Жёсткость и агрессивность подземных вод

Жёсткость воды – свойство обусловленное содержанием ионов кальция и магния. Жёсткая вода даёт большую накипь, в сосудах.

Жёсткость выражается количеством миллиграмм эквивалент кальция и магния.

1 мг эквивалент – в 1 л воды содержатся 20,04 мг иона кальция или 12,6 магния.

       В других странах 1 мг эквивалент = 28°

По жёсткости воду различают:

· мягкую < 3 мг эквивалент

· средней жесткости 3 – 6 мг эквивалент

·  жесткую 6 – 9 мг эквивалент

· очень жесткую > 9 мг эквивалент

Наилучшим качеством вода обладает не < 7 мг эквивалент на 1 л.

Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии раствори­мых в воде солей на строительные материалы, особенно на портландцемент.

В строительных нормах оценивается степень агрессивности воды и учитывается ко­эффициент фильтрации грунтов. Это обусловлено различием скорости движения воды, чем выше, тем больше контакт с поверхностью бетона.

По отношению к бетону различают виды агрессивности:

1. Общекислотная оценивается величиной рН, в песках вода агрессивна, если рН < 7, в глинах рН < 5

2. Сульфатная содержание ионов SO₄ в количестве > 200 мг/ л вода агрес­сивна.

Агрессивность вод устанавливается при сравнении химических анализов воды с тре­бованием нормативов. После этого определяют меры борьбы с ней: специальных цементов, гидроизоляция, снижение уровня воды дренажными системами.

       Воздействие на металлы: это окисление металлической поверхности под действием кислорода, растворенного в воде.

Подземные воды обладают коррозионными свойствами при содержании в них углекислот органических и минеральных кислот, солей тяжёлых металлов, сероводо­рода, хлористых и других солей.

Повышение температуры подземной воды, электрические токи увеличивают коррозию.

Лекция 4. Грунты

Грунты – это горные породы, находящиеся в сфере действия инженерных сооружений. Грунтоведение изучает, в основном, нескальные грунты, такие как рыхлые и глинистые породы. Массивные (скальные) грунты достаточно прочные со строительной точки зрения. Рыхлые и глинистые грунты характеризуются отсутствием жестких связей между частицами и обладают непостоянными физико-механическими свойствами. Основой рыхлых грунтов являются твердые минеральные частицы, создающие каркас грунтов. Поры грунтов занимают газы и вода. Твердые частицы бывают органические и минеральные. Минеральные частицы состоят из первичных, которые перешли в состав грунта из материнской породы, и вторичных, образовавшихся уже после образования грунта. Первичные представляют собой обломки кварца, чешуйки слюды, вторичные – это глинистые минералы. Грунты, содержащие органические вещества называются торфом и гумусом.

Торф – полуразложившаяся масса растительных остатков.

Гумус – органо-минералогическое соединение, связанное с жизнедеятельностью микроорганизмов. Грунт характеризуется гранулометрическим составом. Это разделение частиц по крупности зерен. Крупность зерен определяет путем просеивания через сито определенного размера.

Грунты характеризуются следующими свойствами: удельным весом, пористостью. В грунте значительное место занимают поры, пустоты, трещины. Это связанно с условиями происхождения грунтов.

В зависимости от состава и строительных свойств грунты подразделяются на основные классы.

1) Скальные – магматические (гранит, диорит), метаморфические (гнейс, кварцит) и осадочные породы (известняк, песчаник).

2) Полускальные – трещиноватые, сильно выветренные скальные породы, а так же осадочные породы (гипс, мел).

3) Крупнообломочные – несцементированные породы из обломков кристаллических или сцементированных осадочных пород (щебень, гравий), содержащих более 50% (по весу) обломков размеров свыше 2 мм.

4) Песчаные – сыпучие в сухом состоянии грунты. не обладают свойствами пластичности и cодержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм.

5) Глинистые - связанные в сухом состоянии грунты, для которых число пластичности больше единицы (супеси, суглинки, глины).

6) Почвы – это особый вид горных пород, отличительной чертой которых является плодородие. Мощность почвенного покрова достигает десятки сантиметров, для черноземов 1…2 м.

7) Искусственные грунты – это грунты созданные в результате строительной и производственной деятельности человека, а так же грунты, свойства которых целенаправленно улучшены человеком. Они разделяются на насыпные и улучшенные.

8) Насыпные – представляют собой искусственные образования, созданные в строительных целях, являются следствием деятельности человека. Строительные насыпи создаются с заранее заданными свойствами.

 

Общая инженерно – геологическая классификация грунтов предоставлена в ГОСТ 25100-95, распространяется на все грунты и устанавливает их классификацию, обязательную к применению при производстве инженерно-геологических изысказаний.

Классификация грунтов включает 6 таксонометрических единиц по следующим группам признаков:

Класс – по характеру структурных связей.

Группа – по происхождению.

Подгруппа – по условиям образованию.

Тип – по петрографическому составу, гранулометрическому составу и степени его неоднород­ности числу пластичности.

Вид – по структуре, текстуре, составу цемента, плоскости сложения, относительному со­держанию и степени уплотнения от собственного веса.

Разновидность – по физическими, химическим свойствам и состоянию.

                                 Тип скальных грунтов

Устанавливается по их петрографическому составу на основании качественных характеристик.

Грунты различают по приделу прочности в водонасыщенном состоянии Rс, мПа:

· очень прочные ………….…………. более 120

· прочные……………………………...... 120-50

· средней прочные…………………… 50-15

· малопрочные…………………………. от 15 до 5

· пониженной прочности…………. от 5 до 3

· низкой прочности ………………..... от3 до 1

· весьма низкой прочности………. менее 1

                                             

                                              Нескальные грунты

Являются дисперсными, т.е. состоят из обломков различной крупности. Значительный диапазон размеров частиц, разнообразное соотношение компонентного состава, различная природа структурных связей и многообразие структурно – текстурных особенностей нескальных грунтов различного генезиса обуславливают исключительно широкий диапазон свойств этих грунтов, поверхность разнообразным геологическим процессам.

Важное значение имеет гранулометрический состав дисперсных грунтов, т.е. содержание в них частиц различных размеров.

Наименование фракций	Размер обломков, мм.
Валунная (глыбовая)	Более 200
Галечная (щебенистая)	10-200
Гравинистая (дресвяная)	2-10
Песчаная	0,05-2
Пылеватая	0,005-0,05
Глинистая	Менее 0,005

Лекция  5. Геоморфология, формы рельефа

Наука, занимающаяся изучением рельефа, его происхождением и развитием называется геоморфологией.

Основной задачей инженерной геоморфологии является изучение состояния динамического равновесия рельефа, выявление степени его устойчивости и прогнозирование изменений форм его в результате строительства. Такие прогнозы необходимы не только для выбора оптимального варианта размещения объекта, но и для гарантии его безаварийной службы.

Рельеф – это совокупность всех форм поверхности – возвышений, равнин и углублений. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными. Эти «неровности» на поверхности Земли весьма динамичны, находятся в состоянии непрерывного изменения и превращения. В процессе этих изменений уничтожаются старые и возникают новые формы рельефа. Все это происходит в результате воздействия на земную поверхность сил, возникающих при проявлении эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов на Земле.
По своему происхождению формы рельефа подразделяются в зависимости от преобладающего фактора – силы, вызвавшей образование данной формы. Прежде всего их делят на две большие группы:

– формы рельефа, обусловленные деятельностью эндогенных сил, т.е. тектоникой земной коры;

– формы рельефа, обусловленные деятельностью экзогенных сил на поверхности земли.

По происхождению все формы подразделяются на: тектонические, эрозионные и аккумулятивные.

Тектонические возникают в процессе движения земной коры, при этом образуется рельеф земли.

Эрозионные – связаны с разрушительной работой текучих вод и активно меняют свои очертания во времени.

Аккумулятивные формы – являются следствием накопления продуктов выветривания.

Формы рельефа на каждой территории встречаются в определенных сочетаниях, что придает им своеобразный облик. Рассмотрим три основных типа рельефа: равнинный, холмистый и горный.

Равнина – это тип рельефа, который отличается малыми колебаниями высот, не входящих за пределы 200 м. Подразделяются:

– по отношению к уровню моря - отрицательные (депрессии, впадины), лежащие ниже уровня моря; низменные, в пределах от 0 до 200 м над уровнем моря; возвышенные с отметками от 200 до 500 м; нагорные, имеющие отметки поверхности свыше 500 м;

– по общей форме поверхности – горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые;

– по глубине, степени и типу расчленения – плоские, нерасчлененные или слаборасчлененные, мелкорасчлененные, глубокорасчленные.

Холмистый рельеф представляют собой поверхность земли, на которой часто чередуются возвышенности (холмы) с высотами не более 200 м и понижения в виде ложбин и котловин. Холмистый рельеф нередко занимает большие площади и представляет собой переходный тип рельефа между равнинным и горным.

Горный рельеф представляет собой крупные с относительной высотой более 200 м возвышенности (горы, хребты) и понижения (долины, впадины, котловины). По происхождению горы принято делить на тектонические, вулканические и эрозионные.

 

Лекция 6. Инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания выполняются при проектировании различных зданий, сооружений и их комплексов. В необходимых случаях они могут быть продолжены в период строительства, эксплуатации, реконструкции и ликвидации объектов. В состав инженерных изысканий, помимо инженерно-геологических входят и другие виды изысканий:

Инженерно-геодезические – получение топографо-геодезических материалов, данные о рельефе местности.

Инженерно-гидрометеорологические – климатические условия, гидрологический режим рек.

Инженерно-экологические – оценка и прогноз современного экологического состояния.

Инженерно-геологические изыскания (ИГИ) – производственный процесс получения, накопления и обработки инженерно-геологической информации для обеспечения строительного проектирования исходными данными об инженерно-геологических условиях района.

Объем и содержание ИГИ в каждом конкретном случае зависит от:

- категории сложности инженерно-геологических условий района (простых, средней сложности и сложные);

- степени их изученности;

- стадий (этапов) проектирования;

- вида (назначения) сооружения и уровня его ответственности.

       Наиболее значительные объемы буровых, опытных и других видов работ выполняют при инженерно-геологических изысканиях для строительства зданий и сооружений повышенного уровня ответственности в сложных инженерно-геологических условиях.

       Основанием для производства инженерно-геологических изысканий является договор между Заказчиком и Исполнителем 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);

- проектную (в состав входят проект и рабочая документация для строительства сооружения).

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 и др.

При проведении инженерно-геологических изысканий на стадии проект перечень изысканий не меняется, но увеличивается детальность их проведения.

Инженерно-геологические изыскания начинают со сбора и обработки материалов изысканий и исследований прошлых лет. Важно располагать также данными о возможных деформациях зданий и сооружений и их причинах на исследуемой территории, существующих способах инженерной защиты, наличии грунтовых строительных материалов, источниках питьевого водоснабжения и др.

Все эти данные можно получить из инженерно-геологических отчетов, хранящихся в территориальных геологических фондах, техархивах трестов инженерно-геологических изысканий (ТИЗИС), проектных и строительных организаций, фондах городских и областных архитектурных управлений, и других источников.

Буровые и горнопроходческие работы являются важнейшей частью инженерно-геологических исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок выясняют геологическое строение и условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы грунтов, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.