Структура дисциплины Геотехника 1 Геотехника 1 Инженерная геология

Структура дисциплины «Геотехника 1» Геотехника 1 Инженерная геология Грунтоведение

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 учебнометодические 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 магматических горных пород • Интрузивный - магма не достигает земной поверхности а затвердевает в трещинах, пустотах или расплавленных ею участках земной коры и образует интрузии: • гранит, диорит, габбро, перидотит и др. • Эффузивный - магма достигает приповерхностных и слоев земли, изливается и застывает в наземных условиях, образуя эффузии: • липарит, порфир, 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; локальный. • Факторы 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 магнитудах по шкале Рихтера • lq(Ā/A) • Ā - амплитуда колебаний изучаемого землетрясения • A - амплитуда колебаний стандартного землетрясения сила подземных толчков на поверхности земли, измеряется в баллах по шкале MSK-1964 (Медведев. С. В. Шпонхойер В. Карник В. )

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; -грабен; -синклиналь -горст; -рифт

Системы разрывных дислокаций Ступенчатый взброс Ступенчатый сброс Горст Грабен

Разрывные дислокации

Типы разрывных дислокаций

Складчатые дислокации

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

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

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 минерализации Преобладающ ие ионы Химический 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 Хлориднонатриевый

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

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 и виды грунтов Физические свойства грунтов

Состав грунта • Грунт – это продукты выветривания верхних слоев литосферы, находящиеся в сфере воздействия инженерной деятельности человека. Состав грунтов Твердые минеральные частицы Жидкая компонента Газовая 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 частицы + вода + газ • Свойства твердых частиц. • Классификация грунтов (простейшая) № Наименов п ание / грунт п а Содержит частиц 0, 005 (%) Число пластично сти Jр 1 Глины 30 0, 17 2 Суглинок 10 30 0, 07 0, 17 3 Супесь 3 10 0, 01 0, 07 4 Песок 3 Не пластич. • Свойства твердых (минеральных) частиц зависят от размеров. Классификация твердых частиц: № п Наименование / частиц п Поперечн ый разме р (мм) 1 Галечные (щебень) 10 (20) 2 Гравелистые 2 10 (20) 3 Песчаные 0, 05 2 4 Пылеватые 0, 005 0, 05 5 Глинистые 0, 005 Примечания Классификация по шкале Сабанина (по скорости падения частиц в воде)

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

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

Классификационные характеристики глинистых грунтов • Число пластичности: Ip=WL-Wp • Показатель консистенции: • IL=(W-Wp)/(WL-Wp) Наименова Значение грунта Ip Супесь Суглинок Глина Суглинки и глины Супеси Твердые IL<0 Полутвердые 0≤IL≤ 0, 25 Пластичные 0≤IL≤ 1 01 е 0, 25≤IL≤ 0, 5 7≤Ip≤ 17 Мягкопластичн ые 0, 5≤IL≤ 0, 75 Ip >17 Текучепластич ные 0, 75≤IL≤ 1 Текучие IL>1

Оценка плотности сложения песков Плотность сложения песка Коэффицие Индекс нт плотности Id пористости, (Idmax=1) е Число ударов груза N* Сопротивле ние внедрению конуса, R, МПа ** Плотный <0, 55 >2/3 >30 >15 Средней плотности 0, 55… 0, 7 2/3… 1/3 9. . 29 10… 15 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.