трусики женские украина

На головну

 Інженерна геологія - Геологія

Контрольна робота

по Інженерної геології

Введення

Геологія - комплекс наук про склад, будову, історії розвитку Землі, рухах земної кори і розміщенні в надрах Землі корисних копалин. Основним об'єктом вивчення, виходячи з практичних завдань людини, є земна кора.

Особливий розвиток отримала така складова частина геології, як інженерна геологія - наука, що вивчає властивості гірських порід (ґрунтів), природні геологічні та техногенно - геологічні (інженерно-геологічні) процеси у верхніх горизонтах земної кори в зв'язку з будівельною діяльністю людини.

У сучасних умовах інженерна геологія вивчає геологічне середовище для цілей будівництва та для забезпечення її раціонального використання та охорони від несприятливих для людини процесів і явищ. Головна мета інженерної геології - вивчення природного геологічної обстановки місцевості до початку будівництва, а також прогноз тих змін, які відбудуться в геологічному середовищі, і в першу чергу в породах, в процесі будівництва та експлуатації споруд.

На перший план виступають завдання по оцінки гірських порід і їх масивів як середовища виробництва інженерних робіт і розміщення споруд.

У даній роботі висвітлені геологічні процеси і явища природного (природного) походження. А також розглянуті питання, пов'язані з діяльністю людини при здійсненні будівельних робіт.

1. Хімічний склад земної кори. Поняття про Кларк і їх величини для основних хімічних елементів. Причини зміни хімічного складу земної кори

Земна кора є найбільш добре вивченою твердою оболонкою Землі. Назва «кора» історично пов'язано з уявленням про твердій оболонці, що утворилася в результаті остигання поверхневих шарів розплавленого вогненно-рідкого речовини Землі, з якого вона складалася спочатку, як це уявлялося за раніше панував космогонічними гіпотезами.

Земля унікальна тим, що володіє корою двох типів: континентальної і океанічної. Маса земної кори дорівнює 2,8 х 1019тонн (з них 21% -океаніческая кора і 79% - континентальна). Кора становить 0,473% загальної маси Землі.

Земна кора утворена різними за складом і походженням гірськими породами. Проблемами хімічного складу земної кори, закономірностями його зміни в просторі і в часі займається наука - геохімія. За даними геохімії в земній корі встановлено 93 хімічних елементів. Більшість з них є складними тобто представлені сумішшю різних ізотопів. У земній корі відомо понад 360 ізотопів.

Вперше спробував оцінити середній хімічний склад земної кори в 1815 р англійський мінералог В. Філліпс на прикладі, правда, всього лише 10 елементів. Загалом, він правильно визначив кількісну послідовність поширеності їх і показав, що в неорганічної природи різко переважають кисень і оксиди кремнію, алюмінію і заліза, подібно до того як в живій природі «царює» четвірка елементів-органогенов: кисень, водень, вуглець і азот. То була епоха накопичення відомостей. Потім настав час узагальнень. Найбільш значущими дослідженнями були праці американського геохіміка Ф. Кларка. Він проаналізував дані по хімічному складу великої кількості мінералів і гірських порід: цих даних було більше 5000. У 1889 р Ф. Кларк опублікував першу зведену таблицю середнього хімічного складу земної кори. Це був лише початок. Через 20 років з'явився набагато більш капітальну працю, в якому Ф. Кларк узагальнив роботи майже 1000 дослідників. В цьому довіднику можна було знайти дані про склад гірських порід, ґрунтів і вод. Незабаром Ф Кларк за допомогою геолога Г. Вашингтона справив класичний розрахунок середнього вмісту хімічних елементів в умовному шарі земної кори товщиною 16 км. Отримані дані для найбільш поширених елементів q тих пір змінювалися в незначній мірі.

Середній вміст окремих елементів у земній корі називають кларками. Розрізняють кларки вагові (масові), атомні і об'ємні. Вагові кларки - це середні масові вмісту елементів, виражені у відсотках або в грамах на грам породи. Атомні кларки висловлюють процентні кількості числа атомів елементів. Об'ємні кларки показують, який обсяг у відсотках займає даний елемент.

У сумі ці числа дають близько 98%. Отже, на частку всіх інших елементів, що існують на Землі, припадає трохи більше 2%. Словом, геохімія констатує вкрай нерівномірний розподіл хімічних елементів в земній корі.

Аналіз кларкового змістів різних хімічних елементів дозволив встановити деякі закономірності їх поширеності в земній корі:

· Кларки окремих елементів змінюються від десятків відсотків до 10-8і нижче т. К. Поширеність хім. елементів в земній корі вкрай нерівномірна і характеризується великими контрастами.

· Поширеність хім. елементів пов'язана з їх становищем у періодичній системі. Як зазначав ще Д.І. Менделєєв, найбільш поширені елементи земної кори розташовуються на початку періодичної системи. Зі збільшенням порядкового номера поширеність елементів нерівномірно убуває. Таким чином, в земній корі явно переважають легкі елементи. А.Е. Фермсан для більш наочного зображення особливостей поширення хім. елементів побудував полулогарифмической графік (рис. 1)

Рис. 1. Логарифми кларков хімічних елементів: 1-парних; 2-непарних.

На графіку добре видно надлишкові і недостатні, або дефіцитні, хім. елементи, що дають відповідно піки вгору і вниз.

· З двох сусідніх елементів періодичної системи кларк парного елемента. як правило, вище кларка непарного. При цьому найбільш високими кларками володіють елементи, раз), різниці порядкових номерів яких дорівнюють або кратні 6, наприклад О (8), Si (14).

· Головними елементами - будівельниками літосфери є всього вісім хімічних елементів - О, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg. (Див. Таблицю 2). При цьому провідне місце серед них належить кисню, що становить майже половину маси літосфери і близько 92% її обсягу. Найбільш поширеними є елементи з найбільш стійкими ядрами атомів. Дефіцитність ж ряди елементів, навпаки, обумовлена ??малою стійкістю ядер їх атомів.

Також існують гіпотези, які пов'язують закономірності поширеності хім. елементів з особливостями утворення земної кори як частини Землі. Передбачається, що під час виникнення земної кори, існували такі енергетичні умови, які сприяли утворенню хім. елементів з енергією зв'язку в ядрі, відповідної найбільш поширеним хім. елементам. Таким чином, поширеність хім. елементів в земній корі в даний час визначається двома видами закономірностей: зумовленими властивостями ядер хім. елементів і пов'язаними з особливостями утворення земної кори як частини Землі. Особливості хімічного складу земної кори досить задовільно пояснюються механізмом її утворення. Найбільш обґрунтованої та експериментально і теоретично є гіпотеза про «зонному» виплавлення речовини земної кори з мантії, розроблена А.П. Виноградовим. В основу її експериментального обгрунтування покладено технологічний процес зонної плавки. Механізм цього процесу представлений на рис. 2.

Рис. 2. Моделювання процесу зонної плавки.

1-вихідна суміш; 2-розплав; 3-закристалізуватися речовина; 4-нагрівач

У трубку помістили суміш сполук, що володіють різною температурою плавлення. За допомогою нагрівача 4 розплаву вузьку зону внизу трубки і будемо переміщувати нагрівач вгору вздовж трубки. У міру руху нагрівача вся речовина трубки пройде стадії плавлення і подальшої кристалізації. Якщо таку операцію повторити неодноразово, то вихідна суміш розділитися: вгорі обособившаяся більш легкоплавкі з'єднання, внизу - більш тугоплавкі. Дані механізми мають місце при утворенні земної кори. При досягненні масою Землі деякої критичної величини відбулося утворення ядра. Під впливом енергії, що виділяється при розпаді радіоактивних елементів, а також за рахунок гравітаційного ущільнення, почалося розігрівання спочатку холодної Землі. Розплавлені маси під впливом конвекційних струмів переміщалися в радіальному напрямку до поверхні Землі, проплавляя при совем русі речовина мантії. Багаторазове повторення цього процесу зумовило закономірну диференціацію речовини, а саме-винесення з мантії щодо легкоплавких сполук (К2О, Na2O, SiO2, Al2O3), накопичення їх у верхній оболонці Землі, яку ми називаємо земною корою. Таким чином, за механізмом свого утворення земна кора є не що інше, як продукт диференціації мантії. Одночасно з виплавленням легкоплавких з'єднань з речовини мантії відбувалося виділення парів і газів. В результаті дегазації мантійного речовини утворилася основна маса газів і води, наявних на Землі. В даний час можна вважати встановленим, що єдиним джерелом парів води, при конденсації яких могли утворитися величезні маси Світового океану, була речовина мантії Землі.

Хімічний склад земної кори змінюється протягом геологічного часу, причому ця еволюція триває донині. Основними причинами зміни хімічного складу є:

· Процеси радіоактивного розпаду, що призводять до мимовільного перевищенню одних хімічно елементів в інші, більш стійкі в умовах земної кори.

· Надходження метеорної речовини у вигляді метеоритів і космічного пилу.

· Тривалі процеси диференціації речовини Землі, що призводять до міграції хімічних елементів з однієї геосфери в іншу.

2. Диз'юнктивні порушення залягання гірських порід

Диз'юнктивні порушення - розриви суцільності геологічних тіл. Загальний термін для тріщин, розривів, розломів. За походженням диз'юнктивні порушення діляться на нетектонічні, що виникають при скороченні обсягу породи, вивітрюванні, зсувах, падінні метеоритів; і тектонічні, що підрозділяються на розриви без зміщення (тріщини) і розриви зі зміщенням (скиди, взброси, зрушення, надвиги, шарьяжі і раздвіги). По відношенню до складчастим та іншим тектонічним структурам вони можуть бути крайовими або граничними, внутрішніми і наскрізними; по глибині прояви - приповерхневими або глибинними, розсікає земну кору і верхню мантію.

Розриви в гірських породах діляться на дві великі групи. До першої групи належать тріщини, що представляють собою розриви, переміщення по яких мають дуже незначну велічіну.Во другу групу об'єднуються розриви з помітними переміщеннями порід, роз'єднуваних розривами. Сукупність тріщин, розбивають ту чи іншу ділянку земної кори, називається трещиноватостью. За ступенем прояву тріщини можна розділити на три групи: відкриті, закриті і приховані.

Відкриті тріщини характеризуються чітко видимої порожниною. У закритих тріщинах розрив добре помітний неозброєним оком, але стінки тріщин виявляються зближеними до такої міри, що помітити порожнину щодо розриву невдається.

Приховані тріщини дуже тонкі і при звичайних спостереженнях не помітні, але їх легко виявити при розбиванні або фарбуванні гірських порід.

У геометричній класифікації тріщин в осадових і метаморфічних породах, що володіють чітко висловленої слоистостью або мають неясну слоистость, але чітку сланцеватую текстуру, виділяються (рис.3):

а) поперечні тріщини, січні в плані слоистость або сланцеватость по напрямку падіння. У розрізах поперечні тріщини можуть бути або вертикальними, або похилими;

б) поздовжні тріщини, паралельні лінії простягання, але січні слоистость або сланцеватость у вертикальних розрізах;

в) косі тріщини, січні слоистость або сланцеватость під кутом щодо простягання та напрямки падіння;

г) приголосні тріщини, орієнтовані паралельно шаруватості, або сланцеватості як в плані, так і в розрізах.

У масивних, а також у шаруватих і сланцеватості породах нерідко тріщини зручніше класифікувати по куту нахилу.

У таких випадках зазвичай виділяються наступні види тріщин: вертикальні (з кутами падіння від 80 до 90 °), круті (з кутами падіння 45 до 80 °), пологі (з кутами падіння 10 до 45 °), слабо нахилені і горизонтальні (з кутами падіння від 0 до 10 °).

У генетичній класифікації виділяються наступні типи та види тріщин:

Нетектонічні тріщини:

1. Первинні тріщини.

2. Тріщини вивітрювання.

3. Тріщини зсувів, обвалів і провалів.

4. Тріщини розширення порід при розвантаженні.

Тектонічні тріщини:

1. Тріщини відриву;

2. Тріщини відколу (сколювання);

3. Тріщини роздавлювання (сплющивания).

Освіта нетектонічні тріщин в гірських породах обумовлено змінами внутрішніх властивостей порід під впливом сил, що виявляються при екзогенних процесах на поверхні Землі або поблизу неї.

Первинні тріщини розвиваються в результаті прояву внутрішніх сил, що виникають в породах при їх всиханні, ущільненні, зміні обсягу і температури і фізико-хімічних перетвореннях.

Тріщини вивітрювання. При вивітрюванні порода втрачає свою монолітність. Руйнування її відбувається головним чином за рахунок розкриття і розширення існуючих раніше в ній тріщин і утворення нових - тріщин вивітрювання.

Тріщини зсувів, обвалів і провалів. В описувану групу об'єднані тріщини, досить різноманітні за походженням. Вони зазвичай часті і чітко виражені, але мають місцеве поширення.

Тріщини розширення порід при розвантаженні. Гірські породи в земній корі знаходяться в сильно стислому стані. Одна з основних сил, що діє повсюдно, викликається тяжкістю вищерозміщених товщі. При вивільненні порід від дії стискаючих сил, що відбувається біля поверхні Землі, в гірських виробках, в бортах річкових і ярів долин і при інших подібних умовах, породи починають видавлюватиметься у вільний простір. У виробках видавлюються бічні стінки, покрівля і грунт, що прагнуть заповнити всі її перетин; біля поверхні Землі розвиваються тріщини відшаровування; в бортах річкових долин і ярів з'являються характерні тріщини бокового відсічі.

Тектонічні тріщини з'являються в гірських породах під впливом тектонічних сил, що викликаються в земній корі ендогенними процесами.

Тектонічні тріщини в чому, відрізняються від тріщин нетектонічні. Відмінності виражаються насамперед у тому, що ці тріщини більш витримані як по простяганню, так і по падінню і орієнтовані за єдиним планом в різних за складом породах.

Тріщини відриву мають зазвичай лінзовидну (іноді S - подібну) форму. Тріщини відриву нерідко утворюють кулісообразно ряди. (Рис.4).

Вони утворюються в результаті розсовування (прочинення) стінок тріщин: прямого (тріщини відриву) або косого (тріщини розриву). Зазвичай тріщини виконані різними жильними мінералами (кварц, карбонати, рудні і ін.) І / або дайками магматичних порід.

Вісь алгебраїчно максимальних головних нормальних напружень (?1) в період формування тріщин відриву орієнтована в напрямку, нормальному (перпендикулярному) їх площинах.

Осі ?2і?3залегают в площині тріщини відриву: загалом (найпростішому) випадку вісь ?3залегает у напрямку простягання формується тріщини відриву, а вісь ?2- збігається з лінією її падіння (рис. 4). Тріщини відколу - по морфології прямолінійні або слабоізвілістое і характеризуються притертими (тісно стиснутими) краями і наявністю на площинах тріщин штрихів (борозен) ковзання. Останні свідчать про переміщення стінок тріщин відносно один одного. Тріщини зазвичай «порожні» (без виконання) і лише в місцях вигинів при переміщенні стінок тріщин можуть виникнути порожні (пізніше виконані жильними мінералами) невеликі за потужністю порожнини.

Звичайно одночасно формуються не менше 2 систем так званих сполучених в часі і просторі (синхронних) тріщин відколу. У кінематичному відношенні ці тріщини відносяться до категорії взбросов (взбросо-зрушень, зрушень та ін.). (Рис.4.).

Тріщини сплющивания - прямолінійні, тісно стислі, короткі, без виконання, на їхніх стінках відсутні штрихи ковзання, що свідчить про те, що переміщення по площинах тріщин сплющивания не відбувалися.

Вісь ?3всегда орієнтована строго перпендикулярно площинам тріщин сплющивания, вісь ?2- по їх простиранию, вісь ?1- у напрямку їх падіння (рис. 4). Класифікація розривів зі зміщеннями розроблена на підставі багаторічної практики геологів. Ці розриви діляться на шість основних груп: скиди, взброси, зрушення, раздвіги, надвиги і покриви.

Розриви кожної з груп мають відмітними морфологічними ознаками і утворюються при різних динамічних і кінематичних умовах. Тому дана класифікація є як морфологічної, так і генетичної. Скидами називаються порушення, в яких поверхня розриву нахилена в бік розташування опущених порід.

залягання геологічний дрен котлован

Класифікація скидів

 По куту нахилу змішувача По відношенню до простиранию порушених гірських порід По відношенню нахилів змішувача і порушених порід По напрямку руху крил (рис.5) По взаємному розташуванню По відношенню до часу утворення порушених розривами відкладень

 пологі скиди (з кутом нахилу до 30 0) поздовжні (загальне простягання змішувача збігається з простягання порушених порід) приголосні (нахил порід і змішувача направлений в одну і ту ж сторону) прямі (висячий крило переміщається вниз) паралельні (поверхні змішувачів в плані і розрізі паралельні) Конседіментаціонние (виникають і розвиваються одночасно з накопиченням опадів)

 круті (від 30 0 до 80 0) косі (змішувач орієнтований під кутом до простиранию порід) незгодні (породи і змішувач падають в протилежні строни) зворотні (лежаче крило переміщується вгору) радіальні (розходяться від однієї точки або від певної ділянки по радіусах) постседіментаціонние

 вертикальні (кут нахилу змішувача більше 80 0) поперечні (спрямовані хрестом простягання порід) шарнірні (крила повертаються в різні сторони) перисті (утворюють гілкуючу мережа)

Взбросамі називаються порушення, в яких поверхня розриву нахилена в бік розташування піднятих порід.

Класифікація взбросов

 По куту нахилу змішувача По відношенню до простиранию порушених порід За співвідношенням нахилу порід і змішувача (рис. 6) У напрямку переміщення крил По взаємному розташуванню в плані По відношенню до часу утворення

 пологі (з кутом нахилу змішувача до 30 0) поздовжні (простягання змішувача збігається з напрямком простягання поподя) соглание (нахил порід і змішувача направлений в одну і ту ж сторону) прямі (висячий крило переміщується вгору) ступінчасті Конседіментаціонние

 круті (від 30 0 до 80 0) косі (орієнтовані під кутом до простиранию порід) незгодні (порода і змішувач нахилені в протилежний. сторони) зворотні (лежаче крило переміщається вниз) радіальні постседіментаціонние

Групові скиди і взброси. Скиди і взброси розвиваються групами, які охоплюють значні території. Широко поширені системи зміщених блоків гірських порід, розділених скидами або взбросамі, званих грабенамі і горстами. Грабенамі називаються структури, утворені скидами або взбросамі, центральні частини яких опущені і складені на поверхні породами, болеемолодимі, ніж породи, оголюються в піднятих крайових частинах. Таким чином, грабени характеризуються зануренням їх центральних частин щодо периферичних уздовж ліній розривів (рис.7). Розрізняють прості і складні грабени. Прості грабени утворюються двома скидами або взбросамі; в складних грабенах бере участь велика кількість розривів.

Грабени планетарного розміру, утворені скидами, отримали назву Рифт, а грабени, в будові яких беруть участь взброси - рампи.

Горстами називаються структури, утворені скидами або взбросамі, центральні частини яких підняті і на поверхні складені більш древніми породами, ніж породи, оголені в їх крайових частинах (рис. 8).

Зрушеннями називаються розриви, зміщення по яких відбуваються в горизонтальному напрямку - по простяганню сместителя (рис. 9). У зрушеннях розрізняються крила, сместітель, кут нахилу сместителя і амплітуда зміщення.

По куту нахилу сместителя зрушення діляться на горизонтальні (кут нахилу від 0 до 10 °), пологі (кут нахилу від 10 до 45 °), круті (кут нахилу від 45 до 80 °), вертикальні (кут нахилу сместителя від 80 до 90 ° ).

По відношенню до простиранию порушених порід зрушення, так само як і скиди, можуть бути поздовжніми, косими, або діагональними, і поперечними. Розрізняють праві і ліві зрушення.

За пропозицією В. В. Білоусова, розриви, в яких переміщення крил відбувається перпендикулярно до поверхні відриву, називають розсовували. При розсуваючи збільшується зяяння між крилами розриву.

Розриви взбросового характеру, що виникають одночасно зі складчастістю, називаються надвігамі.

Тектонічними покривами, або шарьяжей, називаються великі надвиги, що характеризуються переміщеннями на кілометри і десятки кілометрів по пологим, горизонтальним і хвилястим поверхнях.

У покривах виділяються переміщені маси висячого крила, звані алохтонні, і залишився на місці лежаче крило - автохтон. Поверхня, по якій переміщається алохтонні, називають поверхнею волочіння.

Тектонічні покриви відносяться до числа найбільш складних структурних форм земної кори.

Тектонічні покриви (шарьяжі) - це великі структури перекриття, коли один геологічний комплекс порід лежить (залягає) на іншому зразок більш молодий товщі, але відділений від нього полого залягає розривним порушенням (рис. 10).

Породи, що залягають під покровом, називаються автохтонними (автохтоном).

Породи, що складають покриви (переміщені, шарьірованние), називаються алохтонні (алохтонні).

Поверхня, що розділяє авто- і алохтонні пластини, залягає полого, ділянками - горизонтально і зазвичай має складну форму.

Останци зруйнованих (зазнали денудации) після свого формування алохтонних пластин називаються Кліпп (рис. 10.)

Виходи порід автохтона серед алохтонних (наприклад, в долині річки, еродують тіло шарьяжей) називаються тектонічними вікнами (рис. 10.)

Типи тектонічних покривів.

Виділяють два типи покривів: 1) покриви течії і 2) покриви сколювання.

Перший тип покривів-шарьяжі, утворені складно дислокованими (зім'ятими в лежачі, перекинуті складки і розсічені розривами (відкладеннями. Вони складені потужними товщами пластичних (в період шарьяжеобразованія) порід: флішоідамі, серпентинітами та ін.

Другий тип покривів утворений порівняно слабо деформованими пластинами, складеними твердими, непластичними (в період формування) крихкими гірськими породами.

Потужність покривів досягає 3-4 км, пакетів покривів - 7-8 км.

3. Геологічна діяльність океанів, морів, озер

Вся сукупність водних просторів океанів і морів, що займають 361 млн. Км, або 70,8% поверхні Землі, називається Світовим океаном або океаносферой. Світовий океан включає чотири океану: Тихий, Індійський, Атлантичний, Північний Льодовитий, все окраїнні (Берингове, Охотське, Японське і ін.) І внутрішньоконтинентальні моря (Середземне, Чорне, Балтійське та ін.). Особливістю океаносфери є єдність і взаємозв'язок між окремими частинами - океанами і морями. Окраїнні моря, будучи відокремлені від океанів тільки окремими островами або підводними височинами, характеризуються відносно вільним водообміном з океанами. Внутрішньоконтинентальні моря, оточені материкової сушею, мають зв'язок з океанами через відносно вузькі протоки, що викликає зміни в динаміці, складі вод і в інших показниках. Море - це одна з головних геологічних сил, що перетворюють вигляд Землі. У морських басейнах, як зазвичай іменують, моря й океани, протікають складні процеси енергійного руйнування, переміщення продуктів руйнування, відкладення опадів і формування з них різних осадових гірських порід. Ці процеси найбільш інтенсивно проявляються в прибережній мілководній зоні (0-200м) - зоні шельфу, яка оздоблює сушу смугою різної ширини і являє собою підводне продовження континентів (рис. 11). Площа шельфу становить 7,6% площі морів і океанів.

Рис. 11 Поперечний розріз океану. I - зона шельфу, II - материковий схил, III - ложе океану, IV - глибоководні западини на дні.

На глибині від 200 до 2000 м розташовується материковий схил, від 2000 до 6000 м - океанічне ложе і більше 6000 м - глибоководні западини. На глибині понад 200 м хвилювання, що відбуваються на поверхні води, не позначаються на донних відкладах. Денне світло сюди не проникає. Ця глибина є межею поширення донних рослинних організмів.

У прибережній зоні морські опади (уламкові гірські породи) формуються як за рахунок продуктів руйнування берегів, так і за рахунок привноса матеріалу вітром і особливо річками. У морях живуть численні організми, що мають тверді скелети (раковини, панцирі), що складаються з СаСО3іSiO2nH2O, що дає органічні опади переходять у органічні гірські породи. Морська вода багата солями, тому серед морських відкладень велике місце займають відкладення хімічного походження.

Внаслідок вертикальних коливань земної кори моря переміщаються. В одних місцях берег відступає, і населені пункти помітно віддаляються від моря. В інші море наступає. Берег занурюється під воду, енергійно розмивається. У геології ці явища називаються - трансгресії (настання) і регресії (відступ) моря.

Інженерно-геологічні дослідження на морських берегах виконують або з метою освоєння морських прибережних територій, або для будівництва будівель і споруд на берегах.

Геологічна діяльність моря у вигляді руйнування гірських порід, берегів і дна називається - абразією. Процеси абразії знаходяться в прямій залежності від особливостей руху води, інтенсивності та напрямки дують вітрів і течій. Основну руйнівну роботу здійснюють: морський прибій і в меншій мірі різні течії.

Хвилі діють на берег постійно. Під силою удару морські береги руйнуються, утворюються уламки порід, які підхоплюються хвилями і «бомбардують» берега. Головне значення в цьому процесі має механічна сила, постійне ударне дію хвиль і уламків порід. Морські береги в результаті підмиву руйнуються від хвиль з різною швидкістю від сантиметрів до декількох метрів на рік. На швидкість підмиву впливає ряд факторів. Суттєве значення має характер напластовиванія (рис. 12). Так, найбільш швидко руйнуються береги, складені породами з пологим кутом падіння від моря, і менш швидко - з пологим ухилом падіння в бік моря. У цьому випадку хвилі ковзають по поверхні шарів, завдаючи їм незначні руйнування.

Рис. 12 Стійкість берега моря залежно від нашарування порід: а) - середня; б) - мінімальна; в) - максимальна; 1 - хвилі; 2 - положення шарів порід.

Руйнівна робота хвиль особливо значна у крутих, стрімчастих берегів, де глибина моря порівняно велика. В результаті абразії на берегах утворюються волнопрібойная тераси (рис. 13).

Рис. 13 Будова морського берега, тераси: 1 і 2 - надводні; 3 і 4 - підводні; 5 - пляжна.

В силу коливання рівня моря морські тераси можуть розташовуватися вище пляжу або перебувати під водою. Тераси вище пляжу показують підняття берега і відступ берегової лінії в бік моря (морські тераси). Підводні тераси свідчать про настання моря і опусканні берега нижче рівня води.

Крім механічного руйнування морська вода надає хімічний вплив. Вона розчиняє породи та будівельні матеріали. Значне руйнівний вплив роблять багато морські організми і рослини. Відому руйнівну роботу роблять морські течії - прибережні і донні, припливи і відливи. Однак, руйнівна робота течій в порівнянні з хвилями невелика. Найбільше значення течії мають в перенесенні продуктів руйнування. В підвішеному стані ними транспортуються розчинені речовини і піщано-глинисті частки. Більші частки і уламки порід переносяться в основному волочінням по дну.

При проектуванні будинків і споруд на берегах морів необхідно враховувати абразію, обвалення берегів і можливе виснаження пляжів. В силу транспортує дії води, в морях і океанах опади розподіляються досить закономірно. Так, біля берегів накопичується грубообломочного маса (галечники, гравій); в зоні шельфу - піски різної крупності; на материковому схилі переважає глинистий матеріал. У міру віддалення від берега до уламковим накопичень все більш домішується органічний матеріал (мули) і опади хімічного походження. Головна маса опадів відкладається в прибережній і мілководній частині моря. На материковому схилі і океанському ложі найбільше розвинені органогенні опади. Уламкові і хімічні опади мають підпорядковане значення. Відкладення, що утворилися в морському середовищі, широко поширені на суші, де вони займають величезні простори на континентах у вигляді відкладень великої потужності і різного літологічного складу (рис. 14).

Рис. 14 Осадова товщина морського походження, перекриті сучасними наносами; 1 - пісок; 2 - вапняк; 3 - піщаник; 4 - глини; 5 - сучасні наноси у вигляді суглинку.

Озера - замкнуті поглиблення, на поверхні Землі, заповнені водою і не мають безпосереднього зв'язку з морем. Озера займають 2% поверхні суші. Береги багатьох озер, особливо великих, досить щільно населені і широко використовуються для промислового і цивільного будівництва. Звідси зрозуміла вся важливість вивчення інженерно-геологічних умов районів озер. Озера мають різні походження. Серед них розрізняють:

- Тектонічні - в западинах тектонічного походження (Байкал, Ладозьке);

- Ерозійні - в котлованах розмиву;

- Карстові - в заповнених водою карстових воронках;

- Запрудниє - утворилися запруживания річок в результаті обвалів.

Озера подібно морям здійснюють геологічну роботу руйнівного і творчого характерів, тільки в менших масштабах.

Руйнівна робота озер проявляється в абразивної діяльності хвиль, наганяє вітром. Постійно дмуть в певних напрямках вітри викликають хвилі, які прибоєм підмивають берега. Так створюються озерні абразійні тераси, вироблені в корінних берегах, і акумулятивні, складені озерними опадами. Озерні тераси формуються в тісній залежності від зміни положення рівня озер. Великий вплив на положення рівня води в озерах надають тектонічні рухи земної кори, а останнім часом і виробнича діяльність людини. Творча робота озер полягає в утворенні відкладень. Озерні опади представлені великим комплексом різних накопичень уламкового, хімічного і органічного походження. Уздовж узбереж, де формуються пляжі, навіваються дюни. Озера відкладають в основному грубі уламки і різної крупності піски. Донна частина озер заповнюється глинистими опадами, пісками, мулами. На дні солоних озер самостійно або разом з механічними опадами отлагаются солі (хлориди, сульфати). В озерах формуються специфічні утворення, властиві тільки озерам, такі як сапропель, торф, особливі озерні мергелі. Найважливішою особливістю деяких мілководних озер є здатність в певних геологічних і фізико-географічних умов переходити в стадію боліт.

4. Приплив води в безнапірні вчинені дрени

Дрени - пристрої, що відбирають з меж водоносного горизонту воду. Можуть бути горизонтальними і вертикальними. Дрени досконалого типу перетинають водоносний горизонт повністю, досягаючи водоупора. Дрени недосконалого типу прорізають лише частина водоносного горизонту.

Приплив води кней відбувається по всій поверхні зіткнення стінок виробки з водоносним горизонтом. Якщо ж вироблення не доходить до водоупора, вона називається недосконалою за ступенем вскритіяводоносного горизонту. Найчастіше вироблення закріплюються від обвалення, цементуються свердловини обладнуються обсадними трубами, фільтрами і т. П. Природно, що приплив води в такі вироблення утруднений і їх називають недосконалими за характером розкриття водоносного горізонта.Основние рівняння припливу води до водозаборів (свердловинах і дрен) будемо виводити за умови досконалості виробок.

Уявімо собі плоский потік грунтових вод. Гідравлічний градієнт I в даному випадку дорівнює

(1)

де х - відстань між перетинами h1и h2

Якщо ми будемо зближувати перетину h1и h2так, щоб відстань між ними стало дорівнює нулю, то отримаємо ухил (гідравлічний градієнт) в точці а, який дорівнює тангенсу кута нахилу дзеркала грунтових вод або першої похідної

(2)

Підставивши отриманий вираз гідравлічного ухилу в вираз закону Дарсі, отримаємо для безнапірних вод

(3)

Після влаштування дрени швидкість руху води в ній збільшується і рівень води знижується на величину S, яку в гідрогеології прийнято називати величиною зниження. Іншими словами, величина пониження являє собою різницю між статичним і динамічним рівнями. Потужність водоносного горизонту до пониження позначимо через H, глибину води в дрен - через ho. В результаті пониження рівня у дрен у водоносному горизонті утворюється депрессионная воронка. Відстань R, на яке позначається вплив зниження, називають радіусом впливу.

Для розрахунку припливу води в дрену Q вибираємо на відстані хот стінки дрени перетин з напором до, яке знаходиться в інтервалі від нуля до R.

У загальному вигляді приплив води в дрену буде дорівнює висловом (3). Підставами сюди величину площі фільтрації

(4)

де В - довжина дрени. Отримаємо

(5)

При розрахунку припливу води в дрену зручно користуватися поняттям одиничного припливу д, т. Е. Припливу води на одиницю довжини дрени

(6)

Звідси елементарна формула для розрахунку припливу води

(7)

Розділимо змінні у виразі (18), т. Е. Помножимо обидві його частини на dх і проинтегрируем

(8)

В результаті отримаємо

(9)

(10)

(11)

Формула (11) виражає величину одиничного припливу з одного боку дрени. Для одержання повного припливу води в дрену необхідно помножити одиничний приплив на два, а потім - на довжину дрени. Приплив води в торці дрени зазвичай не враховують, так як він при великій довжині дрени становить мізерну частку.

За формулою (11) можна розрахувати витрати плоского грунтового потоку. Підставивши замість радіуса впливу відстань між перетинами, рівне I, отримаємо

(12)

Вираженіеможно записати так

(13)

т. е. одиничний витрата дорівнює

(14)

а повний витрата складе

(15)

Досліджуючи вираз (11), ми зможемо вирішити одну з дуже важливих завдань у гідрогеологічних розрахунках - вивести рівняння депресійної кривої. Побудова депресійної кривої необхідно при виникненні загрози затоплення підземними водами котлованів, підвалів будинків і т. П ..

Змінивши межі інтегрування у виразі (9) по X від 0 до х, а по У від h0до h К отримаємо

(16)

Природно, що приплив води у виразах (11) і (16) однаковий, т. Е.

(17)

Вирішуємо (17) щодо h

(18)

Для побудови депресійної кривої ми задаємося величиною hо залежно від 5, потужність водоносного горизонту H легко отримати за даними буріння, величину радіуса впливу можна знайти за емпіричними формулами.

На міліметровому папері будуємо розріз через дрену і котлован і, задаючись різними значеннями х (хіx2, ..., хп), наприклад 10, 20, 30 і т. Д. Метрів, отримуємо величини h (h, h2, ..., hп). Поєднавши отримані точки плавною лінією, одержимо криву депресії. Якщо вона проходить через котлован, будують нову криву, задавшись більшою величиною зниження і, природно, меншим значенням глибини води в дрен. Побудова виробляють до тих пір, поки депрессионная крива не опуститься нижче дна котловану.

5. Схеми і системи осушення при проектуванні котлованів і траншей

Водовідвід необхідний для захисту котлованів і траншей від затоплення їх зливовими і талими водами. Для водовідведення зазвичай використовують розташовані з нагірної сторони резерви, кавальєри, а також спеціально встановлювані огороджувальні обвалування, водовідвідні канави, лотки і системи дренажів. Канави або лотки влаштовують з поздовжнім ухилом 0,002-0,003, а їх розміри і види кріплень приймають залежно від витрати зливових або талих вод та граничних значень нерозмиваюча швидкостей їх перебігу. Воду з усіх водовідвідних пристроїв, а також від резервів і кавальєрів відводять в знижені місця, віддалені від споруджуваних і існуючих споруд

Попереднє осушення часто здійснюється при влаштуванні котлованів і траншей, оскільки більшість споруд і мереж водопостачання та водовідведення зводять або в безпосередній близькості від водойм, або в умовах обводнених і неучтойчівих ґрунтів. Виїмки (котловани і траншеї) при невеликому притоці грунтових вод розробляють із застосуванням відкритого водовідливу, а якщо приплив значний і товщина водонасиченого шару, що підлягає розробці, велика, то до початку виконання робіт рівень ґрунтових вод (УГВ) штучно знижують з використанням різних способів закритого, тобто ґрунтового, водовідливу, званого ще будівельним водозниження. Роботи за будівельним водопониження в чому залежать від прийнятого методу механізованої розробки котлованів і траншей. Відповідно встановлюють черговість робіт як по монтажу водовідливних і водознижувальних установок, їх експлуатації, так і з розробки котлованів і траншей. Наприклад, якщо котлован розміщений на березі, в межах заплави річки, то розробку його починають тільки після монтажу водознижувальних обладнання, причому так, щоб пониження рівня ґрунтових вод випереджало заглиблення котловану на 1-1,5 м. Якщо котлован расположеннепосредственно в руслі річки (при будівництві, наприклад, водозабору або насосній станції першого підйому), то до робіт з водопониження котлован огороджують з боку води спеціальними дамбами (перемичками). Роботи по осушенню при цьому складаються з видалення води з відгородженого котловану і подальшої відкачування води, що фільтрує в котлован. Початкову осушення котлованів потрібно після огородження їх перемичками. При цьому обсяг води, що підлягає відкачуванню,

W = V + qt

де V - об'єм води в котловані, м3; q - приплив води в котловані, м3 / год; t - тривалість осушення котловану, ч.

За величиною обсягу початкового водовідливу підбирають тип і кількість насосних агрегатів. Зазвичай для відкачування води з неглибоких котлованів, коли глибина води в них не перевищує висоти всмоктування, застосовують стаціонарні відцентрові насоси, в тому числі консольного типу K, що розміщуються на перемичці, а при великих глибинах використовують плавучі або пересувні насосні установки. В процесі осушення котловану дуже важливо правильно вибрати швидкість відкачування води, так як дуже швидке осушення може викликати пошкодження перемичок, укосів і дна котловану. Досліди показують, що в перші дні відкачування інтенсивність зниження рівня води в котлованах з крупнозернистих і скельних грунтів не повинна перевищувати 0,5-0,7 м / добу, з середньозернистих - 0,3-0,4 і в котлованах з дрібнозернистих грунтів 0 , 15-0,2 м / сут. Надалі відкачку можна збільшити до 1-1,5 м / сут, але на останніх 1,2-2 м глибини відкачку води слід сповільнити. Відкритий водоотлівпредусматрівает відкачку притекающей води безпосередньо з котловану або траншей. Спосіб застосуємо в скельних, уламкових, галечникових і гравійних грунтах, стійких проти фільтраційних деформацій. При відкритому водовідливі грунтова вода, просочуючись через укоси і дно котловану, надходить в водозбірні канави і по них в приямки (зумпфи), звідки її відкачують насосами (мал. 16, а). Розміри приямків в плані з метою зручності їх очищення приймають 1х1 або 1,5х1,5 м, а глибину від 2 до 5 м, в залежності від необхідної глибини занурення водоприймального рукава насоса. Мінімальні розміри приямка призначають з умови забезпечення безперервної роботи насоса протягом 10 хв. Приямки в стійких грунтах кріплять дерев'яним зрубом з колод (без дна), а в спливають - шпунтової стінкою і на дні його влаштовують зворотний фільтр. Приблизно також кріплять траншеї в нестійких грунтах при використанні відкритого водовідливу (рис. 16, б). Число приямків залежить від розрахункового припливу води до котловану і продуктивності насосного обладнання. Приплив води до котловану (або дебіт) розраховують за формулами усталеного руху ґрунтових вод.

Системою насосних установок качають воду в водозбірний колектор і по ньому відводять її за межі котловану. Відкритий водовідлив досить ефективний і простий спосіб осушення котлованів і траншей. Проте можливо розпушення або розрідження грунтів в основі і винесення частини грунту фільтрується водою. Тому на практиці в багатьох випадках частіше застосовують різні способи штучного зниження рівня грунтових вод, тобто ґрунтового водовідливу, що виключає просочування води через укоси і дно котловану. Джерело статті: www.sbh.ru Штучне пониження рівня ґрунтових вод припускає влаштування системи дренажів, трубчастих колодязів, свердловин, використання голкофільтрів. Серед решти коштів водознижувальних устаткування широко використовуються легкі голкофільтрові установки (ЛІУ), ежекторні водознижувальних установки (Еву), системи свердловин (СС) з артезіанськими і глибинними насосами і установки вакуумного водопониження (УВВ). Всі перераховані кошти передбачають забір води з грунту через ланцюг розташованих свердловин з трубчастими водоприймача, з'єднаних колектором, насосами (насосними станціями) для відкачування води і відводить трубопроводом. Способи водозниження і тип застосовуваного обладнання вибирають в зависимостиот глибини розробки котловану (траншеї), інженерно-геологічних і гідрогеологічних умов майданчика, термінів будівництва, конструкції споруди і техніко-економічних показників. Для такого вибору можна скористатися рекомендаціями, наведеними в таблиці «Вибір способів водозниження».

Рис. 16 Відкритий водовідлив із котловану (а) і траншеї (б) .1 - дренажна канава; 2 - приямок (зумпф); 3 - знижений рівень грунтових вод; 4 - дренажна пригрузка; 5 - насос; 6 - шпунтове кріплення; 7 - інвентарні розпірки; 8 - всмоктуючий рукав з сіткою (фільтром).

Грунтовий водовідлив, або штучне водозниження здійснюють, коли осушувані породи мають достатню водопроникність, що характеризується коефіцієнтами фільтрації (зазвичай не менше 1 - 2 м / добу). застосувати його в грунтах з коефіцієнтами фільтрації менше 1 - 2 м / сут не можна через малих швидкостей руху грунтових вод. У цих випадках використовують вакуумирование або спосіб електроосушення (електроосмос). Голкофільтрових спосіб передбачає використання для відкачування води з грунту часто розташованих свердловин з трубчастими водоприймача малого діаметра - голкофільтрів, з'єднаних загальним всмоктуючим колектором із загальної (для групи голкофільтрів) насосною станцією.

Вибір способів водопониження

 Характеристика грунту Коефіцієнт фільтрації k, м / добу Рекомендовані способи водопониження при глибині зниження рівня ґрунтових вод, м

 до 4 - 5 до 18 - 20 понад 20

 Глина --- електроосушення

 Суглинок 0,005 - 0,4 Легкі одноярусні ЛІУ і ежекторні голкофільтри Багатоярусні ЛІУ і ежекторні голкофільтри ---

 Супеси 0,2 - 0,7

 Пісок: дрібнозернистий невеликий середній великий гравелистий 1,2 - 2,0 2,0 - 10,0 10,5 - 25,0 25,0 - 75,0 50 - 100 Одноярусні ЛІУ Бурові свердловини з відцентровими насосами Багатоярусні ЛІУ і ежекторні голкофільтри --- Бурові колодязі з артезіанськими зануреними насосами

 Гравій: з піском чистий 75 - 150 100 - 200 Поверхневий водовідлив Бурові свердловини з зануреними насосами

Для штучного зниження УГВ на глибину 4 - 5 м в піщаних грунтах застосовують легкі голкофільтрові установки. При цьому для осушення траншей шириною до 4,5 м використовують однорядні голкофільтрові установки (рис. 17, а), а при влаштуванні більш широких траншей (наприклад, для прокладки колекторів) - дворядні (рис. 1.7, б). Для осушення котлованів застосовують замкнуті по контуру установки (рис. 17, в). При необхідності пониження рівня води на глибину більше 5 м застосовують двох- і триярусні голкофільтрові установки (рис. 17, г). У цьому випадку спочатку вводять в дію перший (верхній) ярус голкофільтрів і під його захистом відривають верхній уступ котловану, після чого монтують другий (нижній) ярус голкофільтрів і відривають другий уступ котловану і т.д. Після введення в дію кожного наступного ярусу голкофільтрів попередні можна відключити і демонтувати.

Застосування голкофільтрів може виявитися ефективним і для водопониження в слабопроникних грунтах, якщо під ними залягає більш водопроникний шар. При цьому голкофільтри заглиблюють в нижній шар (рис. 17, д) з обов'язковою їх обсипкою.

Занурюють легкі голкофільтри на глибину 7-8 м найчастіше гідравлічним способом. При цьому зібраний голкофільтр з приєднаним до нього шлангом від насоса піднімають краном у вертикальне положення, після чого включають насос.

Вода, що нагнітається по внутрішній трубі голкофільтра, відштовхує кульовий клапан (кільцевий клапан при цьому закриває доступ у простір між зовнішньою і внутрішньою трубами) і надходить до наконечника, вийшовши з якого з великою швидкістю розмиває грунт.

В результаті утворюється свердловина, в яку опускають голкофільтр. Відстані між голкофільтрами приймають залежно від схеми їх розташування (кільцевий або лінійний), глибини водозниження, типу насосного агрегату ігідрогеологіческіх умов, але зазвичай ці відстані рівні 0,75; 1,5, а іноді і 3 м.

Рис. 17 Водопониження легкими голкофільтровими установками. 1 - траншея з кріпленнями; 2 - всмоктувальний колектор; 3 - з'єднувальні патрубки (шланги); 4 - кран або вентиль; 5 - насосний агрегат; 6 - голкофільтри; 7 - знижений рівень грунтових вод; 8 - водоприемное Фільтрова ланка голкофільтра; 9 - прокладений трубопровід в траншеї; 10 - напірний трубопровід; 11 - збірний трубопровід; 12 - дренажна пригрузка; 13 - голкофільтри верхнього ярусу; 14 - те ж, нижнього ярусу; 15 - кінцеве положення депресійної поверхні ґрунтових вод; 16 - глиняний тампон; 17 - піщано-гравійна обсипання.

Відкачку води з системи з легкими голкофільтрами виробляють насосним агрегатом, що складається з відцентрового насоса, з'єднаного з вакуум-насосом або вихровим самовсасивающімнасосом. при відкачці води кульовий клапан голкофільтра під впливом вакууму піднімається, а кільцевої клапан опускається, відкриваючи ґрунтовій воді, що надходить вовнутреннюю трубу через отвори зовнішньої труби фільтра. На практиці застосовують легкі голкофільтрові установки різних типів, але найбільшого поширення набули Ліу-3, Ліу-5 і Ліу-6 продуктивністю відповідно 60, 120 і 140 м3 / год з комплектом 60-100 голкофільтрів.

Ежекторні голкофільтрові установки (рис. 18, а) відкачують воду із свердловин за допомогою водоструминних насосів-ежекторів, що працюють за принципом передачі енергії одним потоком води іншому. ЕіУ використовуються для пониження УГВ одним ярусом на глибину від 8 до 20 м в грунтах з k> 2-3 м / сут. Установки складаються з голкофільтрів з ежекторними водопідйомниками (рис. 18, б), розподільного трубопроводу (колектора) і відцентрових насосів. Ежекторні водоприймачі, поміщені усередині голкофільтрів (рис. 18, в), приводяться в дію струменем робочої води, що нагнітається в них насосом під тиском 0,6-1,0 МПа через колектор.

Рис. 18 Водопониження ежекторними фільтрами, водознижувальних свердловинами і електроосмотичного способом а - ежекторна голкофільтрових установка; б - ежекторний голкофільтр; в - його Фільтрова ланка; г - відкрита водознижувальних свердловина; д - схема електроосмотичного водозниження; 1 - низьконапірний насос; 2 - циркуляційний резервуар; 3 - високонапірний насос; 4 - розподільний трубопровід; 5 - зливний лоток; 6 - трубопровід; 7 - ежекторний голкофільтр; 8 - водоприемное Фільтрова ланка; 9 - водовідвідна труба; 10 - труба від насоса; 11 - зовнішня труба; 12 - дифузор з насадкою; 13 - сітка; 14 - кульовий клапан; 15 - наконечник з зубчастої коронкою; 16 - відстійник; 17 - просіканими лист; 18 - піщано-гравійна обсипання; 19 - місцевий піщаний грунт; 20 - кондуктор; 21 - пьезометр для заміру рівня води в свердловині; 22 - те ж, в обсипці; 23 - надфільтрової труба; 24 - водопідйомні труби; 25 - напрямні ліхтарі; 26 - муфта; 27 - насосний агрегат; 28 - труби-аноди; 29 - голкофільтри-катоди; 30 - двигун-генератор; 31 - насосний агрегат; 32 - всмоктувальний колектор; 33 - знижений рівень ґрунтових вод.

Робоча вода надходить в кільцевий зазор між внутрішньою і натужною колоною труб голкофільтра і далі до вхідного вікна ежектора12, що складається з насадки, камери зсуву, горловини і дифузора. Робоча вода, виходячи з насадки з великою швидкістю, внаслідок раптового розширення струменя створює розрідження і підсмоктується з внутрішньої труби грунтову воду, змішуючись з нею, і подає її вгору. Як видно зі схеми ежекторной установки (див. Рис. 18, а), вода, що викидається з голкофільтрів, надходить в лоток і потім зливається в циркуляційний резервуар, звідки частина води знову засмоктується насосом, а інша частина скидається за межі будівельного майданчика. Ежекторний голкофільтр (див. Рис. 18, б) складається з надфільтрової труб діаметром 2,5 (ЕІ-2,5) або 4 дюйма (ЕІ-4), фільтрового ланки (див. Рис 18, в), із внутрішніх колон водопідйомних труб, до нижнього кінця яких прикріплений ежекторний водопідйомник. Продуктивність ежекторних голкофільтрів ЕІ-2,5 і ЕІ-4 при напорі робочої води 0,6-1 МПа становить відповідно 0,1-1,8 і 2,9-5,1 л / с. Занурюють ежекторні голкофільтри, так само як і легкі, гідравлічним способом. Відстань між голкофільтрами визначається розрахунком, але в середньому воно дорівнює 5-15 м. Вибір обладнання голкофільтрових установок, а також типу і числа насосних агрегатів виробляють в залежності від величини очікуваного припливу грунтових вод Q і вимог обмеження довжини колектора, що обслуговується одним насосом. Електроосмотичного водозниження, або електроосушення, засноване на використанні в цілях посилення ефекту водоотдачи явища електроосмосу, тобто здатності води рухатися під впливом поля постійного струму в порах грунту від анода до катода. Його використовують у слабопроницаемих (глинистих, мулистих, суглинних) грунтах, що мають коефіцієнти фільтрації менше 1 м / добу при ширині котловану до 40 м. При цьому спочатку по периметру котловану на відстані 1,5 м від його бровки і з кроком 0,75- 1,5 м занурюють голкофільтри-катоди з'єднані з негативним полюсом джерела постійного струму, а потім з внутрішньої сторони контуру цих голкофільтрів на відстані 0,8 м від них з таким же кроком, але зі зміщенням, тобто в шаховому порядку, занурюють сталеві труби або стрижні-аноди, з'єднані з позитивним полюсом (див. рис. 11.9, д). причому і голкофільтри, і труби (стрижні) занурюють на 3 м нижче необхідного рівня водопониження. Робоча напруга системи, виходячи з вимог техніки електробезпеки, не повинно перевищувати 40-60 В. При пропущенні постійного струму вода, укладена в порах грунту, пересувається від анода до катода, завдяки чому коефіцієнт фільтрації його зростає в 5-25 разів, а рівень напору в масиві грунту знижується, що в цілому значно підвищує ефективність роботи голкофільтрових установки. Котловани починають розробляти зазвичай через три доби після включення системи електроосушення, а в подальшому роботи в котловані можна вести при роботі цієї системи. Відкриті (з'єднуються з атмосферою) водопонізітельниескважіни, обладнані насосами, застосовують у тих випадках, коли потрібні великі глибини пониження УГВ, а також коли використання голкофільтрів важко через великих приток, необхідності осушення великих площ і обмеженості території. Основним конструктивним елементом свердловини-колодязя є фильтровая колона (див. Рис. 18, г), що складається з фільтра, відстійника, надфільтрової труб, усередині яких розміщений насос. Для відкачування води з свердловин застосовують артезіанські турбінні насоси типу АТН, а також глибинні насоси погружного типу (з занурювальним електродвигуном). Вакуумний спосіб водопониження, при якому в зоні голкофільтра створюється стійкий вакуум, застосовують для осушення дрібнозернистих грунтів (пилуватих і глинистих пісків, супісків, легких суглинків, мулів, лессов), що мають малі коефіцієнти фільтрації (0,01-3 м / сут). при необхідності пониження УГВ до 7 м застосовують установки вакуумного водопониження типу УВВ з легкими голкофільтрами, забезпеченими повітряними трубками, а при глибині зниження до 10-12 м - ежекторними голкофільтрами з обсипкою. Ежекторні вакуумні водознижувальних установки типу ЕВВУ з вакуумними концентричними свердловинами дозволяють досягати зниження рівня ґрунтових вод до 20-22 м. В установках УВВ для створення у всмоктуючому колекторі сталого вакууму застосовують водоповітряний ежектор, а для відкачування води - водоводяний ежектор. Вони харчуються робочої водою, що надходить від відцентрового насоса.

6. Суфозія і заходи по її запобіганню

При фільтрації підземна вода здійснює руйнівну роботу. З порід вимиваються складові їх дрібні частинки. Це супроводжується осіданням поверхні землі, освітою провалів, воронок. Цей процес виносу частинок, а не його наслідки, називають суфозія. Розрізняють два види суффозии - механічну і хімічну. При механічні фільтри вода відриває від породи і виносить в підвішеному стані цілі частки (глинисті, пилуваті, піщані); при хімічної вода розчиняє частинки порід (гіпс, солі, карбонати) і виносить продукти руйнування.

При одночасній дії цих двох видів суффозія називається хіміко-механічна. Така суффозія може бути в лесових породах, де розчиняється карбонатное цементуюче речовина і одночасно виносяться глинисті частки. Основною причиною суффозіонних явищ слід вважати виникнення в підземних водах значних сил гідродинамічного тиску і перевищення величини деякої критичної швидкості води. Це викликає відрив і винос частинок в підвішеному стані. Зважування часток відбувається при критичному напорі, який можна визначити за формулою:

Iкр = (

де- щільність породи (піску); n - пористість породи, частки одиниці.

Гідродинамічний тиск, г / см3, чинне по дотичній до депресійної кривої дреніруємой потоку, визначають за формулою:

D =

де- щільність води; n - пористість, частки одиниці; I - гідравлічний ухил (градієнт).

Суффозія найбільш властива грануліметріческі неоднорідним породам. Процес механічної суффозии в разнозерністимі піску відбувається наступним чином. Пісок складається з частинок різного розміру - великих і малих. Великі частинки створюють структурний каркас породи. Пори досить великі й через них під дією фільтрує води вільно проходить дрібні частинки (глинисті, пилуваті). Суффозія в таких пісках виникає з моменту появи критичного напору Iкр5.

Суффозія може відбуватися в глибині масиву порід або поблизу поверхні землі. В глибині масиву перенесення дрібних частинок здійснюється водою з одних пластів в інші або в межі одного шару. Це призводить до зміни складу порід і утворення підземних каналів. В глибині масиву суффозія може виникати також на контакті двох шарів, різних за складом і пористості. При цьому дрібні частинки однієї породи потоком води переносяться в пори іншої породи. При суффозии на контакті між шарами іноді формуються своєрідні прослои або вимиваються порожнечі. Це можна спостерігати на контакті глинистих і піщаних шарів, коли співвідношення коефіцієнтів фільтрації цих порід більше 2. Характерними є порожнечі лесових порід, зокрема, на контакті з подстилающими їх кавернозними вапняку-черепашника. Розмір пустот іноді досягає декількох метрів. Такі невеликі печери розвинені, наприклад, на схилах долини р. Темернік у м Ростов-на-Дону (рис. 19).

Рис. 19 суфозійного порожнину (1) в лесових породах, що залягають на схилі рельєфу, складеному вапняками-черепашнику (2); 3 - будівлі.

Розвиток печер нерідко супроводжується провалом поверхні землі, пошкодженням будинків і підземних комунікацій. Слід зазначити, що в лесових породах суффозія розвивається не тільки на контактах, а й у самих товщах, утворюючи так званий «глиняний карст». Розвиток пустот починається з ходів землемірів за умови виникнення в них турбулентних завихрень фільтрує води. Порода руйнується і утворюються порожнечі розмиву.

Як механічна, так і хімічна суфозія активно проявляється також поблизу поверхні землі при природному або штучному зміні гідродинамічних умов - формуванні воронок депресії, коливаннях рівня підземних і поверхневих вод, откачках, дренировании. Суфозійними процеси часто виникають на схилах річкових долин і укосах котлованів і берегах водоймищ при швидкому спаді паводкових вод або скиданні зайвих вод, в місцях виходу на прверхность грунтових вод, на зрошуваних територіях.

На схилах будівельних виїмок суфозійного винос частинок призводить до осідання поверхні, утворення провалів, воронок, зсувів.

Хімічна суфозія може проходити тривалий час і вилуговує не тільки карбонати та інші, порівняно легко розчинні речовини, але й кремнезем. При значному розчиненні порід хімічна суфозія переходить в карстовий процес.

При дослідженні порід, в яких спостерігається або можлива фільтрація води, необхідно виявляти їх здатність до суффозии. Слід враховувати, що при малому гидродинамическом тиску в породах може відбуватися тільки фільтрація води, при підвищенні тиску починається суффозія. Для виявлення цих властивостей визначають критичні градієнти і тиск води, при яких починається процес суффозии. Цю роботу проводять в лабораторних і польових умовах.

При проектуванні об'єктів необхідно встановити можливість прояву суфозійної опади. Визначати величину і характер протікання суфозійної опади (Sс). При цьому слід визначати всю сумарну величину вертикальної деформації засоленого підстави, яка складається з опади, викликаної ущільненням ґрунтів від навантаження об'єктів і суфозійної опади.

При прогнозі величини суфозійної опади слід враховувати:

- У глинистих ґрунтах з вмістом глинистих часток більше 40% осаду практично не виявляється;

- Найбільше осідання спостерігається при високій засоленості і великий пористості грунтів;

-Величина і характер протікання опади у часі багато в чому залежать від хімічного складу фільтрується в грунті води.

Величина суфозійної опади визначається за результатами польових випробувань засолених ґрунтів статичного навантаження (штампом) після тривалого замочування.

Будівництво на суффозіонних грунтах має свої труднощі і здійснюється за своїми будівельним нормам і правилам. При зведенні об'єктів використовуються різні прийоми будівництва. Вибір того чи іншого прийому будівництва залежить від геологічної будови і гідрогеологічної обстановки будівельного майданчика, типу та виду грунтів основ, характеру засолення, конструкції об'єкта і технічних можливостей будівельної організації.

Суфозійними явища негативно позначаються на стійкості будівель і споруд. З суфозія слід активно боротися. Основою всіх заходів є припинення фільтрації води. Це досягається різними шляхами: регулюванням поверхневого стоку атмосферних вод і гідроізоляцією поверхні землі; перекриттям місця виходу підземних вод тампонуванням або присипкою піску; пристроєм дренажів для осушення порід або зменшенням швидкості фільтрації води; зміцненням ослаблених суфозія порід методами сілікатізаціі, цементації, глинизации, застосуванням особливих видів фундаментів, наприклад, пальових.

Висновок

Викладені основи інженерної геології застосовуються на практиці гірничо-будівельних і гірничо-експлуатаційних робіт.

Розвиток геологічних процесів і явищ на тій чи іншій території пов'язано з особливостями її геологічної будови, поширення певних комплексів гірських порід, з історією геологічного розвитку.

Як випливає з даних роботи, вивчення закономірностей розвитку геологічних процесів можливо тільки на широкій геологічній основі, тобто з урахуванням розвитку рельєфу того чи іншого району, його геологічної будови, гідрогеологічних умов, умов формування властивостей гірських порід, розвитку супутніх геологічних процесів і явищ.

Всебічне врахування інженерно-геологічних факторів таїть у собі значні резерви і можливості поліпшення техніко-економічних показників роботи.

Список використаної літератури

1. Ажгірей Г. Д. Структурна геологія. - М .: Изд. МГУ, 1966- 228 с .: іл.

2. Білецький Б. Ф. Технологія і механізація будівельного виробництва. - 2003. [Електронний ресурс] URL: http://www.sbh.ru/articles/art1_2.htm

3. Горшков Г. П., Якушева А. Ф. Загальна геологія. - М .: Изд. МГУ, 1976- 314 с .: іл.

4. Єршов В.В., Новиков А. А., Попов Г. Б. Основи геології. Підручник для вузів. - М .: Недра, 1986- 310 с .: іл.

5. Ломтадзе В. Д. Інженерна геологія. Інженерна геодинаміка. - Л .: Недра, 1977- 436 с .: іл.

6. Панюков П. Н. Інженерна геологія. - М .: Недра, 1978-296 с .: іл.

7. Шепард Ф. П. Морська геологія. - Л .: Недра, 1976 - 412 с .: іл.

8. Чаповський Є. Г. Інженерна геологія. Навчальний посібник для студентів геолог. спец. вузів. - М .: Вища школа, 1975 - 296 с .: іл.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка