Инженерная геология. Гидрогеология

14. Методы борьбы  с грунтовыми водами. Типы дренажей.

   Искусственное понижение уровня подземных вод  для осушения водоносных пластов широко применяют в период строительства и эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений. Необходимость в защите от подземных вод возникает при откапывании котлованов в водонасыщенных грунтах, ликвидации аварий на действующих коллекторах, а так же при подтоплении уже застроенной территории.

   При выборе рационального способа водопонижения  учитывают не только характер возводимого или уже построенного сооружения, размер осушаемой зоны, но и конкретное геологические и гидрогеологические условия.

   Временное понижение уровня подземных вод (на период строительства) называют строительным водопонижением, длительное водопонижение (несколько лёт и более) -дренажем. Различают естественный и искусственный дренаж. Осушение местности при естественном дренаже происходит путем естественного стока подземных вод в понижениях (долины, реки, впадины). При искусственном дренаже уровень подземных вод понижается путем сбора и отвода воды специально построенными дренами.

   Дрены, или каналы-осушители, не только собирают воду, но и транспортируют ее в сторону от дренирующей площади, т. е. от той, где обеспечено понижение уровня подземных вод. Водопонижающие дрены могут быть совершенными и несовершенными. В первом случае они прорезают весь водоносный пласт, во втором - до водоупора не доходят. В зависимости от конструкций водоприемных устройств и характера расположения их в толще грунтов различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный дренажи.

   Горизонтальный  дренаж обеспечивает понижение уровня отвода воды с помощью канав (траншей), подземных галерей и других горизонтальных дрен. Отток воды при горизонтальном расположении дрен происходит самотеком. Для этого дренам придают необходимый уклон. Глубина заложения горизонтальных дрен обычно не более 6 метров. Дренажные воды сбрасываются в открытые водные притоки или сеть ливневой канализации. Горизонтальный дренаж может быть открытым (осушительные каналы) и закрытым (трубчатые дрены в траншее). К разновидности горизонтального дренажа могут быть отнесены и лучевые водозаборы с горизонтальными лучами-дренами, которые применяют на крупных водопонижающих системах в условиях водообильного водоносного горизонта.

   Вертикальный  дренаж обеспечивает понижение уровня подземных вод откачкой насосами или сбросом воды в нижележащие  водопроницаемые породы. Вертикальный дренаж осуществляют с помощью водопонижающих скважин, иглофильтровых установок, поглощающих скважин и открытого водоотлива. Общей их чертой является вертикальное расположение водоприемных устройств.

   Осушение  глинистых грунтов основано на электроосмотическом явлении. Под действием электротока вода вместе с положительно заряженными ионами перемещается от металлического штыря — анода к иглофильтру — катоду и затем откачивается. Поглощающие скважины устраивают для понижения уровня путем сброса воды верхних водоносных горизонтов в нижние. Принимающий пласт должен иметь уровни ниже подошвы осушаемого пласта и быть достаточно водообильным.

   Системы водопонижающих установок и дренажей в зависимости от их расположения по отношению зданий и сооружений подразделяют на линейные, кольцевые (контурные) и площадные системы. Линейные системы водопонижающих установок используют для защиты вытянутых в плане выемок типа траншей. Кольцевые системы применяют при значительных размерах осушаемой зоны. Площадные системы применяют для понижения уровня подземных вод в пределах всего осушаемого участка. 

15. Инженерно-геологические  исследования

Проводятся для  обоснования проектирования, этапов строительства, разведки месторождений  полезных ископаемых. В зависимости  от назначения инженерно-геологические исследования выполняют: до проектирования, в период строительства, в период эксплуатации.

На уровне "допроектного" исследования изучают участок для  строительства, свойства грунтов, наличие  строительных материалов. Делают выводы о глубине заложения фундаментов, допустимое давление на грунт, прогнозируют устойчивость сооружения. В период строительства при отрывке котлованов производят сверку наблюдаемых геологических данных с геологическим материалом, полученным в "допроектный" период. При эксплуатации сооружений проводятся наблюдения за характером и величиной режима грунтовых вод, устойчивостью склонов. Устанавливают причины возникновения деформации зданий. Инженерно-геологические работы, проводимые на всех этапах, разделяют на три группы.

1. Подготовительные  работы – это изучение архивов  данного района.

2. Полевые работы  – это съёмка участка, исследование  грунтов, изучение подземных вод.

3. Камеральные  работы – это обработка полевых  материалов, составление отчетов,  составление карт и разрезов. 
 

16. Инженерно-геологическая  съемка, геологическая  карты и разрезы.

   Инженерно-геологическая  съёмка представляет собой комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других естественно-исторических условий района строительства. Эта работа даёт возможность оценить территорию со строительной точки зрения.

   Масштаб инженерно-геологической съёмки определяется детальностью инженерно-геологических исследований и колеблется от 1:200000 до 1:10000 и крупнее. Основой для проведения съёмки служит геологическая карта данной территории.

   Геоморфологические  исследования уточняют характер рельефа, его возраст и происхождение. При геологических работах определяют условия залегания пород, их мощность, возраст, тектонические особенности, степень выветрелости и т. д. Для этой цели изучают естественные обнажения, представляющие собой выходы на поверхность слоёв горных пород на склонах гор, оврагов, речных долин. Для каждого слоя записывают наименование породы, окраску, состав, примеси, измеряют видимую мощность и элементы залегания.

   При инженерно-геологической  съёмке изучают гидрогеологические условия для выяснения обводнённости  пород, глубины залегания подземных  вод, их режима и химического состава; выявляют геологические явления и процессы (обвалы, осыпи, оползни, карсты и т. д.), которые могут вредно отразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений, изучают опыт строительства на данной территории, определяют физико-механические свойства пород полевыми методами, а также в специальных полевых лабораториях.

   В процессе инженерно-геологической съёмки производят поиски месторождений естественных строительных материалов.

Геологические карты представляют собой проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость. По картам можно судить о площади распространения и условий залегания горных пород. Все карты подразделяются: на карты коренных пород и четвертичных отложений.

Четвертичные  отложения покрывают поверхность  земли, скрывая коренные породы.

Геологические карты бывают:

Стратиграфическими – указывают границы распространения пород различного возраста. Породы одного и того же возраста на карте обозначают условными буквенными индексами.

Литологическими – отражают состав пород. Каждую породу обозначают типовым условным знаком.

Инженерно-геологическими – отражают сведения о важнейших инженерно-геологических факторах в пределах изучаемой территории. Инженерно-геологические карты классифицируются на 3 вида: 1) инженерно-геологические карты;; 2) карты инженерно-геологического районирования; 3) инженерно-геологические карты специфического назначения.

Инженерно-геологические  карты отражают оценку природных условий места строительства.

Карты инженерно-геологического районирования отражают разделение территории на части.

Инженерно-геологические карты специфического назначения составляют применительно к конкретным видам строительства или сооружения.

Геологические разрезы – это проекция геологического разреза на вертикальную плоскость. На разрезе указывают состав и мощность слоев, гидрогеологические условия. Строятся по данным разведочных выработок и геологическим картам. По выбранной линии разреза строят топографический профиль поверхности. На профиль переносят точки, отражающие места заложения разведочных выработок. Далее на профиль переносят все геологические и гидрогеологические данные. Разрез оформляется в масштабе с указанием всех условных обозначений 

17. Разведочные выработки  и опробование  пород.

   Разведочные выработки. На последующих стадиях геологических исследований производят разведочные выработки . Глубина разведочных выработок зависит от особенностей и сложности геологического строения. При небольшой глубине залегания скальных пород выработки должны быть на 0,5 – 1 м врезаны в эти породы. В случае если строительная площадка сложена более или менее однородной толщей достаточно прочных пород ( глины, суглинки и т.д.), глубина выработок принимается равной полуторной-двойной ширине фундаментов, но не менее 6-8 м. при более сложных условиях их глубина доводится до 20-25 м и более.

   На  участках распространения (водонасыщенных песков, илов и т.д.) скважины должны достигнуть их и на 2-3 м войти в  породы, которые могут служить  надежным основанием.