 5 – 6 км, а в пределах материков она равняется в среднем 35 км. В горных районах толщина земной коры достигает 70 км. 71% земной коры покрыто водой, 29% занимает суша. Температура в земной коре колеблется от 100 °С на глубине 5 – 6 км до 1000 °С на границе с мантией.

Земная кора отделяется от мантии так называемой поверхностью Мохоровичича. На этой поверхности плотность вещества при переходе от земной коры к мантии увеличивается скачкообразно. В земной коре выделяют три пласта: осадочный, гранитный и базальтовый. Строение земной коры неодинаково под океанами и в пределах материков. Под океанами гранитного пласта в составе земной коры нет. Пласты земной коры образованы из горных пород, составными частями которых являются различные минералы.

Процесс формирования земной коры, связанный с образованием горных пород, происходил на протяжении всей геологической истории планеты.

Земная кора образована из магматических, осадочных и метаморфических

горных пород.

Магматические породы возникли в результате твердения в толще земной коры или на ее поверхности магмы, которая поднималась из очагов расплавов в верхней мантии. Осадочные породы образовались в результате накопления продуктов разрушения всех пород, которые раньше существовали. Метаморфические породы являются продуктами видоизменения магматических и осадочных пород под влиянием высокой температуры и давления.

На материках выделяют такие значительные площади земной коры, как платформы, складчатые системы и пояса.

Платформы имеют складчатый фундамент метаморфических и магматических пород, которые перекрываются относительно молодыми осадочными породами. Главными структурными элементами платформы являются щиты и плиты. Щиты – это участки, где породы, которые образуют фундамент, выходят на поверхность или лежат на небольшой глубине. На участках плит поро-

10

studfiles.net

Учебное пособие для самостоятельной работы студентов по теме 1 Основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке

Государственное (областное) бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования
«липецкий колледж строительства, архитектуры и отраслевых технологий»
ОДОБРЕНО:

Предметной (цикловой) комиссией

специальности 270802

протокол №___ «___»_______2013г.

_________________Брежнева М. В.
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
для самостоятельной работы студентов

по теме 1.1 Основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке

ПМ 02 Выполнение технологических процессов при строительстве, эксплуатации и реконструкции строительных объектов
МДК 02.01. Организация технологических процессов при строительстве, эксплуатации и реконструкции строительных объектов
для студентов второго курса специальности 270802

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Преподаватель Рыжая Ю.В.

Липецк – 2013

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебное пособие для самостоятельной работы студентов заочной формы обучения по теме1.1 Основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке предназначено для реализации государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования в части формирования умений и навыков студентов по специальности 270802 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

Преподавание дисциплины имеет практическую направленность, и проводиться в тесной взаимосвязи с общепрофессиональными, специальными дисциплинами другими дисциплинами специализации.

В процессе изучения дисциплины предусмотрено проведение одной контрольной работы.

Учебное пособие составлено из расчета 9 часов самостоятельной работы студентов.

В учебном пособии приведена учебная программа и изложены теоретические основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке, даны рекомендации к самостоятельному изучению каждого раздела. Особое внимание уделено вопросам, которые трудно усваиваются студентами. Для контроля самостоятельной подготовки составлены вопросы и тексты контрольных заданий.

Пособие охватывает следующие разделы дисциплины основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке: общие положения, общие сведения по теме основные стадии инженерно-геологических изысканий, инженерно-геологические изыскания для градостроительных работ.

Учебное пособие предназначено для студентов по специальности Строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

Степень усвоения материала проверяется умением отвечать на вопросы для самоконтроля, приведенные в соответствующих разделах.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные параметры состава, состояния грунтов, их свойства, применение, основы инженерно-геологических изысканий для строительства зданий и сооружений

ОГЛАВЛЕНИЕ

Пояснительная записка……………………………………………………………………………………2

Аннотация……………………………………………………………………………………….………….4

Введение…………………………………………….………………………………………….…………..4

1. Введение в дисциплину………………………………………………………………………………….5

2. Инженерно-геологические изыскания…………………………………………………….………..….5

3. Программа инженерно-геологических изысканий……………………………………………………8

4. Основные стадии инженерно – геологических изысканий …………………………………………..9

5. Инженерно-геологические изыскания для строительства зданий и сооружений…………………10

6. Инженерно-геологические изыскания для градостроительных работ……………………………………….11

Заключение………………………………………………………………………………………………..12

Список литературы…………………………………………………………………………………………………..13

АННОТАЦИЯ

Учебное пособие содержит следующие разделы темы Основы инженерной геологии при производстве работ на строительной площадке : общие сведения о геологии; минералогия; горные породы; тектонические движения земной коры; геоморфология; гидрогеология, в которых представлены все вопросы, рассматриваемые при изучении курса «Инженерно-геологические исследования».

ВВЕДЕНИЕ

Знания и навыки техник строительного профиля получает в среднетехнических учебных заведениях при изучении дисциплины Инженерно-геологические исследования в объеме, определенной учебной программы. В программе предусмотрена теоретическая часть курса, которую студенты изучают самостоятельно по учебникам и учебным пособиям.

Данное учебное пособие призвано оказать помощь при самостоятельном изучении теоретических основ курса, зафиксировать опорные моменты в каждом разделе программы, поставить ориентиры для планомерной учебной работы студентов. Охватывая все разделы курса, пособие не претендует на полное изложение программного материала, и не подменяет учебники. Каждый раздел учебной дисциплины следует изучать, руководствуясь данным учебным пособием. После проработки соответствующего раздела рекомендуется самостоятельно ответить на вопросы для самопроверки.

1 ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ
Особенностями современного проведения инженерно-геологических изысканий для строительства и реконструкции зданий и сооружений на городских территориях являются: резкое ускорение темпов ведения всех видов строительных работ; нередкое ограничение финансирования изыскательских работ; стеснённые условия проведения инженерно-геологических изысканий на территории города.

По этим причинам в большинстве случаев не выполняются в полном объёме требования соответствующих нормативных документов. Нередко изыскатели и проектировщики используют “табличные” значения характерных грунтов, установленные как среднее для территории крупного региона, в большинстве случаев без дифференциаций по генетико-стратиграфическим признакам. Не учитывается техногенная изменённость состава, строения и свойств массива грунтов основания строительных объектов.

Ведение инженерно-геологических изысканий регламентируется основным нормативным документом в строительстве Строительными нормами и правилами СНиП 11-02 – 96 «Инженерные изыскания для строительства». Данный документ определяет порядок, состав, объём и виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов и различных геологических обстановках, а так же состав документации по результатам изысканий, порядок их предоставления и приёмки, а так же ответственность исполнителей и заказчиков (проектировщиков).

2 ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
Инженерно-геологические изыскания — производственный процесс получения, накопления и обработки инженерно-геологической информации для обеспечения строительного проектирования исходными данными об инженерно-геологических условиях района (площадки, участка, трассы).

Под инженерно-геологическими условиями понимается совокупность компонентов геологической среды, которые могут оказать влияние на проектируемые здания и сооружения (рельеф и геоморфология, геологическое строение, подземные воды, состав, состояние и свойства грунтов, опасные геологические процессы).

Одной из важнейших задач инженерно-геологических изысканий является прогнозирование возможных изменений в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой. Инженерно – геологические изыскания («геология») – мероприятия по комплексному изучению инженерно-геологических условий участка для строительства здания, включая геоморфологические и гидрогеологические процессы, геолого-литологическое строение и составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий при взаимодействии проектируемого здания с геологической средой. Целью инженерно-геологических изысканий является получение необходимой информации для проектирования фундамента и прокладки подземных коммуникаций с учетом особенностей грунтов. Такая информация при проектировании конструкций дома дает возможность произвести точный расчет, который в большинстве случаев приводит к экономически обоснованному снижению стоимости фундамента. Можно ли не делать «геологию»? При отсутствии результатов инженерно-геологических изысканий расчет конструкций дома будет производиться по усредненным (табличным) показателям, характерным для соответствующего типа грунта. Однако, такие усредненные показатели могут довольно сильно отличаться в обе стороны от реальных свойств грунтов на участке, где планируется строительство.

Геологические изыскания обеспечивают комплексное изучение геологических условий территории (площадки, участка, трассы) проектируемого строительства, включая рельеф, геоморфологические и гидрогеологические условия, геологическое строение, состав, свойства и состояние грунтов, геологические и инженерно-геологические процессы, изменение условий уже освоенных (застроенных) территорий, анализ и составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой с целью получения необходимых и достаточных материалов для проектирования, строительства и эксплуатации объектов.

Целью геологических изысканий  является получение комплексной информации об инженерно-геологических условиях участка, в том числе об опасных процессах природного и техногенного характера (суффозионные и просадочные процессы, оползни, подтопление, карст и др.), свойствах грунтов и подземных вод по участку будущего строительства. 

В состав полевых инженерно-геологических изысканий входит:

Проходка инженерно-геологических выработок:

1. 
   буровых скважин;
   
2. 
   шурфов, котлованов.
   

Полевые исследования грунтов:

1. 
   отбор монолитов и проб грунтов и воды для лабораторных исследований;
   
2. 
   испытания вертикальными статическими нагрузками на штамп;
   
3. 
   испытание прессиометром;
   
4. 
   испытание на сдвиг и на срез;
   
5. 
   статическое и динамическое зондирование.
   

Гидрогеологические исследования:

1. 
   экспресс-откачки из скважин;
   
2. 
   кустовые и одиночные откачки из скважин;
   
3. 
   наливы, нагнетания в скважины, наливы в шурфы;
   
4. 
   полевые геофизические и индикаторные методы.
   

Стационарные наблюдения:

1. 
   режимные наблюдения за колебаниями уровня подземных вод;
   
2. 
   режимные геофизические и индикаторные методы;
   
3. 
   экологический мониторинг.
   

Лабораторных исследования:

1. 
   исследование физических свойств;
   
2. 
   исследование механических свойств;
   
3. 
   химические анализы подземных вод и водных вытяжек грунтов.
   

Камеральная обработка включает изучение:

1. 
   инженерно-геологических условий;
   
2. 
   физико-географических и техногенных условий;
   
3. 
   геологического строение;
   
4. 
   гидрогеологических условий;
   
5. 
   свойств грунтов;
   
6. 
   геологические и инженерно-геологические процессы и особенности инженерно-геологических условий площадки.
   

В качестве результата выполненных изыскательских геологических работ Заказчику предоставляется Технический отчет (Заключение) о проведенных инженерно-геологических изысканиях, прошедший экспертизу. Содержание технического отчета:

1. Текстовая часть.

1. 
   Изученность инженерно-геологических условий.
   
2. 
   Физико-географические и техногенные условия.
   
3. 
   Геологическое строение.
   
4. 
   Гидрогеологические условия.
   
5. 
   Свойства грунтов.
   
6. 
   Геологические и инженерно-геологические процессы и особенности инженерно-геологических условий площадки.
   
7. 
   Заключение.
   

2. Текстовые приложения.

1. 
   Техническое задание.
   
2. 
   Техническое описание.
   
3. 
   Каталог инженерно-геологических выработок.
   
4. 
   Сводная таблица физико-механических свойств грунтов.
   
5. 
   Сводная таблица результатов определения пределов прочности на одноосное сжатие и плотности грунтов.
   
6. 
   Паспорта грунтов.
   
7. 
   Таблица результатов химических анализов водных вытяжек грунтов с определением коррозионной агрессивности к стали, бетону, алюминиевым и свинцовым оболочкам кабелей.
   
8. 
   Сводная таблица результатов химических анализов подземных вод.
   

3. Графические приложения.

1. 
   План расположения инженерно-геологических выработок.
   
2. 
   Инженерно-геологические разрезы.
   
3. 
   Альбом инженерно-геологических разрезов скважин.
   

Для проведения инженерно-геологических изысканий Заказчик предоставляет Техническое задание на инженерно-геологические изыскания. Геологические изыскания должны выполняться на основе технического задания на производство изысканий, выданного организацией-заказчиком. В техническом задании, составляемом в соответствии с п. 4.13 СНиП 11-02, необходимо указать конструктивные характеристики объекта строительства, его геотехническую категорию и уровень ответственности, а также привести, с одной стороны, характеристику ожидаемых воздействий объекта строительства на природную среду с указанием пределов этих воздействий в пространстве и во времени, а с другой стороны – воздействий среды на объект в соответствии с требованиями СНиП 22-01. Техническое задание должно быть согласовано организацией, проектирующей основания, фундаменты и подземные сооружения. Топографический план участка с подземными коммуникациями и нанесенными контурами проектируемого здания (масштаб – 1:500) служит подтверждением качества и предоставляется всем клиентам нашей компании. В качестве результата выполненных изыскательских работ Заказчику предоставляется Технический отчет (Заключение) о проведенных инженерно-геологических изысканиях, прошедший экспертизу. Стоимость инженерно-геологических изысканий определяется на основании справочника базовых цен, одобренного Государственным комитетом Российской Федерации по жилищной и строительной политике (Госстрой России). Мы стремимся создавать партнерские и честные отношения с нашими клиентами, основанные на взаимном уважении и доверии.

Виды геологических изысканий:

• 
  для жилого строительства;
  

Проведение инженерно-геологических изысканий для строительства многоэтажного дома охватывает множество аспектов: любые водоемы вблизи будущей постройки, вероятности карстовых явлений (в разных районах изыскания на карст могут быть обязательными), вероятность подтопляемости осваиваемой территории и т.п. Необходимо помнить, что пренебрежение даже мельчайшим элементам про строительстве жилых объектов, в последствии может стоить жизней людей. И помните! При многоэтажной жилой застройке прохождение экспертизы (которую мы берем на себя) обязательно.

• 
  под строительство коттеджей;
  

Хотя инженерно-геологические изыскания под частные дома не являются обязательными, проведение таких работ поможет предотвратить множество проблем в дальнейшем. По результатам изысканий, НПЦ “ГЕО ПРОЕКТ” предоставляет рекомендации по выбору типа фундамента и глубине его закладки. Подробнее на странице геология под частный дом.

• 
  для промышленных объектов;
  

Геологические изыскания при проектировании промышленных объектов, как и в случае с многоэтажным жилым строительством, являются обязательными. По их результатам происходит согласование проектной документации в «Архитектуре» и «Градостроительстве». Без проведения инженерно-геологических работ не возможно грамотное и рациональное проектирование фундаментов будущих строений.

• 
  под трассы коммуникаций;
  

При прокладке трасс коммуникаций проведение инженерно-геологических исследований необходимая работа, в независимости от длинны, толщины и состава магистрали. Будь то электрический кабель или газовая труба – если вы планируете спрятать это под землю, без изысканий не обойтись.

• 
  бурение скважин под сваи и фундамент;
  

Там, где грунт слишком мягкий или рельеф местности имеет сильный уклон, требуется возведение свайного фундамента. Бурение скважин под сваи, которые будут опираться на более глубокие и твердые породы, поможет решить эти проблемы. Бурение скважин для свайного фундамента возможно круглогодично и на любом рельефе местности.
Вопросы для самопроверки

1. Что включает в себя процесс инженерно – геологических изысканий?

2. Что является основной задачей инженерно – геологических изысканий?

3. Что обеспечивают геологические изыскания на территории строительства?

4. Что включают в себя лабораторные исследования инженерно – геологических изысканий ?

5. Что включают в себя камеральная обработка исследований инженерно – геологических изысканий?

3 ПРОГРАММА ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Содержание важнейших проектно-изыскательских документов регламентируется СНиП11-02-96. Основанием для производства инженерно-геологических изысканий является договор (контракт) между Заказчиком (финансирующей, проектной или строительной организацией) и Исполнителем инженерно-геологических изысканий. Обязательными приложениями к договору должны быть техническое задание, календарный план работ и смета, а при наличии требования Заказчика и программа инженерно-геологических изысканий.

Техническое задание на выполнение инженерно-геологических изысканий составляется Заказчиком и передается в изыскательскую организацию. В техническом задании указываются местоположение площадки (или трассы) предполагаемого строительства, вид проектируемого сооружения, стадийность (этап) проектирования, конструктивные особенности проектируемых зданий и сооружений, намечаемый тип фундаментов (свайный, плита, ленточный), этажность, наличие мокрых технологических процессов, подвальных помещений, допускаемые величины деформаций, предполагаемая нагрузка на грунты основания и другие сведения. Для трасс коммуникаций указывается предполагаемая глубина их заложения, протяженность, диаметр и материал трубопроводов и др. Программа инженерно-геологических изысканий устанавливает состав, объемы, методы и последовательность инженерно-геологических исследований. Ее содержание определяется видом строительства, уровнем ответственности сооружений, сложностью инженерно-геологических условий и стадией проектирования. При небольшом объеме намечаемых инженерно-геологических работ (несложные объекты II и III уровня ответственности, простые инженерно-геологические условия, высокая степень геологической изученности) допускается взамен программы составление технического предписания на производство изысканий.

Материалы инженерно-геологических изысканий, передаваемые Заказчику в виде технического отчета, подлежат обязательной государственной экспертизе.
Вопросы для самопроверки

1. Что включает в себя техническое задание на выполнение инженерно – геологических изысканий?

2. Каким документом регламентируется содержание важнейших проектно-изыскательских документов?

3. Что устанавливает программа инженерно-геологических изысканий?

4.Кто составляет техническое задание на выполнение инженерно-геологических изысканий?

4 ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Инженерно-геологические изыскания для строительства выполняются последовательно на различных стадиях (этапах). 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. 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.
Вопросы для самопроверки

1. Какие различают основные стадии инженерно-геологических работ?

2.Что включает в себя предпроектная стадия?

3. Что включает в себя проектная стадия?

4.Что включают в себя инженерно-геологические изыскания в период строительства?

5. Почему в период эксплуатации объектов появляется необходимость осуществлять стационарные наблюдения (локальный мониторинг) за развитием опасных геологических процессов?

5 ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное предприятие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.). Поэтому изыскания под каждый вид объекта имеют свою специфику, свои особенности, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт. Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчёта поступают в строительную проектную организацию. Отчёты должны иметь для инженера-проектировщика материалы по семи основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:

– оценка пригодности площадки для строительства данного объекта;

– геологический материал, позволяющий решать все вопросы по основаниям и фундаментам;

– оценка грунтового основания на восприимчивость возможных динамических воздействий от объекта;

– наличие геологических процессов и их влияние на устойчивость будущего объекта;

– полную характеристику по подземным водам;

– все сведения по грунтам, как для выбора несущего основания, так и для производства земляных работ;

– по влиянию будущего объекта на природную среду.

Проектирование крупных объектов осуществляется по стадиям: технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочие чертежи. Название стадий инженерно-геологических изысканий соответствует стадия проектных работ, за исключением стадии ТЭО, где геологические работы получили название рекогносцировочных инженерно-геологических изысканий. Следует отметить, что в практике строительства последовательность стадий проектирования не всегда соблюдается. Проектирование крупных объектов может быть проведено в две стадии, проектирование жилого дома в одну стадию. В соответствии с этими стадиями проводятся инженерно-геологические изыскания. На ранних стадиях проектирования инженерно-геологические изыскания охватывают обширные площади, применяются не очень точные, но сравнительно простые и экономичные технические средства. По мере перехода к более поздним стадиям площади изысканий сужаются и применяются более сложные и точные методы геологических работ. На выделенной под строительство площадке на каждом отдельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определённой последовательности:

– собирают общие сведения по территории из литературных публикаций и архивных материалов изыскательских организаций; сведения о климате, рельефе, населении, речной сети и т. д.;

– производят осмотр строительной площадки инженеры-проектировщики совместно с инженером-геологом; определяют степень её застройки, осматривают ранее построенные здания, дорожную сеть, рельеф, растительность и т. д.; в целом определяют пригодность участка под застройку и вырабатывают техническое задание на изыскания;

– выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеологию, геологические процессы, при необходимости на грунтах ставят опытные работы; отобранные пробы грунтов и подземных вод изучают в лабораториях;

– по окончанию полевых и лабораторных работ в камеральный период составляют инженерно-геологический отчёт, который защищают в проектной организации, после чего он становиться документом и используется для проектирования объекта.
Вопросы для самопроверки

1. Как оформляются результаты инженерно-геологических исследований?

2.Какие основные позиции должен включать отчет с результатами инженерно-геологических исследований?

3. Сколько стадий инженерно-геологических исследований включает в себя проектирование крупных объектов?

4. Что включает в себя оценка пригодности площадки для строительства данного объекта?

5. Почему необходимо изучать и давать полную характеристику по подземным водам?

6 ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Проектирование городского и поселкового строительства осуществляется стадийно. В настоящее время оно складывается из проектов: планировки и планы размещения первоочередного строительства; детальной планировки и проекта застройки. Соответственно этому инженерно-геологические исследования проводят так же по стадиям, применительно к каждому виду проектирования. Исследования для проекта планировки и плана размещения первоочередного строительства. Инженерно-геологические исследования для проекта планировки городов (посёлков) должны дать оценку значительной территории с точки зрения возможности использования её для строительства. Геологические работы проводят в сочетании с другими исследованиями и проектными проработками; экономическими, климатическими, гидрогеологическими, экологическими, санитарно-гигиеническими и т. д.

По изучаемой территории должны быть получены сведения о рельефе, гидрологии, климате, почвах, растительности, геологическом строении, гидрогеологии, природных геологических явлениях и инженерно-геологических процессах (оползнях, карсте, просадках, сейсмике и т. д.), составе и свойствах грунтов. Инженерно-геологические изыскания проводят в три периода: подготовительный, полевой и камеральный. Инженерно-геологический отчёт служит основанием для составления проекта планировки и плана размещения первоочередного городского и поселкового строительства. Исследования для проекта детальной планировки. Проект детальной планировки существующего города (посёлка) включает в себя архитектурно-планировочную и техническую организацию районов застройки первой очереди, устанавливает последовательность застройки, решает вопросы благоустройства, содержит проекты детальной планировки и застройки отдельных городских районов. Основой инженерно-геологических исследований для проекта детальной планировки являются материалы, полученные при изысканиях для проекта планировки. Аналогичный состав и содержание работ и их последовательность (подготовительные работы, полевой период, камеральная обработка материала). На этой стадии проводят более детальное изучение геологии местности и свойств грунтов. Для этого закладывают дополнительные буровые скважины по створам вдоль новых или реконструируемых улиц в местах специальных сооружений. Глубина скважины под сооружением в большинстве случаев достигает 8-10 м. при наличии слабых пород закладываются шурфы с отбором 2-3 образцов для проведения полного комплекса лабораторных исследований. Исследования для проекта застройки. Проект застройки в пределах существующего города предусматривает строительство отдельных жилых домов (микрорайонов), кварталов, улиц и площадей. Проектирование проводят в 2 стадии – проектного задания и рабочих чертежей. Перед каждой стадией выполняют инженерно-геологические работы.

Изыскания для проектного задания освещают геологические и гидрогеологические условия всей изучаемой площадки, характеризуют инженерно-геологические свойства грунтов. В случае если для данной площадки ранее проводились изыскания для проекта планировки и проекта детальной планировки, то этих материалов в полнее достаточно, чтобы не проводить новых исследований на стадии проектного задания застройки. При отсутствии каких либо инженерно-геологических исследований изыскания проводят в составе и объёме, как это было показано выше для проекта планировки и проекта детальной планировки. На стадии рабочих чертежей инженерно-геологические материалы могут быть оформлены в одном отчёте. При составлении рабочих чертежей возможны случаи назначения дополнительных исследований. Это связано главным образом, с изменениями в размещении зданий или проверкой имеющихся геологических материалов.
Вопросы для самопроверки

1.Что включают в себя инженерно – геологические изыскания для градостроительных работ?

2.Какую оценку должны дать инженерно-геологические исследования для проекта планировки городов (посёлков)?

3.В чем заключается состав инженерно-геологических работ при планировке городов (посёлков)?

4.Какие сведения и почему необходимо собрать об изучаемой территории строительства перед началом инженерно-геологических работ?

5. Чем отличается объем инженерно – геологические изыскания для градостроительных работ от инженерно – геологические изыскания для строительства отдельного здания?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В современных условиях ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано, построено и надежно эксплуатироваться (а впоследствии может быть ликвидировано или реконструировано) без достоверных и полных инженерно-геологических материалов. Все это определяет основные задачи, которые стоят перед инженерами-геологами в процессе изыскательских работ еще до начала проектирования объекта (при принятии решения о строительстве, об инвестировании проекта и т.п.), а именно:

-выбор оптимального (благоприятного) в геологическом отношении (площадки, района) строительства данного объекта;

-выявление инженерно-геологических условий в целях определения наиболее рациональных конструкций фундаментов и объекта в целом, а также технологии производства строительных работ;

-выработка рекомендаций по необходимым мероприятиям и сооружениям инженерной защиты территорий и охране геологической среды при строительстве и эксплуатации сооружений.

Для выполнения этих задач существует необходимость нового метода проведения изысканий, сроки проведения которого должны сократиться, качество проведения улучшиться, т.к. инженерно-геологические изыскания оказывают влияние на качество строительства объекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ананьев В. П. Инженерная геология : учебник для вузов / В. П. Ананьев, А. Д. Потапов; 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2002. – 546с.

2. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения: взамен СНиП 1.02.07-87: введ. в действ. 1996-11-01. – М.: Госстрой России, 1996.-50с.

3. СП 11-105-97. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. Часть 1. Общие правила производства работ. Инженерно-геологические изыскания для строительства : введ. впервые 1998-03-01. – М.: Госстрой России, 1998.

4. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения: взамен СНиП 1. 01. 01-82*, СНиП 1. 01. 02-83*, СНиП 1. 01. 03-83*: введ. в действ. 1995-01-01. – М.: Госстрой России, 1995.

 

Поделитесь с Вашими друзьями:

geo.ekonoom.ru

Работы подготовительного периода, инженерно – геодезические изыскания. — МегаЛекции

Потребность в водоснабжении строительной площадки. Расчет электропотребления.

Вода на строительной площадке требуется для производственных и хозяйственных нужд, а также на случай тушения пожара. Производственные нужды слагаются из потребности в воде при производстве строительных работ, эксплуатации строительных и транспортных машин и силовых установок, а также для работ подсобных производств. С развитием индустриализации и ростом культуры производства расход воды на производственные нужды постепенно снижается, так как все большее число мокрых процессов переносится на завод, а расход на хозяйственные нужды возрастает вследствие сооружения на строительных площадках канализационных туалетов, душевых, умывален, питьевых фонтанчиков и т.п. Потребность в воде при разработке проекта производства работ рассчитывается на основе календарного плана строительства и норм удельного расхода воды, принимаемых по таблицам справочников для периода с наибольшим потреблением. Часовой расход воды в литрах определяется по расчету для каждого потребителя в зависимости от норм расхода воды. Расход воды на пожаротушение принимается по согласованию с органами пожарного надзора; чаще всего из расчета 10 л/с при расположении пожарных гидрантов через каждые 80 м по длине трубопровода.

Порядок проектирования временного водоснабжения:

1) определить потребность в воде;

2) выбрать источник водоснабжения;

3) принять наиболее рациональную схему;

4) рассчитать диаметр трубопроводов;

5) привязать трассу и сооружения на СГП.

Если строительная площадка занимает значительную территорию, а строительство осуществляется очередями, потребность в воде определяется для отдельных участков, а система водоснабжения проектируется с учетом обеспечения последовательно выполняемого строительства.

Общие положения технологии возведения зданий и сооружений.

 

Основные элементы производства продукции и их сочетания на различных стадиях возведения здания (сооружения). Технологический процесс возведения здания и сооружения. Строительная продукция, уровни структурного подразделения строительной продукции.

Общие принципы технологий возведения зданий и сооружений. Факторы, влияющие на эффективность основных элементов производства и оптимальное их сочетание на различных стадиях возведения зданий (сооружений).

Методы выполнений технологических процессов.

Методы технологического процесса возведения зданий и сооружений.

Технологические циклы и модели. Двух-, трех- и многоцик-личные технологии возведения зданий и сооружений.

Нормализация технологий. Технологические режимы. Охрана окружающей среды.

Технологичность строительной продукции. Комплексная техноло-гичность.

Конкурентноспособность и гибкость технологий возведения зданий и сооружений.

Жизненный цикл технологических систем.

Основные технологии возведения зданий и сооружений.

 

Технология инженерной подготовки строительной площадки: Работы подготовительного периода, инженерно – геодезические изыскания.

Инженерная подготовка территории предусматривает проведение комплекса работ по приведению ее в состояние, обеспечивающее производство строительных работ в наиболее благоприятных условиях. В состав этих работ входят в общем случае расчистка территории площадки, отвод поверхностных и понижение уровня грунтовых вод, создание геодезической разбивочной основы.

Инженерно-геологические изыскания на строительной площадке включают в себя:

• инженерную оценку грунтов и их несущей способности;

• определение уровня грунтовых вод на территории строительной площадки;

• создание опорной геодезической основы;

• разбивку зданий и сооружений на местности.

Инженерную оценку грунтов выполняют заблаговременно,

перед началом проектирования объекта. Она представляет собой оценку строительных свойств грунтов — их гранулометрический состав, плотность, влажность, разрыхляемость и т. д. Для этих целей специализированные организации осуществляют отбор образцов посредством глубинного или поверхностного бурения в зависимости от поставленной в техническом задании задачи. На основании этих данных в процессе проектирования принимают необходимые решения по методам подготовки, усиления, целесообразной механизации их разработки, а в некоторых случаях и по конструктивным особенностям возводимого здания.

Определение уровня грунтовых вод позволяет при проектировании производства работ разработать мероприятия по понижению уровня вод в процессе строительства и, если это необходимо, дать предложения по понижению уровня вод на период эксплуатации объекта.

Создание опорной геодезической сети. Геодезическая разбивка строительной площадки и возводимых на ней сооружений является основой геодезического обеспечения производства земляных и всех последующих строительных работ:

• создание опорной геодезической сети, разбивка площадки на квадраты с закреплением вершин реперами, поверочное нивелирование территории;

• разбивка зданий и сооружений на местности, их привязка к опорной геодезической сети или к существующим соседним зданиям;

 

60.Расчистка и планировка территории.

В комплекс работ по расчистке территории включают:

• пересадку или защиту зеленых насаждений;

• расчистку площадки от ненужных деревьев, кустарника, корчевку пней;

• снятие плодородного слоя почвы;

• снос или разборку ненужных строений;

• отсоединение или перенос с площадки существующих инженерных сетей;

• первоначальную планировку строительной площадки.

Первоначальная планировка строительной площадки осуществляется после выполнения всех рассмотренных ранее подготовительных работ и предшествует работам по подготовке и освоению площадки под котлованом.

 

---

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru