Введение

Введение

 

Производство дорожных работ (начиная с проектирования и заканчивая эксплуатацией сооружения) невозможно без обеспечения инженерно-геологическими данными:

1) Так, основой для проектирования автомобильной дороги и выбора того или иного проектного решения (помимо прочих исходных данных) является геологическое строение поверхности земной коры площадки, отведенной под строительство. Существенное влияние на конструкцию земляного полотна, способы производства работ и, в конечном итоге, на стоимость всей автомобильной дороги оказывают типы грунтов, залегающих на поверхности земной коры, их физические и физико-механические свойства. (Грунтами называются горные породы, залегающие в поверхностной части земной коры.) Данные по грунтам собираются в ходе проведения инженерно-геологических исследований.

2) Для уменьшения стоимости строительства автомобильной дороги максимально используются местные строительные материалы. Для выявления залежей местных строительных материалов необходимо провести инженерно-геологическую разведку.

3) При проведении строительных работ по возведению земляного полотна необходимо проводить контроль качества. Данный вид работ обеспечивается инженерно-геологическими испытаниями непосредственно на дороге и в лабораторных условиях.

4) В период эксплуатации автомобильной дороги в результате неблагоприятного воздействия природно-климатических факторов на грунты земляного полотна и автомобильную дорогу в целом возникают различные виды деформаций. Для выявления и устранения последствий разрушений необходимо проводить инженерно-геологическое обследование.

И т.д.

Лекция №1

Классификация грунтов

 

Согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» грунты подразделяются на (рис. 1):

— классы — по общему характеру структурных связей;

— группы — по характеру структурных связей (с учетом их прочности);

— подгруппы — по происхождению и условиям образования;

— типы — по вещественному составу;

— виды — по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);

— разновидности — по количественным показателям веществен­ного состава, свойств и структуры грунтов.

Рис. 1. Деление грунтов по ГОСТ 25100-95

 

Классы:

класс скальных грунтов – грунты с жесткими структурными связями (Рис. 2). Класс включает две группы грунтов:

1. скальные, к которым относятся три подгруппы: магматические (граниты, диориты, сиениты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы и др.), осадочные сцементированные (конгломераты, брекчии, песчаники и др.) и хемогенные.

2. полускальные, к которым относятся две подгруппы: магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса.

Деление класса на типы основано на особенностях минерального состава: силикатные, карбонатные, железистые, кремнистые, сульфатные и галоидные.

Разделение на разновидности проводится по свойствам: например, гранит – очень прочный, вулканический туф – менее прочный; по растворимости в воде – кварцит – очень водостойкий, известняк – неводостойкий.

класс дисперсных грунтов, к ним относятся только осадочные горные породы (рис.3). Класс делится на две группы:

1. связные;

2. несвязные грунты.

Для этих грунтов характерны механические и водно-коллоидные структурные связи. Связные грунты делятся на три типа: минеральные, органоминеральные и органические. Несвязные грунты представлены песками и крупнообломочными породами.

мерзлые грунты (рис.4). Все грунты имеют криогенные структурные связи, т.е. цементом грунтов является лед.

В состав класса входят почти все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов.

техногенные грунты.

Представляют собой, с одной стороны, природные породы – скальные, дисперсные, мерзлые, которые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физико-механическому воздействию, а с другой стороны, искусственные и органо-минеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека.

 

Рис. 2. Класс скальных грунтов

 

 

Рис. 3. Класс дисперсных грунтов

 

 

Рис. 4. Класс мерзлых грунтов

Краткая характеристика основных групп грунтов

Скальные породы. Залегают в виде сплошного массива или трещиноватого слоя, обладают высокой… Вода в таких грунтах фильтруется только по трещинам.

Зерновой состав

Зерновой состав – количественное содержание фракций в определенной навеске грунта. При этом фракции рассматриваются как частицы грунта, близкие… Для определения состава грунта выполняют гранулометрический анализ. Методы… Гранулометрический анализ песчаных грунтов выполняют ситовым методом (просеивают через сита с различными размерами…

Физико-механические свойства грунтов

, где - плотность грунта, г/см3; - масса породы с естественной влажностью и… Удельный вес грунта характеризует отношение веса грунта, включая вес воды в его порах, к занимаемому этим грунтом…

Водно-физические свойства грунтов

, где - масса породы с содержащейся в ней водой, г; - масса высушенной породы,… Полная влагоемкость грунта – максимально возможное содержание в грунте связанной, капиллярной и гравитационной воды…

Инженерно-геологические исследования для строительства

Цель инженерно-геологических исследований – получить необходимые для проектирования объекта инженерно-геологические материалы. Задача исследований – изучение геологического строения, геоморфологии,… Инженерно-геологические работы выполняют в три этапа:

Инженерно-геологическое заключение.

Выделяется три вида заключений:

1. по условиям строительства объекта;

2. о причинах деформаций зданий и сооружений;

3. экспертиза.

В первом случае заключение носит характер сокращенного инженерно-геологического отчета.

В основу заключения о причинах деформаций зданий и сооружений кладут материалы ранее проведенных исследований, осмотр местности, сооружения. Заключение должно вскрыть причины деформаций и наметить пути их устранения.

Экспертиза устанавливает:

· правильность приемов исследований;

· достаточность объемов работ;

· правомерность выводов и рекомендаций;

· причины аварий и т.д.

Инженерно-геологическая съемка представляет собой комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других естественно-исторических условий района строительства.

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.

Гидрогеологические условия изучают для выяснения обводненности пород, глубины залегания подземных вод, их режима и химического состава; выявляют геологические процессы и явления (обвалы, осыпи, оползни, карст и т.д.), которые могут негативно отразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

В процессе инженерно-геологической съемки производят поиски месторождений природных строительных материалов.

Для ускорения сроков съемочных работ и повышения их качества используют аэрометоды, которые особенно эффективны в районах, труднодоступных для наземного изучения (заболоченные низменности, пустыни и т.д.). Космическая съемка позволяет получать высокоточную и достоверную геологическую информацию.

Буровые и горно-проходческие разведочные работы.

Расчистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам. Их целесообразно применять на участках, сложенных крутопадающими слоями. При… Расчистки – выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия… Канавы (траншеи) – узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки, выполняемые с целью обнажения коренных пород,…

Отбор образцов пород и проб воды.

Для инженерно-геологических работ обязателен отбор монолитов, т.е. образцов с сохранением их структуры. В шурфах и обнажениях отбирают монолиты в… Помимо монолитов, отбирают образцы нарушенной структуры и образцы рыхлых… Пробы подземной воды берут из каждого водоносного горизонта в количестве от 0,5 до 2 л. Вода набирается в чистую…

Геологические карты и разрезы.

Геологические карты представляют собой проекцию геологических структур на горизонтальную плоскость. Все карты подразделяют на карты коренных пород и… Четвертичные отложения покрывают поверхность земли почти сплошным чехлом,… На картах четвертичных отложений показывают породы, расположенные на поверхности земли (рис.11, линия I).

Месторождения природных строительных материалов

В состав месторождений входят горные породы, которые являются естественным строительным материалом или сырьем для их производства. Полезные ископаемые в большинстве случаев добывают из открытых горных… Поиски (разведка) месторождений должны решить следующие задачи:

ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Грунты для возведения земляного полотна

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их… Грунты глинистые, мелкие и пылеватые пески, размягчаемые скальные грунты также… Кроме грунтов природного происхождения для отсыпки насыпей применяют отходы промышленности: золошлаковые материалы,…

Расположение грунтов в теле земляного полотна

Рассмотрим несколько случаев расположения грунтов в теле насыпи: 1. На участке с избыточным увлажнением нижняя часть насыпи отсыпана из… 2. При отсыпке нижней части насыпи из дренирующих грунтов, а верхней из связных при (рис. 15,б), грунтовая вода из…

Уплотнение грунтов. Теория уплотнения грунтов

Грунт представляет собой сложное тело, в состав которого входят твердые частицы, вода и воздух. Жидкая и газообразная фазы подвижны в порах грунта,… , где - плотность скелета грунта, ;

Определение оптимальной плотности и влажности грунта

Стандартное уплотнение грунта в лабораторных условиях производят на приборе СоюздорНИИ (рис. 16). Отобранный из резерва или выемки образец грунта,… , где - общая масса цилиндра с грунтом, г;

Требования к плотности грунта в теле насыпи

Требуемое уплотнение по высоте насыпи не должно быть обязательно одинаковым. Назначаемая плотность должна учитывать эксплуатационные условия, в… В верхних слоях земляного полотна на глубине 1,5...2м имеют место наибольшие… В слоях ниже 1,5...2м, где суммарное давление от временной нагрузки и собственной массы грунта невелико, а сезонные…

Выбор машин для уплотнения земляного полотна

При уплотнении укаткой сближение частиц грунта и придание ему устойчивой структуры обеспечивается благодаря действию массы катка, многократно… Моторные катки с гладкими вальцами используют только при завершающей стадии… Пневмоколесные катки могут уплотнять все виды грунтов. При уплотнении связных грунтов рекомендуется применять катки с…

Контроль качества уплотнения насыпей

Контроль качества уплотнения грунта осуществляется путем сравнения требуемой плотности (табл. 3) с плотностью скелета грунта насыпи. Ориентировочно… Плотность влажного грунта () определяют по формуле: ,