Геология

     Защитные  мероприятия – Строительство  противообвальных сооружений, укрепление обвальных участков, запрещение производства взрывных работ, закрепление горных пород подпорными сооружениями и  сваями, понижения уровня грунтовых  вод с помощью откачки воды из скважин, предотвращение поступления  и передвижения воды в породах  путем регулирования поверхностного стока или перехвата подземных  вод дренажными устройствами, плотное  и прочное заполнения полостей нерастворимым  и несмываемым материалом.

     Курумы

     Курумы - крупные обломки и глыбы прочных скальных пород, образующихся в результате выветривания на пологих склонах и у их подножий. Характерной особенностью курумов является медленное перемещение их вниз по склону.

     Наиболее  часто в борьбе с курумами используют взрывные работы. Остановить курумы можно осушением их глинистой подстилки. Для этого в верхней части склона отводят ручьи, перехватывают поверхностные воды нагорными канавами, в отдельных случаях используют дренажи.

     7. Приведите  классификации подземных вод. 

Сформулируйте основные законы фильтрации подземных 
вод. Назовите требования к питьевой воде.

Объясните причины  агрессивности воды к бетону и металлу.

Гидрогеология - наука о подземных водах, изучающая их состав и свойства, происхождение, закономерности распространения и движения, а также взаимодействие с горными породами.

классификации подземных вод

По агрегатному  состоянию:

Твердая вода – представляет собой воду заполняющая пустоты  почве и  горных породах в виде льда.

Парообразная вода - т.е. водяной пар, заполняет вместе с воздухом пустоты в почве  и горных породах. Она проникает  в почву из атмосферы, но может  образоваться при испарении влаги  в почве.

Гигроскопическая  вода – представляет собой единый процесс адсорбции диполей воды и катионов из парового раствора в  их взаимодействии между собой и  поверхностью минеральных частиц.

Пленочная вода –  удерживается на частицах горных пород  молекулярными силами. Пленочная  вода вместе с гигроскопической называется молекулярной водой.

Капиллярная вода –  она заполняет поры и тонкие трещинки в породах. Обычно эта вода располагается  в зоне аэрации над поверхностью грунтовых вод.

Свободная (гравитационная) вода – образуется в зоне аэрации  при просачивании в толщу пород  атмосферных осадков и вод  поверхностного стока до уровня грунтовых  вод. 

По условию залегания:

Верховодка - это временные скопления подземной воды в зоне аэрации залегающие на небольшой глубине от поверхности Земли выше уровня грунтовых вод и имеющее ограниченное распространение.

Грунтовые воды –  это не напорные грунтовые воды первого  от поверхности водоносного горизонта, расположенного на первом выдержанном  по площади водонепроницаемом слое пород.

Межпластовые воды – ограниченные сверху и снизу  водонепроницаемыми грунтами, характеризуются  неполным насыщением водой водонепроницаемого пласта.

Почвенная вода - вода, находящаяся в почвенном слое (зоне аэрации) под действием молекулярного притяжения. Обычно заполняет поры и пустоты в почве в отличие от грунтовых вод не полностью, так как значительная часть пустот занята парами воды и воздухом.  
 

По происхождению:

Инфильтрационная  вода  - образуются путём просачивания с поверхности дождевых и талых вод, а также вод поверхностных водоёмов.

Конденсационная вода - подземные воды, образовавшиеся в результате конденсации парообразной воды.

Ювениальная вода - такие воды, как считал Э.Зюсс, образовались из газообразных продуктов, в изобилии выделяющихся при вулканической активности и дифференциации магматической лавы. 

Реликтовая вода - это вода с пониженным содержанием дейтерия и примесей. Вода загрязнена многими примесями земного, космического и биоэнергоинформационного происхождения.

основные законы фильтрации подземных вод

Фильтрация  подземных вод - движение подземных вод в пористых или трещиноватых горных породах под действием силы тяжести.

Линейный  закон фильтрации (закон  Дарси)

Закон Дарси выражается формулой:

_ФFi       (7.1)

Где Q – расход воды (количество фильтрующейся воды в единицу времени) м³/сут

К_ф – постоянная величина для данной породы, характеризующая ее водопроницаемость. Эта величина называется коэффициент фильтрации, м/сут.

 F- площадь поперечного сечения потока, м².

∆H – разность уровней в двух рассматриваемых сечениях, м.

l – длина пути фильтрации, м.

i – гидравлический уклон.

Разделив  обе части уравнения (7.1) на F и назвав скорость фильтрации V, м/сут, получим V=K_Фi.          (7.2)

Это уравнение  показывает, что по линейному закону скорость фильтрации прямо пропорциональна  гидравлическому градиенту.

Если принять  i=1, то получим V=K_ф, т.е. при гидравлическом градиенте, равном единицы, коэффициент фильтрации численно равен скорости фильтрации.

Формула (7.2) позволяет определить так называемую кажущуюся скорость фильтрации. Так  как вода течет лишь через часть  сечения  F, равную площадь пор и трещин породы, то для определения действительной скорости фильтрации V_Д=V/n; для глинистых –

V_Д=V/n_акт, где n_акт – активная пористость в долях единицы.

Нелинейный  закон фильтрации (закон  А.А. Краснопольского).

В крупнообломочных, сильно трещиноватых скальных породах неглубокого залегания при наличии крупных пустот и трещин значительной протяженности движение водного потока имеет вихревой или турбулентный вид. Оно характеризуется вихреобразностью, пульсацией и перемешиванием отдельных струй пород. Нелинейный закон фильтрации выражается формулой.

V=K_k .

Где К_к – коэффициент, определяемый опытным путем в поле, м/сут.

i – гидравлический уклон.

Требования к питьевой воде

При оценки подземных вод для водоснабжения пользуются ГОСТами. В этой связи питьевая вода должна быть бесцветной, прозрачной, иметь температуру от 4 до 15^оС, не иметь неприятного вкуса и запаха, не содержать болезнетворных бактерий и солей тяжелых металлов. Сухой остаток в воде не должен превышать 1г/л. Общая жесткость должна быть менее 7мг-экв/л. Совершенно не допускается  в питьевой воде присутствие аммиака и азотистой кислоты, указывающих на фекальную загрязненность. Питьевая вода может содержать не более 0,1 мг/л свинца, 0,05 мг/л мышьяка, 1,5 мг/л фтора, 3 мг/л меди, 5мг/л цинка, 1мг/л железа, 0.6 мг/л урана, 0.005 мг/л ртути.

Агрессивное воздействие воды на бетон - обусловлено капиллярно-пористой структурой. Проникающая в бетонные сооружения снизу грунтовая вода содержит примеси солей: хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов. Кристаллизуясь и гидратируясь в порах, соли многократно увеличиваются в объеме, что ведет в итоге к деструкции материала.

Грунтовые воды, мигрируя по капиллярам стен, могут  вымывать водорастворимые соли из бетона, содержащего хлориды и сульфаты уже в исходном сырье. Это приводит к дальнейшему разветвлению капиллярно-пористой сети и преждевременному разрушению.

Вода проникает  и сверху, со стороны атмосферных  осадков. Это воздействие помимо механических разрушений, связанных  с процессами замораживания-размораживания, имеет еще и химические последствия. Дождевые потоки захватывают из атмосферы  большое количество газообразных производственных выбросов, таких как оксиды углерода, серы, азота и фосфора, таких как аммиак, хлор и хлористый водород. Эти газы, растворяясь частично в воде, превращают дождь в кислотный раствор, разрушающе действующий на бетон.

Агрессивное воздействие воды к металлам - обусловлено обработкой воды хлором или процессами коагуляции и флокуляции, происходящими в воде непосредственно на станции водоподготовки. Агрессивность может быть обусловлена содержанием в воде кислорода, хлора, карбонатов и бикарбонатов. Агрессивность увеличивается при возрастании уровня кислотности и жесткости и уменьшается при повышении температуры. Для любого металла есть некоторая критическая относительная влажность, ниже которой он не подвергается атмосферной коррозии. Для железа, меди, никеля, цинка она составляет 50-70%. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящимися в контактирующей с ними воде. Пример (кислородная коррозия железа в воде).

8. Охарактеризуйте инженерно-геологические изыскания. Опишите методы инженерно-геологических исследований (табл. 8).

Инженерно-геологические  изыскания – обеспечивающие комплексное изучение геологических условий района (площадки, участки, трассы) предполагаемого места строительства, включая рельеф, сейсмотектонические, геоморфологические и гидрогеологические процессы, состав, состояние и свойства грунтов, геологическое строение необходимы для составления прогноза возможных изменений геологических условий при взаимодействия данных объектов с окружающей средой. Изыскательские услуги требуются также для получения материалов, для обоснования проектной подготовки строительства. В том числе мероприятий инженерной защиты объекта строительства и охраны окружающей среды.

     Инженерно-геологическая  съёмка комплексный метод получения информации о наборе компонентов инженерно-геологических условий некоторой территории путем наблюдений, описания свойств геологической среды и дешифрирования АКФМ, дополненных другими методами (горно-буровыми, геофизическими, опробованием). Территорией съемки может быть район предполагаемого хозяйственного освоения; вариант трассы линейного сооружения; вариант строительной площадки, реже — выбранная строительная площадка.

Масштаб инженерно-геологической  съёмки определяется детальностью инженерно-геологических  исследований и колеблется от 1:200000 до 1:10000 и крупнее. Основой для  проведения съёмки служит геологическая  карта данной территории.

Инженерно-геологические  карты  составляют в соответствии с особенностями инженерно-геологических условий строительства конкретных объектов или нескольких однородных их видов. Они содержат оценку этих условий для определенной территории и дают прогноз инженерно-геологических процессов и явлений. На инженерно-геологической карте показывают: буквенными индексами – генетические типы и возраст отложений; штриховкой – распространение различных горных пород; цифровой дробью – сведения по подземным водам; символами – проявления геологических процессов; условными знаками – границы инженерно-геологических участков.

Инженерно-геологические  разведочные работы ведутся с целью получения образцов залегающих под поверхностью земли горных пород, установления мощности и порядка напластования их и определения горизонта подземных вод. В железнодорожном деле  разведочные работы производятся при геологических и гидрогеологических изысканиях заложением шурфов, буровых скважин или устройством разрезов.

Инженерно-геологический  разрез представляет собой чертеж, на котором изображены горные выработки (скважины, шурфы), выделены слои грунта, показана их мощность, нанесен ряд показателей их свойств, показан уровень грунтовых вод 
 
 
 
 
 
 

 
 

Для лабораторных исследований механических свойств грунтов отбирают пробы с нарушенной или ненарушенной (монолиты) структурой. Вид пробы зависит от целей исследования горной породы и ее состояния, а способ отбора – от типа разведочной выработки из которой отбирают пробу. При инженерно-геологических изысканиях применяют три метода отбора проб: точечный, бороздовой и валовый. Точечный метод заключается в том, что слой породы характеризуют одним или несколькими образцами относительно небольшого размера. При бороздовом методе по всему опробуемому пласту в крест его простирания делают борозды, из которых отбирают грунт для пробы. Валовый метод состоит в исследовании всего извлеченного из выработки грунта. Два последних метода обычно применяют при разведке строительных материалов

Механические свойства грунтов при инженерно-геологических изысканиях исследуют для следующих целей: