Геологические процессы и явления

На территории строительства возможно проявление следующих явлений; выветривание, лросадочность лёссовых пород, суффозия.

Под процессом выветривания понимают разрушение и изменение состава горных пород, происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание вод, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д. Продукты выветривания горных пород остающиеся на месте их образования, носят название элювия.

Выделяют три вида выветривания; физическое, химическое и биологическое.

Процессы выветривания влияют на инженерно-геологические свойства горных пород.
Выветривание, как геологический процесс, приводит к разрушению и преобразованию первичных пород.
С инженерно-геологической точки зрения основная направленность процесса выветривания состоит в
изменении физического состояния и физико-механических свойств горных пород, что приводит к
снижению устойчивости пород в основании сооружений, естественных и искусственных, откосах,
подземных выработках и т.д.

При выветривании глинистых пород происходит:

-раскрытие существующих и образование новых трещин,

-разрыхление, сопровождающееся возрастанием пористости,

-появление новых минералов.

Эти процессы резко ухудшают физико-механические свойства глинистых пород, у них снижается сопротивление сдвигу и повышается сжимаемость.

При выборе основания для зданий и сооружений кору выветривания прорезают фундаментом до невыветренной породы, либо используют ее как несущее основание, если элювий имеет достаточную прочность или укреплен после соответствующей обработки способами технической мелиорации.

Для предотвращения выветривания или улучшения свойств уже выветрелых пород применяют различные мероприятия:

- покрытие горных пород непроницаемыми для агентов выветривания материалами

- пропитывание пород различными веществами

- нейтрализацию агентов выветривания

- планировку территорий и отвод вод

Выбор мероприятий по борьбе с выветриванием зависит от степени выветрелости пород, характера выветрелости, конструктивных особенностей сооружения и т.д.

При фильтрации подземная вода совершает разрушительную работу. Из пород вымываются составляющие их мелкие частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земли, образованием провалов, воронок. Этот процесс выноса частиц, а не его последствия, называют суффозией.

Различают два вида суффозии - механическую и химическую. При одновременном действии этих двух видов суффозии иногда применяют термин - химико-механическая суффозия. Такая суффозия может быть в лессовых породах, где растворяется карбонатное цементирующее вещество и одновременно выносятся глинистые частицы.

Основной причиной суффозионных явлений следует считать возникновение в подземных водах значительных сил гидродинамического давления и превышение величины некоторой критической скорости воды. Это вызывает отрыв и вынос частиц во взвешенном состоянии. Взвешивание частиц происходит при критическом напоре, который можно определить по формуле:

1кР=(∆ -1)(1-n)+0,5n,

где ∆ - плотность породы, n - пористость породы в долях единицы.

При проектировании объектов необходимо установить возможность проявления суффозионной осадки (Sс). При этом следует определять всю суммарную величину вертикальной деформации засоленного основания, которая складывается из осадки, вызванной уплотнением фунтов от нагрузки объектов и суффозионной осадки.

При прогнозе величины суффозионной осадки следует учитывать:

- в глинистых фунтах с содержанием глинистых частиц более 40% осадка практически не

проявляется,

- наибольшая осадка наблюдается при высокой засоленности и большой пористости фунтов,

- величина и характер протекания осадки во времени во многом зависят от химического состава
фильтрующейся в грунте воды.

Суффозионные явления отрицательно сказываются на устойчивости зданий и сооружений, С суффозией следует активно бороться. Основой всех мероприятий является прекращение фильтрации воды. Это достигается различными путями: регулированием поверхностного стока атмосферных вод и гидроизоляцией поверхности земли, упрочнением ослабленных суффозией пород методами силикатизации, цементации, глинизации, применением особых видов фундаментов, например, свайных.

Просадочные явления в лессовых породах оказывают большое влияние на строительство на данной территории. Лессовые породы представлены суглинками. Среди них различают лёсс (первичное образование) и лёссовидные суглинки (переотложенные первичные образования). Лёссовидные суглинки обычно слоисты и могут содержать обломки различных пород. Для них характерны следующие особенности: способность сохранять вертикальные откосы в сухом состоянии, быстро размокать в воде, высокая пылеватость, невысокая природная влажность (до 15-17 %), пористая структура (более40%)с сетью крупных и мелких пор, высокая карбонатность, засоление легко водорастворяемыми солями.

Изменение влажности лессовых грунтов по сезонам года серьезно сказывается на основных строительных свойствах - сжимаемости, просадочности и сопротивлении сдвигу.

Среди лёссовых пород по характеру влияния на них увлажнения различают: набухающие, непросадочные, просадочные

Просадочность - явление, характерное для многих лёссовых пород. Просадка связана с воздействием воды на структуру пород с последующим ее разрушением и уплотнением под весом самой породы или при суммарном давлении собственного веса и веса объекта. Уплотнение пород приводит к опусканию поверхности земли в местах замачивания водой, Форма опускания зависит от особенностей источника замачивания. При точечных источниках (прорыв водопроводной сети, канализации и т. д.) образуются блюдцеобразные понижения. Инфильтрация воды через траншеи и каналы приводит к продольным оседаниям поверхности. Площадные источники замачивания, в том числе и при поднятии уровня подземных вод приводят к понижению поверхности на значительных территориях.

Вследствие опускания поверхности земли здания и сооружения претерпевают деформации, характер и размер которых определяется величинами просадок зпр.

Величина оседания поверхности может быть различной и колеблется от нескольких до десятков сантиметров, что зависит от особенностей замачивания толщи.

Структура лёссовых пород по своей прочности неодинакова. В одних случаях она разрушается после водонасыщения и при одновременном приложении к ней нагрузки от объекта. Такие породы относят к первому типу по просадочности, другие лёссовые породы разрушаются уже при водонасыщении только под собственным весом. Это породы второго типа по просадочности.

В лёссовых толщах просадочными свойствами обладает только их верхняя часть. Толщина слоя просадочных пород Hsl колеблется от 1 м до 30 м (иногда больше). Для пород первого типа эта толщина в основном составляет 8-10 м.

Наибольшей опасности выноса фильтрующей водой будет подвергаться песок, т.к. пески сложены из частиц, не имеющих между собой связи. Однако следует иметь в виду, что в природных условиях пески нередко обладают некоторым сцеплением. Часто они оказываются, как говорят, «уплотненными» или даже в некоторой степени сцементированными и не внушают никаких опасений в смысле возможного выноса.

Вывод: при строительстве нужно проводить различного рода мероприятия, чтобы предотвратить влияние выше перечисленных явлений на здания и сооружения.