Файл: 1. Содержание науки Инженерная геология, её задачи, значение.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.03.2024
Просмотров: 25
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В районах вечной мерзлоты 30% нефти, 60% газа. Различные грунты по- разному реагируют на промерзание и оттаивание. Прочность скальных и полускальных грунтов при этом не меняется. Иначе ведут себя рыхлые и особенно глинистые грунты.
Песок сцементированный льдом превращается в крепкий песчаник.
Глинистые грунты замерзнув теряют свою пластичность и ведут себя как твердые тела. Оттаивание грунтов ведет к потере их прочности. Явления, с которыми сталкиваются строители при промерзании и оттаивании грунтов таковы:
Спучивание грунтов.
Отмечается, когда замерзают подземные воды
Поскольку объем льда на 10% превышает объем воды, из кот он образовался, то в пустотах развивается значительное давление, что приводит к образованию гидролакколитов, те бугром на поверхности рельефа. Появл трещины на поверхности грунта, портятся покрытия дорог, сгибаются трубопроводы. Для предотвращения сезонного вспучивания отводят подземные воды, роят котлованы для фундаментов на глубину превышающую глубину зимнего промерзания, закачивают подземные воды
1-2%-ный раствор саcl2, что понижает температуру промерзания на 10-15 градусов.
Термокарст. Весной, когда грунт оттаивает, он теряет 10% объема. В нем появляются пустоты, что приводит к образованию воронок, провалов в рельефе. Средства борьбы те же
Солифлюкция.
Весной верхняя часть почвы начинает оттаивать. Глинистые грунты при этом разжижаются, теряют несущую способность и выдавливаются из под расположенных на них зданиях и сооружениях. В стенах появл трещины, изгибы, перекосы.
Наледи
Это является характерным для районов развития вечной мерзлоты
Летом верхний слой грунта оттаивает. Осенью, в начале зимы начинает замерзать и влажный грунт с надмерзлотными водами в горизонте два оказывается зажатым между 1-3. В нем развивается давление до нескольких десятков атмосфер. Вода ищет выход и находит его там, где горизонт 1 имеет минимальную мощность или как либо ослаблен. Вода вырывается на поверхность и замерзает там, образуя наледь.
Условия строительства
Строительство в районах вечной мерзлоты лучше всего вести при сохранении вечно мерзлого состояния грунта. Для этого применяют столбчатые или свайные фундаменты, производят отвод атмосферных осадков и производственных вод. При строительстве трубопроводов трубы укладывают на глубину не менее 3-х метров на песчаных или гравильных подушках. Поверх труб укладывают слой изоляции из опилок, торфа или песка в высоту 2-х диаметров труб. Редко, но вечная мерзлота может быть помощником при некоторых видах строительства. Так при разработке коренных алмазных месторождений в алмазных трубках стены шахты не нужно закреплять, они держатся сами.
Строительство в условиях сейсмической активности
Общие сведения
В течение года на земле регистрируются свыше 1 млн подземных толчков, большинство из которых регистрируются лишь сейсмографами. У нас землетрясения силой до 7 баллов по шкале мск 4 могут быть в
Предкавказье, до 8 б на дальнем востоке (Сахалине, Камчатке, Чукотке, в восточной Якутии), до 10 б в районе озера Байкал. Прогнозирование землетрясений предполагает получение ответа на 3 вопроса: 1. где произойдет землетрясение, 2. какова интенсивность, 3. когда произойдет???
Принятые у нас правила строительства в сейсмически опасных районах разработаны для участков, где предполагается землетрясения силой от 6 до
10 б. Там, где сила возможных землетрясений не превышает 6б, строительство ведется так же, как и в остальных местах. Землетрясения 11-12 баллов на памяти человека не происходили, поэтому они не учитываются в этих правилах.
Особенности строительства в районах с возможными землетрясениями
7-10 баллов. Здесь строительство регламентируется сборниками, где описываются в частности следующие мероприятия:
1. Ядра жесткости это монолитные стержни из железобетона, которые проходят по всей высоте здания и глубоко уходят в грунт
2. Контрфорсы. Подпорка для стены, которая глубоко уходит в грунт
3. Глубина котлованов для фундаментов значительно превышает эту глубину в спокойных районах.
4. Качественные стройматериалы.
Инженерно-геологические изыскания на шельфе для строительства морских нефтегазопромыловых сооружений.
Общие сведения
Шельф занимает 5,5% поверхности планеты, те 28 млн км2. Он начинается от береговой линии простирается до глубины моря порядка 300 м. Для него характерна кора промежуточного типа, в кот гранитный слой постепенно выклинивается. Ширина шельфа колеблется от 2-3 км у восточных берегов Азии до 500 и более км в северном ледовитом океане. В этом океане 48,3% акватории занимает шельф. Сейчас на шельфе добывают более 30% всех углеводородов планеты. За шельфом следует материковый склон до глубины 2-4 км и материковое подножье. В этих зонах также найдены и разрабатываются месторождения нефти и газа в мексиканском заливе, у зап берегов Африки (еще не разрабатываются), у берегов Бразилии.
Там запасы нефти связаны с толщами турбидитов, те ритмично сложенных толщ, образовавшихся при выпадении обломочного материала из рек, впадающих в мировой океан. Состав нефтегазопромысловых сооружений на шельфе входят пбу (плавучие буровые установки), мсп (морские стационарные платформы), эстакады, трубопроводы...
Инженерно-геологические изыскания (иги)
Иги на шельфе выполняются для изучения инженерно геологических условий района строительства. Иги должны обеспечивать комплексное изучение рельефа и геологического строения дна, геоморфологические, гидрогеологические, геокреологические, сейсмотектонические условия, состав, свойства, состояние, температуру грунтов, наличие и возможность опасных геологических процессов (оползней и так далее). Также дается прогноз инженерно-геологических условий на шельфе, которые могут быть связаны с разными литодинамическими процессами — течениями, выносами рек, цунами, волнами убийцами.
Состав ИГИ на шельфе должны входить:
1. Сбор и обработка материалов прошлых лет
2. Геофизические работы, прежде всего сейсмика и акустический метод
(это позволяет дать описание верхней части разреза дна, закартировать выходы твердых пород на дно, тектонические нарушения, особенности рельефа дна и так далее).
3. Отбор проб грунта мелкими скважинами и морскими пробоотборниками.
4. Лабораторные исследования проб грунта для определения его состава, классификационной принадлежности, прочности и др свойств.
5. Составление инженерно-геологич профилей разрезов, карт, в том числе и карт прогноза, изменения инженерно-геологич условий.
Полученные данные обобщаются в виде отчетов, где даются выводы и рекомендации, необходимые для принятия проектных решений.
При производстве ИГИ должны соблюдаться меры охраны ос
1. При бурении запрещен сброс в море бурового раствора и бурового шлама.
2. При проведении сейсмических работ параметры взрывов должны соответствовать требованиям охраны ос.
3. Охота и даже приближения к местам скопления морских животных и птиц запрещены
Лекция 5
Инженерно-геологические исследования при строительстве скважин.
ИГИ здесь включает:
1. Рассмотрение материалов прошлых лет по инженерно-геологической обстановке
2. Инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200, 1:500 или 1:1000.
3. Изучение возможностей осыпей, обвалов, селевых потоков, сейсмической обстановки и так далее.
4. Отбор и анализ образцом грунта
5. Составление плана расположения основных элементов строительства: бурового станка, дома для вахты, сараев и так далее.
6. При необходимости роют дренажные каналы, капают котлованы под фундамент и так далее.
ИГИ при строительстве трубопроводов
Много трубопроводов для воды, вин, пива. Самый длинный нефтепровод 4700 км Сибирь - тихий океан. Самый объемный Ямбург - зап граница СНГ он 28700 км^2.
ИГИ проводятся полосой вдоль нитки трубопровода на расстоянии 200-
300 м. Бурятся мелкие скважины глубиной от 10 до 50 м, отбираются и затем исследуются образцы грунта. В общем, в состав ИГИ входит:
1. Сбор и анализ материалов прошлых лет
2. Дешифрирование космических снимков.
3. Комплексное обследование и маршрутное наблюдение с целью выяснения основных и-г особенностей строения территории
4. Проходка горных выработок, те скважин, шурфов (??) и отбор, анализ образцов грунта
5. Составление инж-геологических документов (отчеты, карты, профили и так далее) необходимых для выбора участка для проведения нитки трубопровода и строительства и последующей эксплуатации самого трубопровода.
Инженерная геология и охрана ос.
Инженерная геология как наука экологического цикла. Даже самые долгие процессы человеческой деятельности короче природных процессов.
Многие европейские страны и некоторые штаты сша запретили добычу сланцевого газа. Растет урбанизация.
Строительство явл самым мощным видом человеческой деятельности, кот давно превратился в природообразующий фактор. Академик Сергеев трактовал инж геологию как науку о рациональном использовании и охране ос от вредных для человека и природы процессов и явлений. Таким образом, инж геология относится к наукам экологического цикла. Козловский е а выделил научное направление - геоэкология, под которой мы понимаем изучение и оценку изменений геологич среды в результате хоз деятельности.
Мониторинг ос при строительстве.
Программа экомониторинг России, куда входит наблюдение, оценка, контроля и прогноза за состоянием земной коры. В этой работе ведущая роль принадлежит инженерной геологии. Охрана земной коры складывается из 3-х основных проблем:
1. Охрана геологической среды (рельефа, гп, верхней части литосферы)
2. Охрана почв, включая их рекультивацию.
3. Борьба с вредными геологическими процессами, кот могут привести к загрязнения воздуха, воды....
Инженерно-геологические документы.
Результаты иги оформляются в виде комплекта отчетных документов, где дается описание существующей иг ситуации, проведенных работ, и высказываются основные рекомендации. Отчеты сопровождаются графическими материалами, куда входят карты, профили, разрезы и так далее. Основными здесь явл иг карты. По масштабу они делятся на обзорные
(1:1.000.000 и мельче). Мелкомасштабные: 1:500.000. Среднемасштабные:
1:100.000, 1:200.000. Крупномасштабные: 1:25.000, 1:50.000. Детальные:
1:10.000 и крупнее.
По содержанию выделяют 4 группы иг карт:
1. Карты инженерно-геологич условий, где показывают границы между комплексами грунтов разного типа, результаты деятельности поверхностных и подземных вод, районы вечной мерзлоты и так далее.
2. Карты иг районирования. Изучаемая территория делится на части, в кот иг условия близки между собой.
Кроме того выделяются участки вполне пригодные для строительства, ограниченно пригодные, непригодные.
3. Карты иг прогнозов. Они содержат данные, позволяющие осуществить прогноз изменения во времени иг среды. Например, карты прогноза оползней или развития систем оврагов и так далее.
4. Специальные иг карты. Их строят, когда мы сталкиваемся со сложными или специфическими иг условиями.
1 2 3 4
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО КУРСУ «ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ»
Группы ГП-16-01, ГП-16-09, ГР-16-02.
О.А.Шнип
1. Содержание науки «Инженерная геология», её история, задачи, значение.
Инженерная геология – наука экологического цикла.
Численность населения Земли в настоящее время превышает 7,7 млрд. человек, растёт продолжительность жизни людей, техническая вооруженность человечества. Всё это создаёт активное антропогенное воздействие на среду нашего обитания. В.И Вернадский выделил понятие НООСФЕРА – сфера разума, сфера взаимодействия человека и природы, как новое геологическое явление на нашей планете, сопоставимое с некоторыми экзогенными и эндогенными процессами. Подсчитали, что человек извлекает из недр всякого рода полезные ископаемые (прежде всего стройматериалы) в объёмах, больших чем суммарный объём продуктов извержения всех вулканов. Человек создаёт техногенные меря и озёра (водохранилища), техногенные реки (каналы) и т.д., причём не за миллионы лет, а за годы, месяцы, дни. Постоянно осуществляется строительство на поверхности
Земли, в её недрах, на морском дне.
Изменяемая при строительстве геологическая среда оказывает значительное влияние на протекание процессов в сложившемся круговороте вещества, энергии, информации. При этом происходит загрязнение окружающей среды. Это может привести к экологическим кризисам разного характера и объема. Пример – добыча сланцевого газа.
Таким образом, требуется экологизация многих сфер человеческой деятельности, в частности строительства, добычи полезных ископаемых, как мощных факторов воздействия на окружающую среду.
Академик Е.М. Сергеев (институт экологии носит его имя) трактовал инженерную геологию как науку о рациональном использовании и охране окружающей среды от вредных для человека и природы процессов и явлений.
Академик Е.А. Козловский в 1989 г. выделил научное направление «геоэкология», понимая под этим термином изучение и оценку изменений геологической среды в результате хозяйственной деятельности.
Мониторинг окружающей среды.
В последние десятилетия деятельность человека по охране природной среды резко активизировалась. Это связано с
- ростом численности населения;
- увеличением уровня урбанизации (>60%);
- постоянно растущими объёмами строительства и добычи полезных ископаемых, другими факторами. В этой связи появился мониторинг как новая обширная область деятельности. Это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей человека природной среды, выработка мероприятий для её сохранности. Дополнительно в