Приток грунтовой воды к водозаборам

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.7 «Минералы и их происхождение».

Ответ:

 Минерал – природное соединение, имеющее однородный химический состав с определенным внутренним строением и набором физических свойств. Иногда в земной коре минералы встречаются в виде самостоятельных скоплений, создавая ценные месторождения полезных ископаемых, но чаще входят в состав горных пород. Минералы определяют физико – механические свойства горных пород, поэтому представляют наибольший интерес для инженеров – строителей.

В земной коре содержится более 700 минералов и их разновидностей. Большинство из них встречаются редко и лишь немногим более 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах входят в состав тех или иных горных пород. Определенное внутреннее строение и присущие только ему внешние признаки обуславливаются условиями тех геологических процессов, в которых рождаются минералы. Каждый минерал может существовать в природе лишь в определенных термодинамических условиях. При изменении этих условий минеральное тело видоизменяется или разрушается.

Три основных процессов минералообразования:

- эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы – силикатного огненно – жидкого расплава. Таким образом образуются, например, кварц и различные силикаты.

- экзогенный процесс свойственен поверхности земной скоры. При этом процессе минералы формируются на суше и в море. В первом случае их создание связано с процессом выветривания эндогенных минералов, это глинистые, железистые соединения. Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов.

 - метаморфическийпроцесс. Под воздействием высоких температур и давлений. Минералы меняют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность и прочность.

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.8 «Магматические породы»

Ответ:

 Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые рождаются в земной коре. По своему происхождению горные породы делят на три типа:

-магматические;

-осадочные;

-метаморфические.

Магматическими горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы (силикатный состав) при ее остывании в недрах земли или на ее поверхности. В зависимости от условий, в которой происходит охлаждение и остывание магмы горные породы делят на интрузивные ( глубинные – гранит, диорит, диабаз, габбро) и эффузивные (излившиеся – липарит, порфирит, базальт).

Магма, поднимающаяся к земной поверхности, быстро остывает и в то же время происходит процесс интенсивной потери растворенных газов и паров. При таких условиях кристаллизации возникают породы с обилием аморфного стекла часто с большой пористостью (пемза, базальт). Глубинные породы образуются в условиях высокого давления, медленного и равномерного остывания. В этом случае происходит полная раскристаллизация магмы и образуются плотные, массивные, полнокристаллические породы типа гранита, габбро, которые залегают крупными массивами.

Строительные свойства магматических пород высокие. Это объясняется их минеральным составом и жесткими кристаллизационными связями в структурах. В следствие этого все магматические горные породы имеют высокую прочность, значительно превышающие нагрузки, известные и возможные в инженерно - строительной практике, не растворимые в воде и практически водонепроницаемые в сохранном виде.

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.9« Метаморфические породы».

Ответ:

Это породы, образующиеся в глубинах Земли из осадочных или магматических пород под влиянием высокой температуры, силы, действия газовых и водных растворов, являются вторичными породами. В целом под метаморфизмом горных пород понимают существенные изменения их минерального состава, структуры и текстуры с сохранением твердого состояния породы, без расплавления или растворения. Изменение минералов и горных пород вызывается воздействием основных факторов метаморфизма: температуры и давления с одновременным воздействием флюидов. Флюидами называют жидкие или газообразные компоненты магмы, или насыщенные газами растворы.

Метаморфические породы по внешнему виду и условиям залегания занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами. По минеральному составу они ближе к магматическим породам.

В процессе движения земной коры метаморфические породы могут быть выведены на дневную поверхность и служить объектом строительной деятельности человека. Они являются хорошим скальным основанием для зданий и сооружений и сырьем для строительных материалов.

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.10 «Осадочные горные породы»

Ответ:

Любая, находящаяся на земной поверхности порода подвергается выветриванию, в результате даже самые массивные, прочные магматические породы постепенно разрушаются, образуя обломки разных размеров и распадаясь до мельчайших частиц. Продукты разрушения переносятся ветром, водой, отлагаются, образуя рыхлые скопления или осадки. Накопление происходит на дне рек, морей, океанов и на поверхности суши. Из рыхлых скоплений формируются различные осадочные породы.

Процесс образования осадочных пород проходит 4 стадии:

1. Разрушение кристаллических и других пород, образование новых минералов, обломков пород, обломков минералов.

2. Перенос и отложение минерала – образование осадка.

3. Диагенез – превращение осадка в осадочную породу.

4. Катагенез – изменения осадочных пород.

При том, что осадочные породы составляют всего 5 % земной коры, земная поверхность на 75% своей площади покрыта именно этими породами, в связи с чем строительство производится в основном на осадочных породах.

Осадочные породы принято подразделять на три основные группы:

-обломочные;

-хемогенные;

-органогенные.

Породы обломочного происхождения состоят из продуктов механического разрушения магматических и метаморфических пород, а так же ранее образовавшихся осадочных пород (песчаников, известняков и др.) Обломочные породы по наличию структурных связей подразделяются на рыхлые скопления (щебень, песок) или сцементированные между собой обломки (конгломерат, песчаник), по размерам на грубые, песчаные, пылеватие и глинистые.

Хемогенные породы образуются в результате выпадения из водных растворов химических осадков.

Органогенные породы в результате накопления и преобразования остатков животного мира и растений. Отличаются пористостью, сжимаемостью, многие растворяются в воде.

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.11 «Классификация осадочных пород»

Ответ:

 Осадочные породы делятся на генетические типы. Генетический тип – это комплекс отложений, образовавшийся в определенном месте под влиянием одного агента переноса.

1.Элювий (e);

2.Делювий (d);

3.Аллювий (a);

4.Эоловое образование (эo);

5.Ледниковое образование ( f );

6.Озерное образование ( l )

Элювий – продукт выветривания горных пород, оставшихся на своем месте, он представлен обломочным материалом различной крупности, от больших глыб до глинистого тончайшего материала. Залегает главным образом на высоких частях рельефа, на водоразделах. Элювий на глубине постепенно переходит в коренные породы.

Делювий – материал перенесенный и отложенный временными водотоками в основании склонов и их подошвы (в понижениях , примыкающих к склонам – пролювий) –суглинок, супесь, щебень. Мощность отложений измеряется от долей метра, до 15 – 20 метров. В минералогическом отношении делювий связан с породами, расположенными выше по склону. Делювий более отсортированный материал, является хорошим надежным основанием для сооружений.

Пролювий – представляет собой комплекс рыхлых образований неоднородного состава особенно по вертикали.

Аллювий – материал, принесенный и отложенный рекой (галечник, гравий, пески). Подразделяется на русловой и пойменный.

Эоловые образования – материал. принесенный и отложенный ветром – песчаные отложения в виде дюн и бархан, а также лесс.

Ледниковые образования – материал принесенный и отложенный ледником, представлены плотным глинистым, суглинистым материалом, обломками горных пород и песками.

Озерные образования – материал, образовавшийся в озерах (тонкий песок, глина, суглинок, ил, супесь, торф).

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.12«Условия залегания осадочных пород».

Ответ:

 Главным признаком осадочных пород является слоистость, которая образуется в процессе периодического накопления осадков и представляет собой последовательное чередование различных горных пород в виде слоев. С – геологическое тело, имеющее более или менее выдержанный состав по простиранию. К элемента слоя относят плоскости напластования, из которых верхняя называется кровлей, нижняя подошвой. Расстояние между кровлей и подошвой называют мощностью слоя. Нормальными называют слои большой мощности и протяженности. Кровля у них параллельна подошве. Для линз характерно резкое падение мощности от центра к периферии на сравнительно небольшой площади. Слои, имеющие ограниченное распространение и небольшую мощность называются прослойками. Горные породы первоначально залегают горизонтально или почти горизонтально. Это положение сохраняется даже при колебательном движении земной коры. Тектонические движения нарушают их первоначальное залегание. Возникают дислокации. Дислокации разделяют на складчатые и разрывные. К складчатым относят моноклиналь, антиклиналь, синклиналь и флексура.

Моноклиналь – является самой простой формой нарушения первоначальности залегания пород и выражается в общем наклоне слоев по отношению к горизонту.

Антиклиналь – один сплошной перегиб слоев, обращенная своей вершиной вверх.

Синклиналь – один сплошной перегиб слоев, обращенный своей вершиной вниз.

Флексура – коленоподобная складка, образовавшаяся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности.

Разрывные дислокации возникают в результате интенсивных тектонических движений, которые приводят к разрыву сплошности пород и смещению разорванных частей слоев относительно друг друга. Смещение происходит по плоскости разрыва, которая проявляется в виде трещин. Наиболее благоприятным является горизонтальное залегание слоев.

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.13«Горная порода. Грунт».

Ответ:

   Любая горная порода – грунт,  залегающая на поверхности земной коры и использующаяся в строительстве или народном хозяйстве. Грунтв отличие от горных пород представляет собой многокомпонентную, многофазную систему.

Он состоит из трех фаз или частей:

- твердая составляющая – скелет грунта из минеральных компонентов;

- жидкая - вода, находящаяся в порах горных пород;

-газообразная – газ и воздух, находящиеся в порах горных пород.

Горные породы, особенно осадочные обладают пористостью. Поры могут быть заполнены воздухом либо другими газами, либо водой и другими жидкостями, либо и газами и жидкостью. Эти компоненты взаимодействуют между собой, а также и с твердым компонентом, они влияют на интенсивность сжатия грунтов, изменяют характер их деформаций, например упругая в сухом состоянии и пластичная деформация в водо насыщенном состоянии.

По определению академика Е.М. Сергеева под грунтом следует понимать любые горные породы и почвы, которые изучаются как много - компонентные системы, изменяющиеся во времени, с целью познания их как объекта инженерной деятельности человека. 

Газы в порах грунтов могут находиться: в свободном - микропорах, трещинах, пустотах; защемленном- в глинистых грунтах, в виде пузырьков в тонких порах; растворенном - в воде, заполняющей поры грунта; адсорбированном - на поверхности твердых частиц. Наличие в грунте защемленного или адсорбированного воздуха и газов ведет:

 а) к увеличению упругости дисперсного грунта, что повышает его прочность, уменьшает сжимаемость, понижает водопроницаемость;

б) к неравномерности замачивания, увлажнения и водонасыщения грунта в массиве;

в) к выщелачиванию и суффозионному выносу из грунта легкорастворимых солей, гипса, карбонатов и образованию карстовых пустот;

г) к возникновению химических реакций с образованием цементирующих растворов

Воздух и газы в заболоченных аллювиальных отложениях часто приводят к выделению из них газов типа метана, сероводорода.

Собственно капиллярная вода - формируется за счет поднятия воды вверх от уровня грунтовых вод, образуя капиллярную кайму. Мощность капиллярной каймы определяется высотой капиллярного поднятия Нк. В песках она равна в среднем 50 см, а в супесях и др. глинистых грунтах доходит до 2-3 м.

- органоминеральные

m- масса породы с естественной влажностью и сложением, г   

V- объем, занимаемый породой, см.куб }

Плотность частиц грунта- отношение массы сухого грунта, исключая массу воды его порах, к объему твердой части этого грунта. { изменяется для всех горных пород в пределах 2.61 до 2.75г/см.куб

                               p_s=(m-m_в ) /V_т ,

p_s- плотность частиц грунта, г/см.куб; кг/м.куб; т/м.куб; 

m_в- масса воды в порах грунта ,г

V_т-объем твердой части грунта, см}

Удельный вес грунта- характеризует отношение веса грунта, включая вес воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая поры. {может быть рассчитан

                               γ = pg  ,

γ- удельный вес грунта, н/м

 p- плотность грунта 

g-ускорение свободного падения равное 9.81 м/с }                      

Плотность скелета породы, или плотность сухого грунтаp_d, собой отношение массы минеральных частиц породы (твердой части грунта ) при естественной структуре, исключая массу воды в его порах, к занимаемому этой породой объему:

                        p_d= (m-m_в)/V  ,                                                                     V-объем, занимаемый породой, см .куб.                                                

p_d– плотность скелета породы (плотность сухого грунта), г/см.куб.; кг/см.куб.; т/м.куб

m-m_в=m₁- масса сухого грунта ,г                                                            

Плотность скелета породы – величина более постоянная по сравнению с плотностью породы  вычисляется по данным определений плотности и влажности по формуле :             р= p_d /1+ 0.01W ,

W- влажность породы ,%

р-плотность породы, г/см.куб;

 p_d- плотность скелета породы, г/см.куб

  Удельный вес частиц грунта характеризует отношение веса сухого грунта  к объему его твердой части   рассчитывается следующим образом:

                         γ _s = γ g

γ-удельный вес сухого грунта ,Н/м      

Пористость породы - отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры

                       { n=(V_n /V) 100

V_n- объем пор в породе ,см.куб.

 V - объем породы, см.куб}

 Пористость можно выразить через значение плотности грунта:

      n=( (p_s – p_d) / p_s ) 100                 n=(1- p_d / p_s ) 100

D- дефицит водонасыщения это разность между полной влагоемкостью и естественной влажностью.

    Водопроницаемость - способность грунтов пропускать через себя гравитационную воду через поры (рыхлые и глинистые грунты) и трещины (скальных грунтов). Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации – это скорость движения подземных вод при гидравлическом градиенте равном единице (см/сек, м/ч, м/сут)

 По величине К_ф породы делятся на:

              Водопроницаемые - К_фбольше 1 м/сут (галечники, гравий, песок, трещиноватые породы, закарстованные известняки, доломиты)

              Слабопроницаемые (полупроницаемые) - К_ф от 1- 0.001 м/сут (супеси, суглинки, лесс, торф)

               Непроницаемые (водоупорные) - К_ф менее 0.001 м/сут (глины, тяжелые суглинки, не трещиноватые массивные кристаллические и сцементированные осадочные породы.

тема 1: « Инженерная геология»

                          Вопрос 1.20 Водно  – физические свойства грунтов

                       Ответ:

 Водно  – физические свойства грунтов           

(пластичность, липкость, усадка, набухание, размокание )

Изменение влажности грунта с переходом ее через характерные границы ведет к изменению состояния грунта.

Пластичность, липкость, усадка, набухание, размокание – характерны для песчано-глинистых грунтов,

    Пластичность– способность глинистого грунта под действием внешних усилий менять свою форму без разрыва сплошности, данные свойства обуславливаются наличием пленочной воды. Минимальное значение влажности называют нижним пределом пластичности или границей раскатывания W_p , а максимальное – верхним пределом пластичности или границей текучести W_i . Нижним пределом пластичности называется такая влажность при которой грунт переходит из пластичного в полутвердое или твердое состояние. Верхним пределом пластичности называется такая влажность при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Разность между W_p и W_i называют числом пластичности I_p

h-начальная высота образца

E_sw     менее 0.04 грунт набухающий            

 h_н- высота после набухания

          0.04 до 0.08 слабонабухающий

          0.09 до 0.12 средненабухающим

           более 0.12  сильнонабухающим }

 

При строительстве на набухающих основаниях применяют мероприятия:

Водозащита вокруг зданий и сооружений для предотвращения проникновения в основания зданий атмосферных и технических вод;    Устранение свойств набухания в пределах всей толщи путем предпостроечного замачивания.

Устройство компенсирующих подушек под всем сооружением из слоя уплотненного грунта. (песка, суглинка, глины) , что позволяет уменьшать до допустимого предела величину давления набухания.

Размоканиеназывают способность глинистых грунтов в контакте со стоячей водой терять связанность и превращаться в рыхлую массу. Подвержены к быстрому размоканию лессы и лессовидные суглинки, пылеватые грунты.

 Плотные суглинки и четвертичные, а особенно древние глины, не размокающие в стоячей воде, разрушаются при длительном воздействии текучей воды, т.е. размываются. Размываемостьпород со слабыми структурными связями обуславливается сопротивлением их размоканию.

тема 1: « Инженерная геология»

 

Вопрос 1.21Происхождение подземных вод. Классификация.

Ответ:

 Воды, находящиеся в верхней части земной коры, называются подземными.

Гидрогеология – это наука, которая изучает происхождение, условия залегания, закономерности распространения и движения подземных вод в земной коре.

Для строителей подземные воды в одних случаях служат источником водоснабжения, а в других выступают как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложным является производство земляных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, траншеи.

 Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам, вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк, доломит) с образованием пустот. С наличием или отсутствием подземных вод связаны условия производства строительных работ и их стоимость.

    В настоящее время существуют три основных теории происхождения подземных вод: инфильтрационная,

                      конденсационная

                     и седиментационная.

    Инфильтрационная теория признается наиболее достоверной в отношении происхождения и формирования большинства пресных и некоторых типов минеральных вод. Суть этой теории заключается в том, что подземная вода формируется путем проникновения (инфильтрации) в глубь земли дождевых, талых и других поверхностных вод.

    Конденсационная теория объясняет возможность конденсации водяных паров воздуха в порах горных пород.

    Седиментационная теория объясняет происхождение подземных вод, залегающих в глубоко погруженных геологических структурах. Эти воды формировались в морских условиях одновременно с осадко-накоплением, подвергаясь значительным изменениям.

В результате исследований можно считать установленным, что основным видом питания подземных вод является инфильтрация атмосферных осадков.

Содержание и передвижение воды в горных породах возможно благодаря наличию в них различных пустот, соединяющихся между собой. В скальных породах вода располагается в трещинах, в рыхлых и глинистых породах – в порах.

Водоносными слоями обычно являются крупнообломочные породы и различные пески, редко– супеси и суглинки.

В роли водоупоров (водонепроницаемые слои) могут служить глины в твердом и полутвердом состояниях, суглинки твердые и породы скального характера.

По условиям залегания подземные воды делятся на три основных типа: верховодка, грунтовая вода имежпластовые воды. Помимо этих главных типов существует еще ряд своеобразных подземных вод, таких как трещинные, карстовые, минеральные и т.д.

Верховодка

Верховодка – это подземная вода, залегающая на небольшой глубине от поверхности земли и имеющая ограниченное пространственное распространение. Она располагается обычно над небольшим водоупором, имеющим локальное распространение.

 В роли водоупоров могут быть линзы (прослойки) глин, суглинков, залегающих в толще песка, а также прослой пород скального характера, например известняки и доломиты.

В некоторых случаях верховодка возникает при отсутствии водоупора, например в силу небольшой водопроводности суглинков. В этих случаях просачивание атмосферных осадков через них происходит медленно и в верхней части толщи суглинков скапливается верховодка.

 

Характерными признаками верховодки являются: 1. Небольшое пространственное распространение. 2. Небольшая водообильность. 3. Резкие колебания уровней воды и запасов в зависимости от метереологических факторов. 4. Легкая загрязняемость с поверхности земли.

Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Она может вызвать подтопление подземных частей зданий и сооружений. При инженерно-геологических изысканиях в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным.

Грунтовые воды

    Грунтовые воды – это воды первого от поверхности водоносного горизонта, которые залегают над выдержанным в пространстве водоупором.

 

Грунтовая вода 1-уровень грунтовых вод 2-мощность грунтовой воды 3-водоупор	Схема возникновения местного напора 1-грунтовая вода 2-линза глины 3-зеркало грунтовой воды	Грунтовый бассейн 2-грунтовый бассейн 3-водоупоры

Сверху грунтовые воды так же, как и верховодка, не перекрывается водоупором, поэтому их поверхность свободная, которая называется зеркалом. Зеркало грунтовых вод имеет обычно слабоволнистую поверхность, наклоненную с сторону ближайшего понижения в рельефе (речная долина, овраг и т.д.). В отдельных случаях их залегание имеет форму грунтовых бассейнов. В зависимости от уклона и водопроницаемости пород грунтовые воды с той или иной скоростью двигаются в сторону этих понижений, образуя грунтовый поток. Нередко в местах выхода грунтовых вод на поверхность земли образуются источники (родники), заболоченные территории.

В целом для грунтовых вод характерно нижеследующее.

1. Грунтовые воды имеют повсеместное распространение.

2. Область питания грунтовых вод совпадает с областью их распространения.

3. Грунтовые воды безнапорные.

4. Они обычно имеют гидравлические связи с поверхностными водами.

5. Режим грунтовых вод зависит от атмосферных факторов.

 

Грунтовые воды, залегающие неглубоко от поверхности земли, значительно осложняют условия строительства и эксплуатацию сооружения.

 

Межпластовые воды

Межпластовые воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными (артезианскими).

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных слоев в виде моноклиналей и синклиналей. Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных отметках, что и создает напор подземных вод. Для каждого артезианского горизонта принято различать: область питания, область разгрузки и область напора.

Область питания находится на возвышенных участках рельефа, где водовмещающие породы выходят на поверхность земли.

 Область разгрузки располагается в долинах крупных рек, на побережьях озер, морей, т.е. на наиболее низких абсолютных отметках.

 Между областью питания и областью разгрузки находится область напора.

При вскрытии водоносных горизонтов буровыми скважинами артезианские воды под напором поднимаются выше кровли водоносного пласта и при определенных условиях могут изливаться на поверхность земли.

 Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем.

Межпластовая вода 2-первый водоупор 3-межпластовая вода 4-второй водоупор	Артезианская вода при моноклинальном залегании 1-водоупоры 2-водоносный слой 3-область питания 4-буровая скважина 5-пьезометрический уровень	Артезианский бассейн при синклинальном залегании 1-водоупоры 2-водоносный слой 3-буровые скважины 4-область питания 5- пьезометрический уровень

тема 1: « Инженерная геология»

 

Вопрос 1.22 А) Химический состав подземных вод.

      Б) Режим подземных вод.

                                               В) Основные законы движения подземных вод.

           Ответ:

А)Суммарное содержание растворенных в воде веществ называется химическим составом воды.Растворенные в воде газы придают воде определенный вкус и свойства. Количество и тип газов обуславливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Подземные воды у поверхности земли нередко бывают загрязнены органическими примесями, такая вода имеет неприятный вкус и опасна для здоровья людей.

    Из солей в подземных водах наибольшее распространение имеют хлориды, сульфаты и карбонаты. По общему содержанию растворенных солей подземные воды разделяют на пресные (до 1 г/л),солоноватые (от 1 до 10г/л), соленые (10-50г/л) и рассолы (более 50г/л).

Жесткость воды обуславливается количеством растворенных в воде солей кальцияимагния. Жесткость принято выражать количеством миллиграмм-эквивалентов кальцияимагния, 1 мг-экв жесткости соответствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг иона кальция или 12,6 мг иона магния.

 По жесткости воду разделяют на мягкую (менее 3 мг-экв), средней жесткости (3-6 мг-экв), жесткую (6-9 мг-экв) и очень жесткую (более 9 мг-экв).

Наилучшим качеством обладает вода с жесткостью не более 7 мг-экв.

Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии растворенных солей на строительные материалы, в частности на бетон и металл. Агрессивное действие воды на бетон проявляется в растворенииосновного компонента портландцемента карбоната кальция, в результате чего бетон крошится и вспучивается.

По отношению к бетону различают следующие виды агрессивности подземных вод:

а) общекислотная – оценивается величиной рH (водородный показатель), в песках вода считается агрессивной, если рHменьше7, а в глинах –меньше5;

б) сульфатная – определяется по содержанию иона SO₄^2-, при содержании SO₄^2- в количестве более 200 мг/л вода становится агрессивной;

в) магнезиальная – устанавливается по содержанию иона Mg²⁺;

г) карбонатная – связанная с воздействием на бетоны агрессивной углекислоты, этот вид агрессивности возможен только в песчаных породах.

Б) Режим подземных вод.

    С течением времени происходят изменения положения уровня и характера поверхности грунтовых вод, их температуры ихимическогосостава. Совокупность этих изменений носит название режима подземных вод. Его изучение является важной задачей, так как изменение подземных вод существенно сказывается на условиях строительства иэксплуатации сооружений и должно учитываться при проектировании. Главными причинами колебания уровня подземных вод являются:

1. метеорологические факторы,

2. гидрогеологические условия,

3. колебания земной коры,

4.строительная деятельность человека

 

Главнейшими метеорологическими факторами являются: количество атмосферных осадков, интенсивность испарения воды и величина атмосферного давления. Эти факторы вызывают сезонныеигодовые (многолетние) колебания уровня.

Гидрогеологические условия проявляются в виде влияния на грунтовые воды рек и водохранилищ: паводки на реках вызывают временный подъем уровней грунтовых вод, устройство водохранилищ приводит к постоянному поднятию уровней рек и соответственно грунтовых вод.

Колебания земной коры выражаются в опусканииилиподнятии отдельных участков суши. При этом процесс поднятия может приводить к снижению уровня грунтовых вод, а при опускании происходит обратный процесс.

Строительная деятельность в наше время существенно сказывается на положении уровней подземных вод. Водохранилища, пруды, системы орошения, судоходные каналы и многие другие сооружения интенсивно повышают уровни грунтовых вод, приводят к формированию верховодок.

При проектировании такого типа сооружений необходимо предусматривать возможное влияниена ранеепостроенныесооружения.

Резкие колебания уровня грунтовых вод вызывают различные откачки из колодцев, скважин, шахт, общая застройка территории, утечка воды из водонесущих коммуникаций и др.

Изменение химического состава подземных вод заключается в «разбавлении» их во время усиленного пополнения запасов слабоминерализованными поверхностными водами, производственной деятельностью человека и др., т.е. происходит уменьшение количественного содержания отдельных компонентов химического состава.

            В) Основные законы движения подземных вод.

        

Различают два вида движения воды: ламинарное и турбулентное.

В первом случае отдельные струи воды движутся параллельно и с небольшой скоростью, образуя сплошной поток.

Во втором случае движение воды характеризуется большими скоростями и вихревым перемещением струек воды, вызывающие разрыв сплошности потока.

При наличии в породах крупных пустот и трещин движение воды происходит с большими скоростями и имеет турбулентный характер, но наблюдается это довольно редко.

В природных условиях, как правило, движение грунтового потока в водоносных породах (пески, галечники, супеси) имеет ламинарный характер и подчиняется линейному закону фильтрации.

    Современная теория движения подземных вод основывается на применении закона Дарси, который выражается формулой:

Q=K·F·I,

Где Q– расход воды или количество фильтрующейся воды, м³/сут;

K – коэффициент фильтрации, м/сут; F– площадь поперечного сечения, м²;

 I –напорный градиент или гидравлический уклон, показывающий величину падения напора на единицу длины пути фильтрации.

    Разделив обе части уравнения на площадь F получим формулу скорости фильтрации:

V=Q/F=K·I

        

Таким образом, скорость фильтрации прямо пропорционально коэффициенту фильтрации и напорному градиенту.

Если градиент напора равен единице, получим V=K.

Из этого следует, что коэффициент фильтрации численно равен скорости фильтрации при уклоне равном единице и выражается в м/сут.

 Коэффициент фильтрацииК – основной показатель водопроницаемости пород. По величине коэффициента фильтрации породы можно подразделять породы:

 

1. Хорошо проницаемые: галечники, закарстованные породы -К>100м/сут.

 

2. Водопроницаемые: крупно-зернистые пески, трещиноватые породы  
К=40-100м/сут; пески разнозернистые -К=15-20м/сут; пески среднезернистые - К=10-15м/сут.

 

3. Слабоводопроницаемые: мелкозернистые пески, супеси, суглинки - К=0,1-10м/сут.

 

4. Весьма слабопроницаемые - К=0,001-0,1м/сут и менее.

 

Для получения более достоверного значения коэффициента фильтрации существует три метода: расчетный, лабораторный иполевойметоды.

Расчетным путем коэффициент фильтрации определяется главным образом для песков и крупнообломочных пород. Наиболее простой формулой является:

К_Ф=1500d₁₀², м/сут. (d₁₀ – диаметр частиц, меньше которых в песке содержится 10% от общего веса).

Лабораторные методы дают достаточно достоверные результаты.

( В цилиндрический сосуд помещают испытываемую породу, через нее фильтруют воду под определенным напором и измеряют расход фильтрующейся воды, время и гидравлический градиент).

Полевые методы позволяют определять коэффициент фильтрации в условиях строительных площадок.

 (Это обеспечивает более достоверные результаты, так как не нарушается структура и текстура пород и условия их залегания. Испытания производятся методом откачки или методом налива в шурфы.)

Приток грунтовой воды к водозаборам.

Часто при производстве работ по устройству фундаментов зданий и сооружений, особенно глубоких фундаментов, вследствие высокого залегания уровня грунтовых вод применяются мероприятия по временному снижению уровня подземных вод. Основным методом снижения УГВ является откачка воды из скважин, котлованов, колодцев, траншей и др.

При откачке воды происходит воронкообразное понижение уровня, образуется воронка депрессии, имеющая в плане форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается кривыми депрессии, кривизна которых возрастает по мере приближения к точке откачки.

Радиус воронки депрессии называется радиусом влияния. Для определения R используют различные расчетные формулы. Часто используется формула Кусакина:

S – понижение уровня при откачке по центру воронки;

H – мощность грунтовой воды;

К_Ф – коэффициент фильтрации.

Точное значение R устанавливают замером уровней в скважинах.

Размер депрессионной воронки, а, следовательно, и R, а также крутизна кривых депрессией зависит от гранулометрического состава и размера пор грунтов.

 Хорошо проницаемые гравий и песок характеризуются широкими воронками с большим радиусом влияния, для малопроницаемых суглинков свойственны более узкие воронки. Наибольшие значения R для некоторых грунтов: для гравия – до 1000м, песка крупнозернистого – 400-600м, песка мелкозернистого – 100-200м, суглинка – 30-50м.

 

1) Колодцы и траншеи для откачки воды, дно которых достигают водоупоров, называют совершенными

 

 

 

 

        

 

 

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.23  Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-2011
"Грунты. Классификация"

       Ответ:

 Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-2011
"Грунты. Классификация"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 июля 2012 г. N 190-ст)

 

Soils. Classification

 

Дата введения - 1 января 2013 г.

Взамен ГОСТ 25100-95

ГАРАНТ:

Настоящий ГОСТ был включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований

Технического регламента о безопасности зданий и сооружений-(технический закон РФ)

Классификация

Грунты подразделяют на следующие классы: скальные, дисперсные,мерзлые ( таблицы 1,2,3).

 

В настоящем стандарте приведена классификация скальных грунтов как по результатам испытания образца, отобранного из массива, так и классификация для скального массива «в целом».

 

Настоящий стандарт содержит «сопоставление» классификации дисперсных грунтов с «международными» классификациями.

Учитывая различия в указанных выше классификациях в наименованиях грунтов и в методиках определения отдельных характеристик, в настоящем стандарте приведены:

- основные термины и их определения;

- наименования  дисперсных грунтов,

- методики определений гранулометрического состава дисперсных грунтов и их характеристик

Приведенное сопоставление классификаций грунтов даст возможность использовать международные классификации.

 

Область применения

 

Настоящий стандарт распространяется на все грунты, применяемые при производстве инженерных изысканий, проектировании и строительстве зданий и сооружений.

К наименованиям грунтов и их характеристикам, допускается вводить дополнительныенаименования и характеристики, для более детального подразделения грунтов с учетом природных условий района строительства, «что» не противоречит классификации настоящего стандарта….

В настоящем стандарте грунт рассматривается как однородная по составу, строению и свойствам часть грунтового массива.

 

Нормативные ссылки

 

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 25584-90 Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 28622-90 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

 

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты»…

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 антропогенный грунт (синоним - антропогенно-образованный): Образовавшийся естественно-историческим образом (культурные слои) или созданный человеком грунт, представленный отходами или продуктами его производственной и/или хозяйственной деятельности,

3.2 блок: Совокупность скальных грунтов, (тектонический блок, оползневой блок,..).

3.3

3.4 вещественный состав грунта: Химико-минеральный состав вещества твердых, жидких, газовых и биотических (живых) компонентов грунта.

3.5 водопроницаемость: Способность грунта фильтровать воду.

3.6 глинистый грунт: Связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, обладающий свойством пластичности .

3.7 гранулометрический состав грунта: % содержание первичных частиц различной крупности по фракциям грунта.

3.8 грунт: Любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как часть геологической среды.

3.9 дисперсный грунт: состоящий из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические или механические структурные связи.

3.13 криогенная текстура: Совокупность признаков сложения мерзлого грунта.

3.14 криогенные структурные связи грунта: Связи, возникающие в дисперсных и трещиноватых скальных грунтах результате цементирования льдом.

3.15 крупнообломочный грунт: Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером более 2 мм составляет более 50%.

3.17 липкость, прилипаемость (предел адгезионной прочности глинистых грунтов): Способность грунта прилипать.

3.18

3.19 мерзлый грунт: имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент.

3.20 минеральный грунт: состоящий из неорганических веществ.

3.22 набухающий грунт: Грунт, увеличивающий свой объем при замачивании водой.

3.23 несвязный грунт: Дисперсный грунт, обладающий механическими структурными связями и сыпучестью в сухом состоянии.

3.28 песчаный грунт (песок): Несвязный минеральный грунт с массой частиц размером 0,05-2 мм более 50%.

3.30.

3.31 почва: Поверхностный слой дисперсного грунта, состоящий из неорганического и органического веществ и обладающий плодородием.

 

3.32 промороженный грунт: Искусственно замороженный грунт.

3.33 просадочный грунт: при замачивании водой претерпевает вертикальную деформацию (просадку). 

3.34 пучинистый грунт: Дисперсный грунт, который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования льда.

3.37 связный грунт: Дисперсный грунт с физическими и физико-химическими структурными связями.

3.38 скальный грунт: Грунт, имеющий жесткие структурные связи кристаллизационного и/или цементационного типа.

3.39

3.44 техногенный грунт: Грунт, измененный, перемещенный или образованный в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека.

3.45

.

3.48 трещиноватость скального массива: строения скального массива, обусловленная наличием трещин разного происхождения.

 

 

Общие положения

 

4.1 Классификация грунтов включает в себя признаки по группам:

- класс - по природе структурных связей;

- тип  - по генезису;

- вид - по литологическому составу;

- разновидность - по количественным показателям состава, строения, состояния и свойств грунтов.

4.2

Классификация

 

5.1 Грунты подразделяют на следующие классы: скальные ( таблица 1), дисперсные ( таблица 2) и мерзлые ( таблиц 3).

Основные показатели свойств грунтов приведены в приложении А.

 

5.2 К классу скальных грунтов относят грунты, обладающие жесткими структурными связями (кристаллизационными и/или цементационными).

По генезису и вещественному составу в классе скальных грунтов выделяют соответственно: типы, виды, подвиды, их разновидности по количественным показателям вещественного состава, строения, состояния и свойств.

 

5.3 К классу дисперсных грунтов относят грунты, обладающие физическими, физико-химическими или механическими структурными связями.

Грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласснесвязных (сыпучих) грунтов, с физическими и физико-химическими структурными связями - в подкласс связных грунтов.

По генезису и вещественному составу в классе дисперсных грунтов выделяют соответственно типы и подтипы, виды и подвиды (таблица 2.) Разновидности дисперсных грунтов выделяют по количественным показателям их вещественного состава, строения, состояния и свойств ( раздел Б.2 приложения Б и раздел В.2 приложения В).

 

5.4 К классу мерзлых грунтов относят грунты, обладающие наряду со структурными связями немерзлых грунтов криогенными связями (за счет льда).

Грунты с криогенными, кристаллизационными и цементационными структурными связями выделяют в подклассскальных мерзлых грунтов;

 грунты с криогенными, физическими и физико-химическими структурными связями - в подкласс дисперсных мерзлых грунтов;

грунты только с криогенными связями - в подкласс ледяных грунтов.

По генезису и вещественному составу в классе мерзлых грунтов выделяют соответственно типы и подтипы, виды и подвиды (таблица 3). Разновидности природных мерзлых грунтов выделяют по количественным показателям их вещественного состава, строения, состояния и свойств ( раздел Б.3 приложения Б).

5.5 Сопоставление классификации дисперсных грунтов с международными классификациями, изложенными в [1] и [2], приведено в приложениях Д и Е.

 

 

А.1 Высота капиллярного поднятия , м, - наибольшая (равновесная) высота подъема воды по порам грунта, отсчитываемая от зеркала грунтовых вод (равная мощности капиллярной каймы).

А.2 Коэффициент водонасыщения , д.е.; определяют по формуле

 

,

 

где w - природная влажность грунта, д.е. (см. ГОСТ 5180);

е - коэффициент пористости, д.е.;

 - плотность частиц грунта,  (см. ГОСТ 5180);

 - плотность воды, принимаемая равной 1 .

А.6  Коэффициент пористости е, д.е.; определяют по формуле

 

,

 

где  - плотность частиц грунта,  (см. ГОСТ 5180);

 - плотность сухого грунта, .

А.10 Коэффициент фильтрации , см/с или м/сут, - скорость фильтрации воды через грунт при градиенте напора, равном единице, и линейном законе фильтрации (см. ГОСТ 25584).

А.11 Липкость (прилипаемость) - адгезионная прочность глинистых грунтов L, кПа, - усилие, необходимое для отрыва плоского штампа из заданного материала от грунта после их контакта в течение заданного времени при заданном давлении.

А.16 Плотность сухого грунта (скелета) , ; определяют по формуле

 

, (A.8)

 

где  - плотность грунта,  (см. ГОСТ 5180);

w - естественная влажность грунта, % (см. ГОСТ 5180).

А.18 Показатель текучести , д.е., - показатель состояния (консистенции) глинистых грунтов; определяют по формуле

 

, (A.9)

 

где w - естественная влажность грунта, % (см. ГОСТ 5180);

 - влажность на границе раскатывания, % (см. ГОСТ 5180);

 - число пластичности, %, (см. А.31).

А.20 Пористость грунта n, %; определяют по формуле

 

, (A.11)

 

где  - плотность частиц грунта,  (см. ГОСТ 5180);

 - плотность сухого грунта, .

 

, (A.12)

 

 - плотность частиц грунта,  (см. ГОСТ 5180);

 - плотность воды, принимаемая равной 1, .

где  - влажность на границе текучести, % (см. ГОСТ 5180);

 - влажность на границе раскатывания, % (см. ГОСТ 5180).

тема 1: « Инженерная геология»

Вопрос 1.24 Классификация грунтов по ГОСТ – 25100-95.

                                    Скальные грунты

          Ответ:

Скальные грунты-структуры с жесткими кристаллическими связями (гранит, известняк). Класс включает в себя две группы грунтов :

1) скальные, куда входит три подгруппы пород - магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные   

2) полускальные в виде двух подгруп- магматические излившиеся

и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление этого класса на типы основано на особенностях минерального состава, например,силикатного типа –гнейсы, граниты, карбонатного - мрамор, хемогенные известняки. Дальнейшее разделение грунтов на разновидности проводится по свойствам :

по прочности - гранит – очень прочный, вулканический туф - менее прочный;

по растворимости в воде – кварцит - очень водостойкий, известня- неводостойкий.

      

 

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1542; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

12345678910Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!