Инженерная геология и гидрогеология

       Крупные валуны могут переноситься ледником на многие километры, оставаясь при  этом целыми. На новом месте они  выглядят инородными телами, нередко  покоясь на других породах, и поэтому  называются эрратическими (буквально, неустойчивыми).

       У фронта (языка) ледника отложения  часто скапливаются и образуют грядовые, или конечные, морены. Они возникают  в зонах абляции — областях, где край ледника со временем тает. Таким образом конечные морены отмечают границы последнего, или самого дальнего продвижения льда.

       Продолговатые глинистые холмы называют друмлинами. Они сложены массами валунной глины, которым придаёт форму  и сглаживает проносящийся над ними лёд. Друмлины Северной Ирландии — одни из самых больших в мире: длина некоторых из них превышает 1,5 км при высоте 60 м.

       Под действием воды или ветров частицы  морены сортируются по размеру и  весу. В результате образуются отложения, сильно отличающиеся от валунной глины: они обычно имеют слоистую структуру  с чётко разделёнными пластами.

       Многие  сортированные отложения образованы потоками талой воды. Так, эскеры состоят  из узких гряд, нередко длиной несколько  сотен километров и высотой несколько  сотен метров. Их происхождение преимущественно  связано с под-, над- или внутриледниковыми  потоками, несущими отложения, которые  после таяния льда оседают на грунте.

       Эскеры сложены в основном сортированным галечником и гравием, нередко с вкраплениями песка и ила. Так как эскеры возвышаются над заболоченными равнинами, их часто используют при строительстве автострад и железных дорог.

       Камовые террасы (ещё один вид рельефа) образуются при прохождении потока в ложбине  между долинным ледником и стеной долины. После таяния ледника камовая  терраса остаётся на склоне холма, хотя иногда и сползает на дно долины.

       Строительные  свойства ледниковых отложений. Моренные (грубые, неоднородные, неслоистые обломочные материалы) и флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения являются надежным основанием для сооружений различного типа. Валунные суглинки и глины, испытавшие на себе давление мощных толщ льда, находятся в плотном состоянии и в ряде случаев даже переуплотнены. Пористость валунные суглинков не превышает 25-30%. На валунных суглинках и глинах здания и сооружения испытывают малую осадку. Эти грунты слабоводопроницаемы и часто служат водоупором для подземных вод.

       Такими  высокими прочностными свойствами обладают практически все разновидности отложений морен.

       Флювиогляциальные отложения со строительной точки  зрения хотя и уступают моренным глинистым  грунтам по прочности, но являются надежным основанием. Для этого успешно  используют различные песчано-гравелистые  и глинистые отложения озов и  зандров. Некоторое исключение составляют покровные суглинки и ленточные  глины. Покровные суглинки легко  размокают. Ленточные глины достаточно плотны, слабо водопроницаемы, но могут  в условиях насыщения водой быть текучими.

       Ледниковые  отложения успешно используют как  строительный материал (камень, пески, глины); пески озов, камов и зандров пригодны для возведения насыпей и для изготовления бетона. Валуны хороший строительный камень. Имеются примеры использования валунов для изготовления монолитных пьедесталов памятников.

       Задание 4.

       Описать форму разрывного нарушения – горст – и сопроводить описание схематическим рисунком.

       Как может влиять рассматриваемое нарушение  залегания горных пород на условия  строительства сооружения?

       Решение:

       Горст [нем. Horst – возвышенность, холм] – приподнятый участок земной коры, ограниченный тектоническими разрывами, по которым произошло значительное опускание смежных участков (сбросы) или подъём центральной части (взбросы) (Рисунок 1).

Рис. 1. Горст

       Наличие нарушений залегания горных пород (в нашем случае горст) усложняет  инженерно-геологические условия  строительных площадок – нарушается прочность грунтов оснований  сооружений, образуются зоны дробления, снижается прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, циркулируют подземные  воды.

       При крутом падении пластов, что мы наблюдаем в нашем случае, сооружение может располагаться одновременно на различных грунтах, что приводит к неравномерной сжимаемости слоев и деформации сооружений.

       Задание 5.

       Описать просадочные явления по следующей схеме:

       а) причины возникновения;

       б) характер их проявления;

       в) условия строительства в районах  их распространения;

       г) мероприятия по борьбе с ними.

       Решение:

       Просадочные явления – просадки, уплотнение грунта, находящегося под действием внешней нагрузки или только собственного веса. Происходит при искусственном замачивании (в лёссе и лёссовидных отложениях), оттаивании (термические просадки в мёрзлых грунтах), динамических воздействиях (вибрационные просадки). Величина проседания поверхности, вызванная просадкой грунтов, колеблется от долей см до 2 м. Просадки могут вызывать образование трещин на поверхности и в массиве грунта. Если фильтрация влаги в просадочных при замачивании грунтах происходит после окончания просадочных явлений, то возможна послепросадочная  деформация грунта за счёт выщелачивания из него водорастворимых соединений.

       Причины просадочных явлений (в лёссе и лёссовидных отложениях) - недоуплотнённое состояние грунта с теряющими прочность при замачивании связями частиц. При данной влажности грунта каждой величине давления отвечает определённая его пористость, уменьшающаяся с возрастанием давления. Междучастичные связи в грунте могут задержать его уплотнение, несмотря на увеличение (под влиянием веса новых отложений или построенных сооружений) давления, благодаря чему создаётся несоответствие пористости давлению – недоуплотнённое состояние. При снижении прочности связей частиц грунта (например, при замачивании лёсса в результате утечек из водопроводной сети или при повышении уровня грунтовых вод вблизи водохранилищ) возникают просадочные явления.

       Недоуплотнённое состояние лёсса и лёссовидных  отложений характерно для засушливых полупустынных или степных районов (Средняя Азия, Украина, Северный Кавказ, Китай, юг Центральной Европы, бассейн  Миссисипи). Термические просадочные явления могут протекать в зоне развития многолетнемёрзлых горных пород. Просадочные свойства лёсса и лёссовидных грунтов изучаются в компрессионных приборах, путём замачивания котлованов и др. способами. Отношение величины уплотнения грунта при замачивании к первоначальной высоте образца грунта называется относительной просадочностью (изменяется от 0 до 0,1 и больше). Просадочные явления возможны при возрастании влажности грунта до некоторой величины (начальная влажность просадки) и при давлении, превышающем некоторую величину (начальное давление просадки). 

       Строительство на лессовых просадочных  породах. В состоянии природной влажности и ненарушенной структуры лессовые породы являются достаточно устойчивым основанием. Однако если существует потенциальная возможность проявления просадки и это приводит к деформации зданий и сооружений, требуется осуществление различного рода мероприятий.

       В настоящее время применяют комплекс методов. Это связано с многообразием свойств лессовых грунтов. Ни один из методов не может считаться универсальным. Современные способы строительства на лессовых породах позволяют успешно противодействовать возникновению просадочных явлений. Наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2 – 3 различных мероприятий.

       Выбор мероприятий производят на основе технико-экономического анализа, в число факторов которого входят:

• тип просадочности;
• мощность просадочных пород и величина просадки;
• конструктивные особенности зданий и сооружений.

Все методы подразделяются на три группы:

1. водозащитные;
2. конструктивные;
3. устраняющие просадоные свойства пород.

       Водозащитные  мероприятия предусматривают планировку строительных площадок для отвода поверхностных  вод, гидроизоляцию поверхности  земли, предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство водонепроницаемых  полов, покрытий, отмосток и т.д.

       Конструктивные  мероприятия рассчитаны на приспособление объектов к возможным неравномерным  осадкам, повышение жесткости стен, прочности стыков, армирование зданий поясами, применение свайных, а также  уширенных фундаментов, передающих давление на грунт меньше, чем начальные просадочные явления. Маломощные просадочные грунты прорезаются глубокими фундаментами, в том числе свайными.

       Наибольшее  число методов связано с устранением  просадочных свойств. Их подразделяют на две группы:

1. улучшение пород с применением механических методов;
2. физико-химические способы улучшения.

       Механические  методы преобразуют породы либо с  поверхности, либо в глубине толщ поверхностное уплотнение производят трамбовкой, замачивание под своим  весом или весом сооружения. В  глубине толщ уплотнение производят с помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах, замачивание через скважины с  последующим взрывом под водой  и т.д. Находят применение также  песчаные и грунтовые подушки, грунтово-цементные  опоры.

       К физико-химическим способам относят: обжиг  грунтов через скважины, силикатизацию, пропитку цементными и глинистыми растворами, обработку различными солями, укрепление органическими веществами (битум, смолы и др.).

       Задание 6.

       По данным таблицы 6 и схемы 1 построить в изолиниях карту рельефа района и зеркала грунтовых вод (карту гидроизогипс). 

            .1   .2   .3   .4 

            .5   .6   .7   .8 

            .9   .10   .11   .12 

            .13   .14   .15   .16 

Схема 1. Расположение скважин 

       Расстояние  между скважинами в рядах и  между рядами-100м. Масштаб 1:2000.

       Сечение изолиний рельефа и поверхности  воды - 1м.

       Изогипсы  рельефа показать на карте красными, а гидроизогипсы - синими линиями.

       Таблица 6

       Исходные  данные