Инженерно-геологические изыскания
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Инженерно-геологические изыскания





Цель инженерно-геологических исследований - получить необходимые для проектирования объекта инженерно-геологические материалы. В задачи исследований входит изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических и инженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений.

Инженерно-геологические исследования под постройку отдельных зданий и сооружений производятся на конкретном участке, где будут размещены здания. Объем проводимых на ней работ зависит от вида (назначения) здания, уровня его ответственности, сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.

Установлено три уровня ответственности зданий и сооружений: I-повышенный, II - нормальный, III - пониженный.

Повышенный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью 10000 м3 и более, магистральные трубопроводы, производственные здания с пролетами 100 м и более, сооружения связи высотой 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения).

Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения).

Пониженный уровень ответственности следует принимать для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения).

Категории сложности инженерно-геологических условий приведены в Приложении 3.



Инженерно-геологические работы выполняются в следующем порядке: вначале проводят сбор и анализ материалов ранее проводимых изысканий. В соответствии с этим намечается программа исследования. Далее участок изучают разведочными выработками, которые позволяют установить состав и мощность пород, условия их залегания. Отобранные при этом образцы грунтов и пробы подземных вод направляют на лабораторные исследования. Выполненные исследования обобщают и представляют в виде заключения об инженерно-геологических условиях площадки. К заключению прилагают план расположения выработок, разрезы, таблицы. Это служит основанием для составления проекта застройки отдельного здания. Разведочные выработки выполняются в виде скважин и шурфов.

Диаметр скважин, используемых в практике инженерно-геологических исследовании, обычно находится в пределах 100-150 мм. Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины. Чаще всего это 1´1 м, 1´1,5 м, 1,5´1,5 м. Обычно глубина шурфа бывает 2-3 м, максимально до 4-5 м. Количество шурфов по отношению к скважинам составляет 1:10 – 1:20. Скважины и шурфы следует располагать по контурам или осям проектируемого здания, в местах резкого изменения нагрузок на фундаменты, глубины их заложения, на границах различных геоморфологических элементов.

Расстояние между скважинами устанавливается в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и уровня ответственности проектируемого здания по табл. 8.1:

Таблица 8.1

Категория сложности инженерно-геологических условий Расстояние между скважинами для зданий I и II уровней ответственности
I II
I II III 75-50 40-30 25-20 100-75 50-40 30-25
Примечание — Большие значения расстояний следует применять для зданий и сооружений малочувствительных к неравномерным осадкам, меньшие - для чувствительных к неравномерным осадкам, с учетом регионального опыта и требований проектирования.

 

Общее количество горных выработок в пределах контура каждого здания и сооружения II уровня ответственности должно быть, как правило, не менее трех, включая выработки, пройденные ранее, а для зданий и сооружений I уровня ответственности — не менее 4—5 (в зависимости от их вида).

При расположении группы зданий и сооружений II и III уровней ответственности, строительство которых осуществляется по проектам массового (типовым) и повторного применения, а также для технически несложных объектов на участке с простыми и средней сложности инженерно-геологическими условиями, размеры которого не выходят за пределы максимальных расстояний между горными выработками, выработки в пределах контура каждого здания и сооружения могут не предусматриваться, а общее их количество допускается ограничивать пятью выработками, располагаемыми по углам и в центре участка.

На участках отдельно стоящих зданий и сооружений III уровня ответственности (складские помещения, павильоны, подсобные сооружения и т.п.), размещаемых в простых и средней сложности инженерно-геологических условиях, следует проходить 1-2 выработки.

Глубины горных выработок при изысканиях для зданий и сооружений, проектируемых на естественном основании, следует назначать в зависимости от величины сжимаемой толщи с заглублением ниже нее на 1-2 м.

При отсутствии данных о сжимаемой толще грунтов оснований фундаментов глубину горных выработок следует устанавливать в зависимости от типов фундаментов и нагрузок на них (этажности) по таблице 8.2:

Таблица 8.2

Здание на ленточных фундаментах Здание на отдельных опорах
Нагрузка на фундамент, кН/м (этажность) Глубина горной выработки от подошвы фундамента, м Нагрузка на опору, кН Глубина горной выработки от подошвы фундамента, м
До 100 (1) 4-6 До 500 4-6
200 (2-3) 6-8   5-7
500 (4-6) 9-12 7-9
700 (7-10) 12-15 9-13
1000 (11-16) 15-20 11-15
2000 (более 16) 20-23 12-19
    18-26
Примечания: 1 Меньшие значения глубин горных выработок принимаются при отсутствии подземных вод в сжимаемой толще грунтов основания, а большие - при их наличии. 2 Если в пределах глубин, указанных в таблице, залегают скальные грунты, то горные выработки необходимо проходить на 1-2 м ниже кровли слабовыветрелых грунтов или подошвы фундамента при его заложении на скальный грунт, но не более приведенных в таблице глубин. 3. На участках расположения слабых пород (водонасыщенные пески, илы и т.д.) скважины должны достигнуть их и на 2-3 м войти в пород, которые могут служить надежным основанием.

 

Глубину горных выработок при плитном типе фундаментов (ширина фундаментов более 10 м) следует устанавливать по расчету, а при отсутствии необходимых данных глубину выработок следует принимать равной половине ширины фундамента, но не менее 20 м для нескальных грунтов. При этом расстояние между выработками должно быть не более 50 м, а количество выработок под один фундамент — не менее трех.

При нагрузке на куст висячих свай свыше 3000 кН, а также при свайном поле под всем сооружением глубину 50% выработок в нескальных грунтах следует устанавливать ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай, как правило, не менее чем на 10 м.

Глубину горных выработок при опирании или заглублении свай в скальные грунты следует принимать ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай не менее чем на 2 м.

Для свай, работающих только на выдергивание, глубину выработок следует принимать на 1 м ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай.

Из буровых скважин, шурфов, обнажений и других выработок производят отбор образцов для исследований. Пробы отбирают послойно, на всю глубину выработки, но не реже чем через каждые 0,5-1,0 м. Из всех образцов, полученных при инженерно-геологических исследованиях, 5-10% отбирают для последующих лабораторных анализов.

По данным бурения скважин составляются буровые колонки, или, чаще всего, инженерно-геологические разрезы по скважинам. Пример построения геологических разрезов см. в разделе 5 (Геологические карты и разрезы).

Физико-механические характеристики грунтов по результатам испытаний оформляют в виде таблицы 8.3.

Таблица 8.3

Наименование выработки и её номер Номер пробы Глубина отбора пробы, м Плотность, г/см3 Плотность частиц, г/см3 Природная влажность, д. ед. Плотность скелета грунта, г/см3 Коэффициент пористости Влажность на границе текучести, % Влажность на границе раскатывания, % Число пластичности, % Показатель текучести Грануломе-трический состав, % Угол внутреннего трения, град Удельное сцепление, кПа Модуль деформации, МПа Наименование грунта
Песок, 2-0,05мм Пыль, 0,05-0,005мм Глина, <0,005мм
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
скв.1 1,8 1,92 2,71 0,24 1,54 0,74 0,40 8,6 Суглинок тяжелый, пылеватый, тугопластичный

 

За последние годы большое распространение получило изучение грунтов в полевых условиях (опытные работы), непосредственно в условиях их естественного залегания. Это сокращает количество разведочных выработок, объем лабораторных работ и в ряде случаев дает возможность определить прочностные, деформативные и другие характеристики грунтов с точностью большей, чем при лабораторных работах. В некоторых случаях, для зданий более 5 этажей, испытания грунтов на площадке опытными нагрузками являются обязательными. Опытные работы используются для изучения:

1. Водопроницаемости галечниковых, трещиноватых и других пород (опытное нагнетание и откачка);

2. Деформативных характеристик песчано-глинистых пород (опытные нагрузки, прессиометрия);

3. Прочностных характеристик и детального расчленения геологических разрезов (опытные сдвиги, зондирование).

Итогом инженерно-геологических исследований, их заключительным звеном является инженерно-геологический отчет.

В состав отчета обычно входит четыре части: общая, специальная, графические приложения и инженерно-геологическая записка.

Общая часть отчета начинается с введения, в котором указываются цели и задачи исследований, состав, объем и характеристика выполненных работ, состав исполнителей и сроки работ. Далее приводится описание гидрографии, климата, дается характеристика рельефу, климатическим особенностям (температура, осадки, промерзание грунтов, направление ветров). В главе «геология района» приводится весь материал по геологическому строению, тектонике, в главе «гидрогеология» описываются подземные воды, условия их питания, состав, агрессивность, фильтрационные свойства пород и др. Далее детально описываются «Природные геологические явления и инженерно-геологические процессы», которые могут повлиять на строительство и эксплуатацию сооружения.

Специальная часть отчетов содержит методику исследований, физико-механические свойства грунтов, инженерно-геологические условия строительства.

В конце отчета дается заключение с основными выводами по всем разделам. К отчету прилагают различный графический материал (карты, разрезы, колонки разведочных выработок).

В практике инженерно-геологических исследований очень часто вместо больших отчетов приходится составлять инженерно-геологические заключения. Выделяются три вида заключений: 1) по условиям строительства объекта 2) о причинах деформаций зданий и сооружений 3) экспертиза

В первом случае заключение носит характер сокращенного заключения и может быть выполнено для строительства отдельного здания. Заключение о причинах деформаций зданий и сооружений могут иметь различное содержание и объем. Заключение должно вскрыть причины деформаций и наметить пути их устранения. Экспертиза силами крупных специалистов устанавливает: правильность приемов исследований, достаточность объемов работ, правомерность выводов и рекомендаций и т.д.

Задачи

1. По результатам бурения одной скважины необходимо построить геолого-литологическую колонку, на которой видно, как залегают слои, их мощность, литологический тип, глубина залегания уровня грунтовых вод, возраст пород. Буровые колонки составляют в масштабе 1:100 – 1:500.

 

Таблица 8.4

№ варианта (скважины) абс. отметка устья скважины, м № слоя Возраст горных пород Описание горных пород Мощность слоя, м Глубина залегания уровня воды, м
появ. установ.
1 2 3 4 5 6 7 8
8.0 80,0       аQIV аQIV аQIII аQII   Суглинок серый, средней плотности Песок мелкозернистый, влажный, рыхлый Глина тугопластичная, с тонкими прослойками песка Гравийно-галечниковые отложения с включением песка, водонасыщенные, плотные 2,0 6,0 5,0   5,0       4,0     13,0       4,0     9,5    
8.1 79,2 LQ3-4 mN2 mN2 mN2 mN2 mN2 Лёсс Песок пылеватый средней плотности Глина тугопластичная Песок пылеватый плотный Глина тугопластичная Песок мелкий плотный 6,6 2,2 8,5 2,6 3,9 8,0   29,3   29,3
8.2 20,2 dQ N N К К К Суглинок бурый, полутвердый Глина полутвердая, темно-серая Песок мелкий, плотный, желтый Глина зеленая, тугопластичная песок пылеватый, плотный, серый Глина тугопластичная 2,0 1,0 2,0 3,3 0,3 2,0     3,5   8,3       3,5   4,0  
8.3 51,2   dQ4 аQ2 mQ1   Супесь пластичная макропористая Песок мелкий средней плотности Глина с тонкими песчаными прослоями тугопластичная 3,0 3,0 6,0     4,8       4,8    
8.4 45,3 tQ4 tQ4 mQ1 N2 Глыбы известняка-ракушечника Суглинок со щебнем Песок мелкий плотный Известняк-ракушечник 2,0 0,5 3,6 10,0   9,3   9,3
8.5 20,1 dQ4 lQ2 lQ2 K Суглинок полутвердый со щебнем Песок крупный плотный Песок пылеватый плотный Глина полутвердая зеленая 0,2 1,5 3,0 5,2     3,0       3,0  
8.6 150,0   аQ3 аQ3 аQ3   Глина полутвердая Суглинок тугопластичный Песок кварцевый средней крупности средней плотности 0,5 4,0 3,5       4,5       4,0  

Продолжение табл.8.4

1 2 3 4 5 6 7 8
8.7 126,2   dQ4 lQ4 gQ3   Суглинок бурый с галькой Песчано-гравийные отложения Суглинок полутвердый красно-бурый с валунами и галькой 1,2 6,0 4,2     5,5       5,5    
8.8 45,4   tQ4 mQ1 N2 Супесь со щебнем кирпича и древесными обломками Песок мелкий плотный Известняк-ракушечник 3,2   4,1 10,0   9,1   9,1
8.9 60,5   dQ4 аQ1 аQ1 аQ1   Суглинок со щебнем и глыбами Лёсс твердый Песок мелкий средней плотности Песок крупный с гравием и галькой средней плотности 2,8 4,0 9,5 7,1     19,5     19,5  
8.10 97,5   аQ4 аQ4 аQ4 С1 Суглинок заторфованный текучепластичный Торф Песок крупный, средней плотности Алевролит трещиноватый 4,0   4,2 3,8 6,0     4,0         1,8    

Пример выполнения задачи 8.0:

2. В шурфе, пройденном в контуре будущего сооружения, выполнялись испытания грунтов статическими нагрузками на штамп площадью 0,5 м2. При этом фиксировалась осадка штампа S (мм) и среднее давление p под подошвой штампа (МПа). Постройте график зависимости S=f(p) и по нему определите модуль деформации грунтов Е (МПа). Варианты заданий представлены в табл.8.5.

 

Таблица 8.5

N варианта Наименование грунта Глубина установки штампа Н, м Осадка штампа DS, мм, при очередной ступени нагружения удельным давлением p, Мпа
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
пески 2,3 0,15 0,60 1,20 1,05 1,50 2,45 3,50 3,50
пески 2,5 0,20 0,50 0,70 0,60 0,75 1,20 1,70 1,30
пески 4,4 0,20 0,60 0,70 0,60 0,75 1,10 1,40 1,90
пески 4,9 1,15 1,40 1,50 2,05 2,10 1,80 2,00 3,50
пески 5,0 0,65 0,60 1,20 1,30 1,40 2,50 3,80 4,25
пески 7,3 0,20 0,55 0,80 0,75 0,75 1,00 1,55 1,40
пески 9,7 0,15 0,70 0,60 0,75 1,20 1,70 1,90 3,20
суглинки 7,5 0,05 0,15 0,05 0,20 0,35 0,65 0,80 1,00
супеси 13,0 0,10 0,50 0,70 0,80 1,15 1,50 1,65 1,70
глины 12,0 0,30 0,50 0,35 0,40 0,45 0,70 0,75 0,80

 

Коэффициент Пуассона m принимают равным: для песков и супесей m=0,30; для суглинков m=0,35; для глин m=0,42. Плотность всех грунтов r = 2×103 кг/м3.

 

Пример расчета.

При испытании суглинков на глубине 2,5 м получены следующие результаты:

 

Удельное давление на штамп р, МПа 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Приращение осадки штампа DS, мм 0,95 1,70 1,70 1,95 3,75 6,90
Полная осадка штампа S, мм 0,95 2,65 4,35 6,30 10,05 16,95
Удвоенное приращение осадки штампа, 2DS, мм 1,9 3,4 3,4 3,9 7,5 13,8

 

Построим график зависимости осадки от удельного давления S=f(p):

 

Далее вычисляем значение модуля деформаций по формуле:

, (8.1)

где k – безразмерный коэффициент, зависящий от материала штампа и его формы; принимаем для круглых штампов равным 0,8; d – диаметр штампа; m - коэффициент Пуассона; Dp – приращение среднего давления по подошве штампа; Ds – приращение осадки штампа при изменении давления на Dp.

Значение Dp определяют графически в пределах условно прямолинейного участка графика. Началом участка является точка на графике, соответствующая природному давлению. За конечные значения рк и Sк — значения рi и Si соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке.

Если при давлении рi приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления рi-1, а при последующей ступени давления рi+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при рi, за конечные значения рк и Sк следует принимать рi-1 и Si-1. При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть не менее трех. В противном случае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступени давления.

Для вычисления Dp на графике находим опытную точку 1, соответствующую полной осадке штампа при природном давлении грунта pпр на глубине установки штампа Н.

Точка 1. p1 = pпр =r×H = 20(кН/м3) × 2,5 (м) = 50 кПа = 0,05 МПа => s1=0,95мм.

Затем обозначают на графике следующие точки 2, 3, 4, 5, 6 полученные при последующих ступенях нагружения. Точка 4 соответствует давлению 0,2×МПа (см.таблицу).

Точка 4. p4=0,2МПа => s4=6,3мм.

Поскольку приращение осадки штампа при давлении 0,2 МПа не превышает двойного приращения осадки за предыдущую ступень нагружения (0,15МПа): Δs4=1,95 < 2Δs3=3,4мм, за конечное давление рк можно принять 0,2 МПа.

Следовательно, Dp = р41 = 0,2 - 0,5 = 0,15 МПа и Ds = s4 - s1 = 6,3-0,95 =5,35 мм. Отсюда модуль деформаций:

15,8МПа.

 

2. На рис. 8.1 представлены результаты статического зондирования зондом диаметром 36 мм с регистрацией удельного сопротивления грунта под конусом зонда q и сопротивления грунта по боковой поверхности зонда f.

В пределах заданных литологических слоев по варианту определите среднее значение qЗ и fЗ и произведите оценку следующих показателей грунтов:

для песков – угол внутреннего трения φ, модуль деформации Е, плотность сложения;

для глинистых грунтов – угол внутреннего трения φ, удельное сцепление с, модуль деформации Е и показатель текучести IL.

Варианты заданий

Вариант № слоя Вариант № слоя
8.1 1,2,3 8.6 1,3,4
8.2 2,3,4 8.7 2,4,5
8.3 3,4,5 8.8 1,5,6
8.4 2,5,6 8.9 1,4,5
8.5 1,4,6 8.10 1,5,6

 

 

Рис. 8.1. График статического зондирования грунтов установкой С-979: 1 – q - удельное сопротивление грунта под конусом зонда; 2 - f – сопротивление грунта по муфте трения.

 

При определении физико-механических характеристик грунтов в качестве показателей зондирования следует принимать:

при статическом зондировании – удельное сопротивление грунта под конусом зонда qЗ и удельное сопротивление грунта по муфте трения зонда fЗ. В случае применения зонда I типа сопротивление грунта по боковой поверхности QЗ пересчитывается для каждого инженерно-геологического элемента на удельное сопротивление грунта трению fЗ, где fЗ – среднее значение сопротивления грунта по боковой поверхности зонда, МПа, определяемое как частное от деления измеренного общего сопротивления по боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверхности в точке зондирования;

при динамическом зондировании – условное динамическое сопротивление грунта погружению зонда р.

Пример ответа: Для интервала глубины статического зондирования 2-4 м в аллювиальных песках средней крупности получены осредненные значения qЗ = 12,0МПа и fЗ = 0,8МПа. В соответствии с прил. 8 по значению q определяют показатели, требуемые по заданию. Пески имеют среднюю плотность сложения, φ = 350, Е = 30МПа.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.