Структура дисциплины «Геотехника 1»

Структура дисциплины «Геотехника 1» Геотехника 1 Инженерная Грунтоведение геология

Основная литература • 1. Ананьев В. П. , Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология М. : ВШ, 1980, - 271 с. • 2. Пешковский А. М. , Перескокова Т. М. Инженерная геология М. : ВШ, 1982, - 341 с. • 3. Ананьев В. П. , Потапов А. Д. Инженерная геология М. : ВШ, 2002, - 511 с. • 4. Далматов Б. И. и др. Механика грунтов. Часть 1 «Основы геотехники» М. : С-Петербург, 2000, 204 с. • 5. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты Л. : СИ. , 1988, -415 с. • 6. Берлинов М. В. Основания и фундаменты М. : ВШ. , 1998, - 320 с.

Дополнительная литература • Белый Л. Д. Инженерная геология М. : Высшая школа, 1985, -231 с. 1505 • Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии Павлинов В. Н и др. М. : Недра, - 149 с. 402 • Чернышев С. А. и др. Задачи и упражнения по инженерной геологии. М. : Высшая школа, 1984, - 206 с. • Хомяков В. А. Учебная геологическая практика. Методические указания для студентов строительных специальностей Алматы: Каз. ГАСА, 1986, -25 с. • Далматов Б. И. и др. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений(уч. пос. ) М, : ВШ. , 1986, -239 с. 253 • Берлинов М. В. , Ягупов Б. А. М. Примеры расчета оснований и фундаментов. : СИ, 1986, -173 с. • Шутенко Л. Н. и др. Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование Киев, : ВШ, 1989, -328 с. • Методические указания по проведению лабораторных работ по механике грунтов Алдунгаров М. М. Алма-Ата, : МВи. ССО Каз. ССР, РУМК, 1990, - 42 с.

Справочно-нормативные учебно- методические материалы • СНи. П 2. 01. 15 -88. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. М. : Стройиздат, 1989 • СНи. П 1. 02. 07 -87. Инженерные изыскания для строительства. М. : Стройиздат, 1988 • СНи. П 2. 01 -82. Строительная климатология и геофизика. М. : Стройиздат, 1983 • ГОСТ 25100 -95. Грунты. Классификация. М. : МНТКС, 1995 • СНи. П 2. 01 -83. Основания зданий и сооружений. М. : СИ, 1985 • СНи. П 2. 03 -85. Свайные фундаменты. М, : СИ, 1986 • СНи. П 3. 02. 01 -87. Земляные сооружения, основания и фундаменты М, : СИ, 1988

Сравнительные размеры планет Солнечной системы

Происхождение солнечной системы по Лапласу

Происхождение солнечной системы по Шмидту

Физические свойства Земли • Плотность • Гравитация • Теплота: - Геотермический градиент - Геотермическая ступень • Радиоактивность • Магнетизм

Зоны температур в земной коре • 1 – зона переменных температур; • 2 – зона постоянных температур; • 3 – зона постоянного роста температур;

Строение и параметры Земли

Схема сейсморазведочных работ методом отраженных волн

Строение земли • Кора • Астеносфера • Конвективные потоки • Верхняя мантия • Нижняя мантия • Внешнее ядро • Внутреннее ядро

Схема взаимоотношения геосфер Земли • Атмосфера- газовая оболочка земли, состоит из: -тропосферы; - стратосферы; -мезосферы; - термосферы; -экзосферы. • Гидросфера- водная оболочка Земли. 94% составляет мировой океан. • Земная кора- твердая, остывшая часть поверхности Земли. Составляет 1% объема Земли. • Мантия-внутренний промежуточный слой Земли, имеющий большую температуру и содержащий в своем составе астеносферу. • Ядро-центральная, наиболее разогретая и плотная часть Земли.

Схема расположения магнитного поля Земли

Эндогенные геологические процессы • Магматизм • Вулканизм • Землетрясения • Метаморфизм • Тектонические движения

Магматизм - процесс, связанный с образованием и движением в земной коре магм и рождением из магм магматических горных пород • Интрузивный - • Эффузивный - магма не достигает магма достигает земной поверхности а приповерхностных затвердевает в поверхностных и слоев трещинах, пустотах или земли, изливается и расплавленных ею застывает в наземных участках земной коры и условиях, образуя образует интрузии: эффузии: • гранит, диорит, габбро, • липарит, порфир, перидотит и др. порфирит, обсидиан и др.

Формы залегания магматических пород

Гипотеза дрейфа континентов

Главные типы извержений

Типы вулканических аппаратов

Виды извержений

Метаморфизм • Виды метаморфизма: - термальный; - динамо-метаморфизм; - контактовый; - региональный; • Факторы - локальный. метаморфизма: - Высокое давление; - Высокая температура; - Горячие газы; - Водные растворы

Пример тектонических движений поверхности Земли (рынок Поццуоли)

Виды континентальных отложений

Землетрясения • Тектонические • Вулканические • Обвальные • Ударные • Антропогенные

Показатели силы землетрясения • Энергия - измеряется • Интенсивность - в джоулях или сила подземных толчков магнитудах по шкале на поверхности земли, Рихтера измеряется в баллах по • lq(Ā/A) шкале MSK-1964 (Медведев. С. В. • Ā - амплитуда колебаний Шпонхойер В. Карник В. изучаемого землетрясения ) • A - амплитуда колебаний стандартного землетрясения

Последствия землетрясения на Сахалине (Нефтегорск) 1995 г.

Интенсивность в баллах по шкале МSK-1964 • 1 -2 балла • 3 -4 балла • 5 баллов • 6 баллов • 7 баллов • 8 баллов • 9 баллов • 10 -11 баллов • 12 баллов

Строения сейсмического очага

Принципиальная схема сейсмографов • 1 - штатив; 2 – подвес; 3 – груз(маятник); 4 – самописец; 5 – барабан; 6 – сейсмограмма.

Дислокации- нарушения первоначальных условий залегания горных пород • Складчатые: • Разрывные: -Моноклиналь; -сброс; -Флексура; -сдвиг; -Геосинклинали: -надвиг; -антиклиналь; -синклиналь -грабен; -горст; -рифт

Системы разрывных дислокаций Ступенчатый взброс Ступенчатый сброс Грабен Горст

Разрывные дислокации

Типы разрывных дислокаций

Складчатые дислокации

Экзогенные процессы Название диаграммы Основные термины Деструкция Денудация Аккумуляция -разрушение -транспортировка -накопление

Виды выветривания (дезинтеграция) Название диаграммы Виды выветривания Физическое Химическое Биологическое Механическое; Растворение Влияние животного мира Температурное Окисление Гидротация Гидролиз

Формы физического выветривания

Физическое выветривание горных пород • I – начало выветривания; • II – развитие трещин и образование обломков; • III – обрушение пород. • 1 - известняк; • 2 – песчаник; • 3 – рудная жила. • А – коллювий; • α – угол естественного откоса.

Химическое выветривание • РАСТВОРЕНИЕ – зависит от минералогического состава, химической активности; • ОКИСЛЕНИЕ – происходит в химически активных минералах; • ГИДРАТАЦИЯ – водонасыщение: • ГИДРОЛИЗ – насыщение водными растворами с последующим разложением , растворением и обменом веществ.

Формирование карстовых пещер

Формирование оползневых процессов

Виды геологических отложений • Элювий- el; • Делювий- dl; • Пролювий- pl; • Эоловые отложения- s; • Флювиогляциальные отложения- fgl; • Аллювий- a;

Схема образования элювия

Поперечный разрез речной долины

Схема строения долины равнинной реки

Схема морфологии русла реки • Меандры – искривления речной долины; • Старица – старое русло реки;

Схема формирования речной долины

Схема абразионного берега

Провал поверхности под карстовой полостью

Формирование воды в грунтовой толще

Виды воды по расположению

Схема залегания почвенной воды, верховодки, грунтовой воды • Почвенные воды • Верховодка • Грунтовая вода 1 – почва; 2 – пески; 3 – глина;

Виды воды ( по расположению) • Верховодка • Грунтовая вода • Межпластовая вода - ненапорная - напорная (артезианская) • 1 – водопроницаемые породы; 2 – водоупорные породы; 3 – уровень грунтовой воды; • 4 – уровень напорной воды; 5 – буровая скважина.

Схема образования артезианского бассейна • 1 – глинистые породы; 2 – водоносные пески; • 3 – известняки; Ф – фонтанирующая скважина

Схема артезианского бассейна • 1 - уровень грунтовых вод; 2, 4 – водоносные пласты; 3, 5 – водоупорные пласты; 6 – место инфильтрации; 7 – уровень напорных вод; 8 – артезианская скважина.

Классификация подземной воды 1 -по степени минерализации Вид воды Степень Преобладающ Химический минерализации ие ионы тип воды Пресные 0, 1 НСО 3, СО 2, Са Гидрокарбонатн о-кальциевый Солоноватые 1 -3 SO 4, реже Cl Сульфатный, хлоридный Соленые 3 -35 SO 4, Cl Сульфатный и хлоридный Рассолы >35 Cl, Ca, Mg, Na Хлоридно- натриевый

Классификация подземной воды • 2 – по активной реакции, по числу р. Н =-lg(Н+) Кислая р. Н<7 Нейтральная р. Н=7 Щелочная р. Н>7 Наилучшие питьевые свойства при р. Н=6, 5 -8, 5

Классификация подземной воды • 3 – по общей жесткости -общая жесткость (наличие ионов Ca и Mg); -карбонатная жесткость (наличие гидрокарбонатных ионов); Воды Общая жесткость Мг-экв/л Немецкие градусы Очень мягкие До 1, 5 До 4, 2 Мягкие 1, 6 -3, 0 4, 3 -8, 4 Умеренно жесткие 3, 1 -6, 0 8, 5 -16, 8 Жесткие 6, 1 -9, 0 16, 9 -25, 2 Очень жесткие Более 9, 0 Более 25, 2

Агрессивность подземных вод • К бетону: • К металлу: - Сульфатная: -SO 42 - Кислородная: Слабоагрессивная-(от 250 -800 мг/л) - Содержание кислорода; Сильноагрессивная-(более 800 мг/л) агрессивной углекислоты; сероводорода - Магнезиальная: -Mg ( более 1000 мг/л) - Общекислотная: - При р. Н от 5, 0 -6, 8 - Выщелачивания: - НСО 3 (0, 4 -1, 5)мг-экв/л - Углекислотная: СО 2

Движения подземных вод

Потоки грунтовых вод

Способы изображения подземной воды на геологических картах • Гидроизогипсы - линии, соединяющие одинаковые абсолютные отметки поверхности распространения грунтовой воды; • Гидроизобаты - линии, соединяющие одинаковые абсолютные отметки распространения кровли водоупора грунтовой воды; • Гидроизопьезы - линии, соединяющие одинаковые абсолютные отметки поверхности распространения напорной артезианской воды;

Карта гидроизогипс • 1 – горизонтали; 2 – гидроизогипсы.

Движения подземных вод

Cхемы водных потоков у водозаборов

Виды дренажей

Головной дренаж горизонтального типа

Схема головного дренажа

Кольцевой дренаж горизонтального типа

Береговой дренаж

Инженерно-геологические изыскания • Рекогносцировка местности • Инженерно-геологическая съемка - Камеральная обработка • Инженерно-геологическая разведка - Полевые разведочные работы - Лабораторные исследования • Составление отчета

Структура дисциплины «Грунтоведение» Грунтоведение Происхождение Физические и виды свойства грунтов грунтов

Состав грунта • Грунт – это продукты выветривания верхних слоев литосферы, находящиеся в сфере воздействия инженерной деятельности человека. Состав грунтов Твердые минеральные Жидкая Газовая частицы компонента

Схема электромолекулярного взаимодействия в системе твердая частица — вода • а— адсорбированная вода - ориентация диполей воды поверхностью твердой частицы и отдельными катионами; • б — лиосфера (гидратная оболочка), выделена пунктиром; • в — эпюра изменений электромолекулярных сил

Формы воды в грунтах • 1 – абсолютно сухой грунт • 2 – воздушно-сухой грунт • 3 – грунт, насыщенный гигроскопической (прочносвязанной водой) • 4 - грунт в состоянии максимального насыщения молекулярно связанной водой • 5 – грунт, содержащий гравитационную воду

Состав грунтов • Грунт = твердые • Свойства твердых частицы + вода + газ частиц. • Свойства твердых (минеральных) частиц зависят от размеров. • Классификация твердых Классификация грунтов (простейшая) частиц: № Наименов Содержит Число № Поперечн п ание частиц пластично ый п Наименование разме Примечания / грунт 0, 005 (%) сти Jр / частиц р п а п (мм) 1 Глины 30 0, 17 Галечные 10 (20) Классификация (щебень) 2 Суглинок 10 30 0, 07 0, 17 по шкале 2 Гравелистые 2 10 (20) Сабанина 3 Супесь 3 10 0, 01 0, 07 (по 3 Песчаные 0, 05 2 скорости 4 Песок 3 Не пластич. 0, 005 падения 4 Пылеватые частиц в 0, 05 воде) 5 Глинистые 0, 005

Схема электромолекулярного взаимодействия в системе твердая частица — вода • а- пленки прочносвязанной воды адсорбированная вода - ориентация диполей воды определена поверхностью твердой частицы и отдельными катионами; n· 1000 (кг/см 2) – электромолекулярные силы притяжения, удалить эту воду практически невозможно, замерзает при tº -70º. • б — рыхлосвязанная вода лиосфера (гидратная оболочка), выделена пунктиром; n· 10 (кг/см 2) – электромолекулярная сила притяжения, удаляется только при tº = 105º, замерзает при tº -1º …- 3º C. • в — гравитационная (капиллярная вода)

Физические свойства грунтов • Песчаных • Глинистых Плотность, ρ г/см³ Гранулометрический Влажность, W % состав Влажность на границе Плотность, ρ г/см³ раскатывания, Wp % Влажность W % Влажность на границе Плотность сухого грунта, ρ текучести, WL % г/см³ Плотность сухого грунта, ρ г/см³ Пористость, п Коэффициент пористости, е е Степень влажности, Sr Число пластичности, Ip Показатель консистенции, IL

Классификационные показатели песчаных и глинистых грунтов Грунт Тип Вид Разнови дность Песчаный По степени гранулометр плотности влажности ическому сложения составу Глинистый По числу По индексу пластичности содержани текучести ю ( показателю включений консистенци и)

Классификационные характеристики глинистых грунтов • Число пластичности: Ip=WL-Wp Суглинки и Супеси глины • Показатель Твердые IL<0 консистенции: • IL=(W-Wp)/(WL-Wp) Полутвердые Пластичные Наименова Значение 0≤IL≤ 0, 25 0≤IL≤ 1 ние грунта Ip Тугопластичны Текучие IL>1 Супесь 017 ные 0, 75≤IL≤ 1 Текучие IL>1

Оценка плотности сложения песков Плотность Коэффицие Индекс Число Сопротивле сложения нт плотности Id ударов ние песка пористости, (Idmax=1) груза N* внедрению е конуса, R, МПа ** Плотный <0, 55 >2/3 >30 >15 Средней 0, 55… 0, 7 2/3… 1/3 9. . 29 10… 15 плотности Рыхлый >0, 7 <1/3 1… 9 - • Динамическое зондирование выполняют пробоотборником 635 к. Н, сбрасывая с высоты 71 см. Определяют число ударов при погружении на 30 см. • Статическое зондирование выполняют стандартным конусом (диаметром 36 мм углом основания 60º), вдавливая его с заданной скоростью. Фиксируется осевая сила вдавливания.