Инженерная классификация болот

Виды и характеристики болот

Болото - избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которых большую часть года застаивается вода. Болота делятся на верховые и низовые.

верховые - образуются при частом выпадении атмосферных осадков, образуются на водораздельных участках и пологих склонах. Образование верховых болот чаще всего происходит в еловых лесах, появляется мох и затем он перерастает в белый мох – сфагнум. Торфобразовательный процесс на верховом болоте приводит к изменению водного баланса поверхности слоев, к постепенной смене растительности на данном участке, что в свою очередь приводит к увеличению слоя торфа. Середина болота может возвышаться на 6-8 м.

низовые – образуются в результате зарастания водоемов (озера и медленно текущие реки). Зарастание происходит от берегов к середине, у берегов появляется болотная растительность. Отмирающие остатки растений поднимают дно водоема и приводят к образованию ила. Постепенно поверхность зарастает и образует плавующую массу – сплавину (состоит из корневищ, растений и мха).

Инженерная классификация болот

I тип – заполнены болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 метров без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта.

II тип – содержат в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который выдавливаться при некой интенсивности возведения насыпи высотой до 3 метров.

III тип – содержат в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 метров выдавливается независимо от интенсивности возведения насыпи.

3) Выбор плана трассы на заболоченной местности (основные требования)

Требования:

· Желательно обходить болото если это не будет со значительным удлинением трассы или ее извилистостью

· Пересечение болот по кратчайшему направлению, также в наиболее узком месте и в наименее глубоком, там где высокое значение дна болота.

· Пересечение болота перпендикулярно течению воды

· При пересечении сплавинных болот следует избегать места с крутыми склонами минер. Дна.

· При пересечении болот дорогами предпочтение отдают I типу болот

· Решение по выбору вариантов трассы основывается га технико-экономическим сравнении.

 

Конструктивные решения земляного полотна на дорогах (с полным выторфовыванием, частичное выторфовывание, без выторфовывания)

Конструкция з/п зависит от

· категории дороги

· типа болота

· капитальности д.о.

· глубины торфа

 

 

1. насыпь опирается на минеральное дно болото

· Это насыпь погруженная на минер. дно болота путем выдавливания слабого грунта в сторону

· Насыпи с полным удалением слабого грунта из под основания насыпи и замены его качественным грунтом

· Свайная Эстакада

 

2. Насыпи опирающ. на торфяную залежь с проведением мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого основания

· Это частичное выторфовывание слабого грунта

· з/п с вертикальными дренажами или дренажными прорезями

· глубинное уплотнение слабых грунтов грунтовыми сваями

· химическое укрепление слабых грунтов

 

3. З/п проложенное непосредственно по поверхности торфяной залежи

· плавающие массивные насыпи

· облегченные насыпи

· насыпи на деревянных настилах

· спец. облегченные конструкции

часть з/п, находящуюся на поверхности болота рекомендуется устраивать из дренирующих грунтов (коэф. фильтрац. не менее 2 м в сутки). Пылеватые грунты допускается использовать в надводной части насыпи, при соблюдении водно-теплового режима.

 

 

Конструкция з/п на слабых основаниях без выторфовывания

Применение плавающей насыпи ограничивается физико-механическими свойтсвами слабого грунта, типом д.о. и толщиной минерального слоя.

В данном случае выдавливание слабого грунта из под основания насыпи исключается.

 

 

Конструкция з/п на слабых основаниях с частичным выторфовыванием

Требования к насыпи на слабом основании, коэффициент безопасности

Требования к насыпи:

· устойчивость з/п

· стабильность основания (интенсивная часть осадки насыпи должна завершится до устройства покрытия), осадка насыпи не более 2 см в год при кап.д/о, и не более 5см в год при устройстве облегченных д/о, при таких условиях достигается 90% консолидации основания насыпи и такая конструкция будет считаться стабильной

· упругие колебания не должны превышать значений, установленных для данного типа покрытий

 

Эти три условия проверяются расчетами!

 

Коэффициент безопасности

Он определяется при расчете на устойчивость.

Коэф. Безопасности – это отношение безопасной нагрузки на основание к расчетной нагрузке на основание.

 

 

Данный коэф. Определяется для двух вариантов приложения нагрузки: быстрая схема (мгновенная) и медленная схема

Быстрая схема характеризуется мгновенной отсыпкой насыпи на нужную полную высоту с запасом на осадку (К_без^нач.)

Медленная схема – скорость передачи нагрузки соответствует скорости нарастания прочности основания (К_без^кон)

К без и нач. и кон. >= 1!

13) Оценка устойчивости з/п на болотах, фазы уплотнения грунта под насыпью, криваязависимости, условия устойчивости насыпи.

Устойчивость з/п обеспечивается при выполнении условия Кбез > 1.

Фазы уплотнения грунта под насыпью

1 фаза – В первой фазе происходит преимущественное сжатие грунта под телом насыпи

2 фаза – происход. Дальнейший уплотнения и возможность возникновения боковых сдвигов

3 фаза – резкая просадка грунта, которая вызывается выпиранием грунта из-под основания насыпи.

Устойчивость зем.полотна

Чтобы предположить как поведет себя слабое основание под телом насыпи необходимо провести расчет на наличие им отсутствия сдвигов. (это пиздец, я знаю, НО ТАК НАПИСАЛ РОЧЕВ)
τ_max< τ_сдвиг

τ_max – наибольший касательные напряжения под нагрузкой от насыпи

τ_сдвиг – сопротивление грунта сдвигу.

Схема расчета

1 – сопротивление грунта сдвигу на глубине Z.

C и γ – назанчаются в зависимости от влажности грунта и условий нагружения

2 – а – справедлива, если формула находится не по оси насыпи.

 

14) Процесс образования оврагов, элементы оврага, схема оврага в плане

Образование оврагов – результат водной эрозии.

Водная эрозия – процесс размыва почв и легко растворимых слоев. Эрозионные процессы начинаются на склонах крутизной от 2 градусов. Заметно увеличиваются при крутизне склона от 2 до 6 градусов. И существенно развиваются на склонах более 6 град.

Овраг развивается до тех пор, пока не достигнет неподдающихся размыву слоев или пока питающий его водосборный бассейн уменьшится до таких размеров, что размыв прекратится.

15) Стадии образования оврагов, продольный разрез оврага, его основные участки.

1 стадия – На крутом участке склона от действий стекающих потоков воды образуется рытвина (треугольного поп. Сечения). Дно рытвины параллельно пов-сти земли

2 стадия – Углубление рытвины, образуется вершина оврага высотой от 5 до 10 метров. Рытвина расширяется в поперечном сечении и становится трапецеидальной. К концу 2-ой стадии в нижней части оврага образуется плавный продольный профиль или транзитное русло в пределах которого размыв уравновешивается приносом грунта. В устье оврага где воды растекается образуется конус выноса.

3 стадия – происходит дальнейший рост оврага по направлению к водоразделу. Поперечное сечение оврага так же расширяется.

4 стадия – Завершающая. Затухание глубинной эрозии. Овраг перестает расти. Склона оврага принимают устойчивое очертание и зарастают травой. Овраг поросший растительностью называется балкой.

 

 

Виды и элементы зем.плотин

 

Элементы плотин	Виды плотин
тело зем. Плотины	· Однородная · Неоднородная · С экраном из негрунтовых материалов · С грунтовым ядром вертикальным или наклонным · С негрунтовой диафрагмой\ · С грунтовым экраном
Противофильтрационные устройства	· С зубом · С инъекционный завесой · Со стенкой шпнтом

 

Требования к поперечному профилю плотин

Для отсыпки з/п можно использовать практически любые местные грунты. Предпочтительнее грунты: глины, суглинки и супеси при тщательном уплотнении.

Песчаные грунты следует применять для однородных плотин или для плотин с центральной противофильтрационной призмой.

Если существует опасность фильтрации воды через основание плотины, то в данном случае устраивается противофильтрационный зуб.

Для создания грунтовых противофильтрационных устройств или насыпи у плотины следует применять слабо водопрониц. Грунты. При отсыпке плотины из песка в ряде случаев устраивается экран из глины, суглинка или торфа со степенью разгруженности 50%.

Если поверхностный слой в основании плотины водопроницаемый, то в теле плотины закладывают водонепроницаемое ядро из глинистых грунтов с коэф. Фильтрации не более 10^-4 см/сут. Водонепрониц. Ядро следует заглублять в подстилающий грунт. Минимальная ширина ядра по верху назнач. Взависимости от пр-ва работ, но не менее 0,8 м.

Так же в теле плотины можно предусм. Не грунтовые противофильтрац. Устройства из а/б;ж/б; полимерных материалов, либо инъекционную диафрагму из цем. Раствора.

Попперечный профиль плотины отличается от насыпи более пологими откосами, заложение откосов зависит от высоты насыпи и типов грунтов + на откосах предусмотрены устройство берм.

Бермы устраивают со стороны верхового откоса для создания необходимого упора, и со стороны низового откоса для обеспечения служебных проездов.

Для защиты верхового откоса предусматривают следующих виды укреплений. Верховой откос укрепляют монолитным бетоном, сборной ж/б плиты.

Низовой откос укр. Засев трав или слоем гравия или щебня толщиной не более 15 см.

 

Карст. Методы исследования.

Чтобы оценить степень и интенсивность образования карстов, а также выявить участки неблагоприятные для проектирования дорог, необходимо провести инж-геолог изыскания. Данные геологических изысканий представляют инфо об геологических напластованиях, мощности, составе, и степени трещиноватости водорастворимых парод. Так же собираются сведения о режиме грунтовых вод, о степени их агрессивности и об источниках питания. Основные задачи инж-геолог изысканий:

1. Установить предполагаемую степень опасности на будущие сооружения

2. Установить, как это влияет на экологическую обстановку в районе проектирования

3. Составление прогноза развития карста на период строительства и эксплуатации а/д

4. Выявить вероятность активизации КП в процессе эксплуатации а/д под влиянием техногенных воздействий

5. Выработка предполагаемых противокарстовых мероприятий

Для изучения карстовых процессов используются методы геофизической разведки:

· Электроразведка

· Сейсморазведка

· Гравиметрия

· Микромагнитная съёмка

При изыскании дорог наиболее часто используют электоразведку. Она заключается в:

o Электропрофилирование

o Вертикальное электрозондирование

o Межскважное сейсмческое просвечивание

Электроразведка заключается в измерении электрического сопротивления залегающих на глубине пород. Если на глубине имеется карстовая полость, то кривая сопротивления резко изменяется.

В местах фиксации карстовой полости бурят скважины и отбирают анализ парод для исследования. Для относительной безопасности проложения трассы а/д по закарстованной местности необходимо, чтобы поверхностный слой имел мощность не менее 8-10 метров.

 

Виды засоленных грунтов.

Засоленные грунты – которые содержат в верхней метровой толще более 0,3% по массе легко растворимых солей (хлористые, серно-кислые, углекислые соли Na, K, Mg.

Почвы, содержащие в поверхностных слоях до глубины 1-2м в свободном состоянии более 1% легко растворимых солей, называют солончаками. Они образуются в рез-те подтягивания к поверхности по капиллярам грунтовой воды, содержащей растворимые соли. В солончаках встречаются соли: NaCl, MgCl₂, NaNO₃, KSO₄.Количество таких солей в верхних слоях может достигать 15-25%.

По внешним признакам различают солончаки:

· Мокрые и корковые

Такие солончаки образуются на участках с высоким стоянием грунтовых вод. Мокрые солончаки относятся к слабым грунтам, поэтому могут вызывать осадки зем.полотна, а также выпирание грунта из-под основания насыпи.

· Пухлые солончаки

Рыхлый слой с кристаллами солей. Залегают под тонкой глинистой коркой.

· Такыровидные.

Это грунт содержащий соли хлоридов, сульфатов, а также гипс и такыровидные солончаки покрыты толстым глинистым слоем.

Засоленные грунты чаще всего располагаются в пониженных местах рельефа с близким уровнем стояния засоленных грунтовых вод.

Различают 4 основных вида соленакапливания в почвах:

· Сульфатно-содовое (характерно для лесостепи). Содержание солей в верхних горизонтах колеблется от 0,5 до 1%

· Хлоридно-сульфатное (характерно для степей). Соли 2-3%

· Сульфатно-хлоридное (полупустыни). Соли 5-8%

· Хлоридное (пустыни) соли более 8%

Формы песчаного рельефа.

Основная особенность песчаных пустынь – неустойчивый рельеф. Перемещение частиц песка зависит от скорости ветра, и от крупности частиц. Чем выше скорость ветра у поверхности земли, тем более крупные частицы он перемещает.

Характерные формы песчаного рельефа:

1) Барханы – одиночные или расположенные группами холмы высотой 3-5 м и шириной до 100м. в плане имеют вид лунного серпа. Наветренный склон бархана пологий, крутизна 1:3, 1:5. Подветренный имеет крутизну естественного заложения 1:1, 1:1,5.

Данная форма песчаного рельефа наиболее неустойчива и легко перемещается от ветра.

2) Барханные цепи. Образуются в районах, где господствуют ветра которые меняют своё направление 2 раза в год. Они расположены перпендикулярно направлению ветров, имеют ширину по верху 10-20м и в длину до 2км. Высотой до 15м.

3) Песчаные гряды. Образуются при сезонно меняющихся ветрах. Вытягиваются параллельно господствующему направлению ветров. Имеют длину 2-3км и расположены на расстоянии друг от друга 150-200м. песчаные гряды – конечная форма развития песчаного рельефа.

4) Бугристые пески. Закрепленные растительностью песчаные холмы неправильного геометрического очертания. Высотой 6-8м. Крутизна склонов приблизительно одинакова во всех направлениях.

На подвижность песков влияют:

1. Скорость ветра

2. Гранулометрический состав

3. Влажность и засоленность грунтов

4. Степень закрепления песчаной поверхности растительностью.

Если поверхность более чем на 35% покрыта растительностью, то такие пески считаются неподвижными и имеют стабильную форму рельефа.

Законы переноса песков.

Ветер обтекает неровности песчаного рельефа, это сопровождается образованием участков местного повышения скорости потока. Таким образом образуются зоны завихрения и затишья.

В зоне завихрения песок развеивается, а в зоне затихания откладывается. Песчинки переносятся по направлению ветра, поднимаются по склонам песчаных холмов и откладываются в зоне затишья. В результате чего песчаные холмы постоянно перемещаются, и такие пески называются подвижными.

Особенности горных районов

· Изыскание, проектирование и строительство горных дорог представляет значительные трудности из-за:

· сложного рельефа местности,

· крутых неустойчивых склонов,

· преодоление большой разности высот на малом расстоянии

· при строительстве горных дорог приходится разрабатывать большие объемы скальных грунтов. При этом приходится выполнять взрывные методы работ.

· Также из-за неустойчивости форм рельефа и напластования горных пород требуется устанавливать подпорные и огибающие стенки.

· При неблагоприятных условиях (оползни, камнепады) необходимо строительство сложных специальных сооружений, которые обеспечивают устойчивость земполотна.

· Необходимость направлять трассу по склонам приводит к большому её удлинению и удорожанию

· Влияние климатических факторов при проектировании дороги в горной местности:

1. в горных районах проявляется вертикальная зональность, а именно существенные различия климатических условий на разных высотах над уровнем моря.

2. температура воздуха в горах ниже чем в долинах. Понижение температуры на 0,5 градуса на 100м высоты. Также наблюдаются случаи обратного распределения температуры. В замкнутых долинах или низинах собирается более плотный холодный воздух (инверсия).

3. температура воздуха в горах также зависит от экспозиции склонов по сторонам света. Ю и ЮЗ склоны быстрее освобождаются от снега и просыхают. На северных склонах снег может сохраняться до середины лета.

4. количество осадков возрастает по мере возвышения 40-60мм на 100м высоты. интенсивность выпадения осадков резко возрастает в летний период.

5. с высотой понижается давление

6. на больших высотах 3000-4000м наблюдаются частые сильные ветра до 30м/с.

Дальше не обязательно.

Устойчивость горных склонов:

В горных районах почвенный покров имеет малую толщину. На крутых склонах коренные породы выходят на поверхность, либо покрыты сверху продуктами выветривания. Осадочные породы, сложены пластами, часто залегают в виде складок. Складка, обращенная выпуклостью вниз – синклинали, а верх – антиклинали. Пласты известняков и песчаников могут разделяться прослойками глины. При насыщении водой таких слоёв возможны деформации, такие как оползни и сдвиги.

Разновидность залегания пластов применяемо к дорогам:

1) горизонтальное залегание пластов

2) падение пластов в сторону склона

3) падение пластов внутрь склона

4) прислонное залегание более молодых парод.

При подрезании слоёв склона откосами выемок особенно опасны осадочные породы, в толще которых могут залегать прослойки глины. Изверженные породы более прочные и устойчивые в откосах, практически при любом направлении напластования слоёв. В поверхностных слоях изверженные породы чаще сего имеют трещиноватость, поэтому при проложении трассы а/д необходимо учитывать, что возможны процессы потери устойчивости в результате выветривания, а также тектонических движений.

Основные формы нарушения устойчивости склонов (и откосов):

1) осыпание со склонов продуктов выветривания

2) обвалы отдельных камней с образованием уступов в трещиноватых скалистых породах

3) сплыв поверхностных слоёв в результате переувлажнения

4) пластичное оползание склонов со скоростью несколько см в год

5) обрушение части грунтовой однородной толщи, при черезмерной крутизне откоса

6) смещение части грунта по подстилающим поверхностям в результате потери сцепления в зоне контакта

7) обрушение с образованием вертикальной трещины и боковым смещением отделившегося блока в результате выжимания слабых подстилающих слоёв

46. Особенности проектирования плана трассы в горных районах, характерные этапы.

По условиям проектирования различают характерные зоны горных районов:

1) предгорные районы

2) долины горных рек

3) горные склоны

4) водоразделы (или седловины)

Направление проложения горных дорог определяется расположением горных хребтов, которые являются водоразделами бассейнов больших рек. Переход дороги из одного речного бассейна в другой возможен только через понижение горных хребтов (седловин).

Ход проложения дороги(этапы): вначале по долине горной реки, затем вверх к её истокам, затем подъём по горным склонам к седловине, затем переход по перевальному участку в долину другой реки.

Тоннели на горных дорогах

Тоннели проект.в след. случаях:

1.При пересеч. коротких скальных выходов горных пород;

2.На высокогор. перевал. участках;

3.С целью сокращ. длины трассы вместо ее развития по склонам;

4. На дорогах I категории тоннели устраив. для 4х полосного движения.

Устр-во двухярусных тоннелей. Полосность на др. категориях дорог. Для 2ой категории 3 полож. движ. допуск. При проектир. плана предпочт. отдают прямолин. уч-кам. В случае необход.R кривых в плане для а/д тоннелей должны быть не менее 250м. 150м в исключит.случаях. Наибол.прод. уклон проект.линии допуск. сохранять в тоннеле при его длине менее 300м. Профиль тоннелей длиной до 300м проектир. односкат. При длине тоннеля более 300м – двухскат. Уклоны не менее 3% и не более 40%. При длине тоннелей до 500м допуск.увелич.прод. уклона до 60%. В тоннелях должен быть обеспечен водоотвод на подходах к тоннелю. ПЧ в тоннелях проектир. с ц/б монолит.покр-ем, либо с укрепл. а/б покр. Необходимо осущ. вентиляции внутри тоннеля естеств. или механич. способом. При длине тоннеля свыше 400м обяз. утр-во мех.вентиляции. Так же при длине тоннеля более 1000м необход. уст.громкоговор. Более 200м-загродительная сигнализация.телефон. связь предусматр. Служеб. (аварийные) проходы с каждой стороны шириной 0,5м.

Виды и характеристики болот

Болото - избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которых большую часть года застаивается вода. Болота делятся на верховые и низовые.

верховые - образуются при частом выпадении атмосферных осадков, образуются на водораздельных участках и пологих склонах. Образование верховых болот чаще всего происходит в еловых лесах, появляется мох и затем он перерастает в белый мох – сфагнум. Торфобразовательный процесс на верховом болоте приводит к изменению водного баланса поверхности слоев, к постепенной смене растительности на данном участке, что в свою очередь приводит к увеличению слоя торфа. Середина болота может возвышаться на 6-8 м.

низовые – образуются в результате зарастания водоемов (озера и медленно текущие реки). Зарастание происходит от берегов к середине, у берегов появляется болотная растительность. Отмирающие остатки растений поднимают дно водоема и приводят к образованию ила. Постепенно поверхность зарастает и образует плавующую массу – сплавину (состоит из корневищ, растений и мха).

Инженерная классификация болот

I тип – заполнены болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 метров без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта.

II тип – содержат в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который выдавливаться при некой интенсивности возведения насыпи высотой до 3 метров.

III тип – содержат в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 метров выдавливается независимо от интенсивности возведения насыпи.

3) Выбор плана трассы на заболоченной местности (основные требования)

Требования:

· Желательно обходить болото если это не будет со значительным удлинением трассы или ее извилистостью

· Пересечение болот по кратчайшему направлению, также в наиболее узком месте и в наименее глубоком, там где высокое значение дна болота.

· Пересечение болота перпендикулярно течению воды

· При пересечении сплавинных болот следует избегать места с крутыми склонами минер. Дна.

· При пересечении болот дорогами предпочтение отдают I типу болот

· Решение по выбору вариантов трассы основывается га технико-экономическим сравнении.