Заходи боротьби зі зсувами

При перевірці стійкості природного зсувної ділянки ґрунту (берег річки або моря, гірський схил тощо), якщо коефіцієнт стійкості виявляється близьким до одиниці, необхідно передбачити заходи, що збільшують стійкість масиву ґрунту. Внаслідок надзвичайної різноманітності природних умов, що зумовлюють зсувні явища, заходи по боротьбі із зсувами можуть бути різними.

Часто для збільшення стійкості того чи іншого зсувної ділянки застосовують ряд вельми дорогих технічних заходів, які, однак, не завжди дають належний ефект. Пояснюється це обставина головним чином неизученностью причин виникнення зсувів на даній ділянці: відсутністю даних глибокого буріння, зйомки зсувної ділянки, даних про фізико-механічні властивості ґрунтів тощо, причому заходи по зміцненню зсувної зони проектуються без перевірки їх геотехнічними розрахунками. Такий стан справи слід визнати неприпустимим. Для складання проекту протизсувних заходів перш за все необхідно детально обстежити зсувної ділянку та встановити причини, що викликають зсув.

При обстеженні повинні бути виконані наступні роботи: топографічна зйомка зсуву (план в горизонталях з достатнім числом поперечних і поздовжніх профілів), буріння на глибину, що перевищує потужність оползающего клина грунту, польові та лабораторні дослідження грунтів (об'ємна вага, вологість, питома вага, коефіцієнт внутрішнього тертя і зчеплення) для всіх характерних шарів; при цьому істотне значення має правильний вибір величини розрахункових характеристик ґрунтів.

На підставі результатів обстеження грунтів зсувної ділянки складаються розрахункові профілі зсуву, за яким і перевіряється стійкість масиву. Якщо стійкість масиву недостатня, то складають проект протизсувних заходів, причому ефективність основних заходів (наприклад, уположивание укосів, пониження рівня ґрунтових вод, влаштування підпірних стін тощо) перевіряється розрахунком масиву на стійкість. Одним з найсуттєвіших питань при дослідженні зсувних процесів є питання про гідрогеологічних умовах зсувної ділянки, а при розробці заходів боротьби з зсувами — регулювання їх водного режиму. Необхідно відзначити наступні спільні заходи по боротьбі із зсувами, застосування яких в кожному окремому випадку повинно бути ув'язано з місцевими геологічними умовами та обґрунтоване відповідними геотехнічними розрахунками.

Усунення причин, що порушують природну опору масиву ґрунту. Причиною зсувних явищ часто є розмиви берегів, знищення природного упору при ритті виїмок та ін У цих випадках можуть бути корисні заходи по зміцненню берегів, волноотбойные споруди, влаштування підпірних стін, прошивка зсувної ділянки палями та ін.

Осушення зсувної ділянки.

Цей захід є найбільш поширеним при боротьбі із зсувами. Осушення може бути здійснено як поверхневим відведенням води, так і шляхом влаштування глибокого дренажу (дренажні галереї, дренаж з керамиковых або бетонних труб, вертикальний дренаж в глинах, повітряний дренаж з природною або штучною вентиляцією і лр.), а також шляхом спільного застосування обох систем водовідведення.

Регулювання природних водотоків, що покращує стійкість масивів грунту, (що безпосередньо стикаються з водотоками. Регулювати можна як постійні водотоки (струмки, річки), так і тимчасові, які утворюються в період випадання сильних дощів.

Зменшення градієнта навантажень.

Вибір кута укосу здійснюється на підставі розрахунків стійкості, причому розрахунки будуть давати реальні результати лише в разі використання експериментально знайдених величин: об'ємного ваги та коефіцієнтів тертя і зчеплення ґрунту.

Ерозія ґрунтів.

Ерозія є не менш небезпечним геологічним процесом, оскільки призводить до досить сумних наслідків (руйнування конструкції, зсуву, усадки фундаменту і ін). Даний процес призводить до руйнування гірських порід (ґрунтів) з-за дії поверхневих водних потоків, які супроводжуються вітрами. При цьому спостерігається відрив, і навіть змив уламків матеріалів. Руйнівні дії ерозійних процесів залежать від маси поверхневих вод і їх швидкості руху. Інженерно-геологічні вишукування в обов'язковому порядку проводяться на територіях, схильних до виникнення небезпечних геологічних процесів. Ерозія відноситься до екзогенних руйнівним процесам.

Види ерозійних процесів

До ерозійним процесам, які вивчаються при геологічних дослідженнях, належать такі види:

• площинна ерозія;
• овражная;
• лінійна.

Площинна ерозія передбачає змив верхнього шару ґрунту на схилах потоками талих (дощових) вод. Дії даного виду ерозійних процесів істотно не приносить катастрофічних наслідків, оскільки мають малу масштабність. Звичайно, при проектуванні будівлі (будинку, котеджу, споруди) на території, схильної до даного виду ерозії, варто враховувати цей нюанс і своєчасно проводити захисні заходи (укріплення схилів, наприклад). Оскільки це загрожує до подмыву фундаменту, а також деформації усієї конструкції. Наслідками площинної ерозії є частковий змив ґрунту на конкретній ділянці, а також його намив в іншій частині ділянки.

Овражная ерозія супроводжується тимчасовими потоками води, які зосереджуються в борознах і інших зниженнях, мають лінійно-витягнуту форму (балка, схил та ін). Геологічні вишукування максимально детально вивчають території, схильні до утворення ярово ерозійних процесів, оскільки шкоду, яку вони наносять, може досягати величезних розмірів. При інтенсивному потоці дощових вод по схилу наслідком є утворення ярів глибиною до 20 метрів. Подібні ситуації можуть призвести до глобальних наслідків при будівництві. Утворення ярів такої глибини на майданчику під забудову в деяких випадках призводить до повної зупинки будівництва.

Лінійна ерозія діє в основному на невеликих ділянках і призводить до розчленування земної поверхні. Даний процес також носить назву «річкової ерозії», оскільки діє переважно в долинах річок. Це призводить до руйнування (змивання) берегів. При цьому порушується грунтовий шар і його основні фізичні та механічні властивості. На територіях під забудову, розташованих поблизу річок обов'язковим заходом є проведення гідрогеологічних досліджень, вивчення властивостей ґрунтів, детально вивчається геологія ділянки в цілому, а також геологічні умови прилеглої території.

Важливо враховувати ерозійно-акумулятивні процеси на території під забудову, а також при експлуатації будівельних об'єктів, оскільки наслідки можуть бути непоправними. Своєчасне обстеження території може істотно скоротити наноситься ерозійними процесами шкоди. Вивчення архівних матеріалів, визначення міцнісних характеристик грунтів в лабораторних умовах, польові геологічні дослідження надають детальну інформацію по конкретній ділянці та дають можливість прогнозування зміни геологічних умов, зокрема, виникнення небезпечних геологічних процесів (ерозійних). При виявленні ерозії на досліджуваній території проектні організації за даними геологічного звіту зможуть встановити захисні заходи безпеки або провести спеціальні заходи щодо запобігання руйнівних ерозійних наслідків.

Підтоплення території.

Одним з найбільш поширених небезпечних геологічних процесів є підтоплення. Цей процес приносить суттєві проблеми при зведенні фундаменту будівлі. Причинами підтоплення будівель (споруд) та фундаментів є природний і техногенний фактори.

Інженерно-геологічні вишукування обов'язковим елементом дослідження вважають ґрунтові води. І це не просто так, оскільки саме вони стають природною причиною виникнення підтоплень підстав. Рівень грунтових вод у нормі має певну відмітку, але при зміні геологічних умов території він може істотно підвищуватися і знижуватися. Тому при зведенні фундаменту слід враховувати не тільки технічні особливості майбутньої будови, але й погодні умови, сезонні коливання тощо Так, наприклад, в зимовий час підтавання снігу призводить до вивільнення вологи і просочування вглиб ґрунту, що призводить до підвищення рівня ґрунтових вод.

Підтоплення території внаслідок техногенних явищ також часто зустрічається на забудованих територіях і приносить не менше наслідків. Техногенними явищами часто припадають прориви водоносних комунікацій (теплотраса, каналізація), наслідком чого є потрапляння зайвої вологи в грунт. При такому виверженні води відбувається з'єднання технічної води з ґрунтовими водами, що в свою чергу призводить до збільшення рівня підземних вод. Звичайно, для різної місцевості характерна різна глибина водоносних шарів: ближче до водойм вона складає від 2-х метрів, а на пагорбах (височинах) – до 20 метрів. Тому геологічні вишукування вважаються обов'язковими для виконання перед проектуванням якогось будови (будівлі, споруди, будинку, котеджу). Заздалегідь дослідивши дану територію можна більш точно розрахувати глибину закладення фундаменту, конструктивні особливості будови та можливі заходи захисту при виявленні загрози підтоплення.

Причини підтоплення

До основних причин підтоплення фундаментів і котлованів відносяться:

• укладання асфальту на забудованих територіях (а, отже, і зниження випаровування і порушення природного водного балансу території);
• витік водоносних комунікацій (аварійні ситуації);
• відсутність спеціальної системи поверхневого стоку води, а також зливової каналізації;
• знищення верхнього шару грунту при зведенні фундаментів будівель (споруд).

Захисні заходи від підтоплення котлованів і фундаментів

Для того щоб підтоплення котлованів (фундаментів і ін) уникнути необхідно своєчасно виявити наявність загрози і вжити наступні заходи безпеки:

1. водозниження;
2. провести протифільтраційні завіси;
3. скомбінувати обидва перших методу (при максимальній небезпеки до підтоплення території під забудову).

На вибір того чи іншого захисного методу впливають деякі фактори, такі як: певний вид підземних вод, властивості ґрунтів (несуча здатність ґрунтів, щільність, пористість, водопроникність і т. д.), особливості нашарування ґрунтових шарів, глибина, розмір і форма котловану і інші фактори.

Пливуни в будівельних котлованах.

Здатність пєсков в насиченому водою стані обпливати, разжижаться, засмоктувати в себе важкі предмети, розтікатися відома будівельникам з незапам'ятних часів.

Пливунами можуть бути породи різноманітного механічного складу, починаючи з гравійних і галькових пісків до суглинків.

Таким чином, механічний склад породи не є вирішальним чинником у створенні її плывунного стану. Також немає певної думки щодо характерного мінералогічного складу пливунів. Вважають, що для них характерна домішка листочків слюди і хлориту. Однак слюдяні піски є пливунами не частіше, ніж інші типи пісків.

Різні автори характеризують пливуни по-різному. Це пояснюється тим, що в плывунном стані можуть знаходитися різні за своїм характером породи, і тому прояв плывунных властивостей їх буде протікати неоднаково. У переважній більшості випадків плывунные властивості проявляються у дуже дрібних пісків, більшою чи меншою мірою пилуватих і мулистих, і взагалі у незв'язних порід, що не володіють пластичністю. В одних випадках відзначають, що плывунный пісок після висушування втрачає свої плывунные властивості. В інших випадках висушений плывунный пісок після вторинного насичення його водою знову стає плывунным.

Стінки виритого в пливунах котловану незабаром після уривки починають обваляться. З них вивалюються брили піску, який розпливається по дну котловану; поверхня оплывшей маси набуває ухил 3-4°.

Рух пливунів у стінках котлованів, а також на підставі гідротехнічних споруд, побудованих на плывунных піщаних відкладеннях на дні озера або моря, відбувається зазвичай раптово. При подібних явищах іноді приходять у рух величезні маси піску.

З набутого досвіду щодо проривів плывунных пєсков в підземні виробки, запливання котлованів, забивання паль, розрідження пісків під ногами у вибої та інших пов'язаних з пливунами явищ, А. Ф. Лебедєв дає перелік таких висновків про вироблених за пливунами спостереженнях:

1. Пісок пливе, коли вода за законами гідравліки повинна прийти в рух і дійсно рухається, тобто коли є певний гідравлічний або напірний градієнт.
2. Приходять в рух пухкі породи, що мають велику пористість.
3. Порода до початку її руху не має зовнішніх ознак її пересиченість водою, але вже при початку руху відбувається перегрупування частинок, і вода показується на поверхні. Це вказує на те, що пористість піску зменшується і не уміщається в порах вода починає рухатися (фільтруватися).
4. Відібрання води з пухкої породи або іммобілізація її шляхом заморожування позбавляє пливун рухливості.
5. Чим важче порода віддає воду, тим важче подолати її плывунные властивості.
6. Якщо в пісках присутні гідрофільні колоїди, то піщинки, обліплені цими колоїдами, внаслідок зв'язування ними води зменшують свій середній питому вагу, що збільшує їх здатність довго залишатися в підвішеному стані. У таких пісків—«справжніх пливунів» плывунные властивості особливо стійки. Від більшості інших плывунных пісків («помилкових пливунів») вода віднімається порівняно легко, після чого вони плывунных властивостей не проявляють.
7. Проникність типових плывунных пісків дуже мала, також мала їх водовіддача.

Таким чином, зі сказаного випливає, що плывунное стан не є специфічне, завжди властиве будь-якого типу породи стан, а з'являється або створюється у відомих гідродинамічних умовах. Для одних порід такі умови створюються важко при великих градієнтів, для інших—легше, а в «справжніх пливунах» рух йде при незначних градієнтах.

У збільшенні плывунной здібності пісків роль глинистих частинок полягає в тому, що останні легше інших переходять у завислий стан; завдяки цьому питома вага рідкої фази збільшується, а з цим збільшується і зважене тиск води, зменшує внутрішнє тертя між частинками піску. Враховуючи вплив гідродинамічного тиску на стійкість пухких порід, можна вивести поняття про критичний градієнті фільтрації.

На підставі описів плывунных явищ і дослідів можна прийняти наступні положення:

1. Для характеристики здатності породи перейти в плывунное стан може бути використаний критичний градієнті фільтрації.
2. Критичний градієнт фільтрації повинен бути визначений на зразку породи з такою ж пористістю, яку порода має в природних умовах.
3. Характеристикою легкості переходу породи в плывунное стан може бути випробування водовіддачі породи з природним і порушеним складанням і з природним сумарним вмістом води.
4. Причини важкої водовіддачі повинні бути з'ясовані, щоб виявити наявність справжніх пливунів.
5. Механічний склад породи має лише ілюстративне значення. Без даних про природну, мінімальної і максимальної пористості і водосодержании судити про ступінь пливучесті породи за механічним складом не можна.
6. Так як досліди і спостереження вказують на винос водою, що йде з оплывающей породи, її найдрібніших частинок (суфозія), вивчення плывунности породи має супроводжуватися вивченням наявності в породі ресурсів для суффозионного руйнування і стійкості утворюється суспензії.

Вивчення суфозійними ресурсів породи (механічних і технічних) може служити в деяких випадках для виявлення можливості придбання породою плывунной здатності за рахунок виносу дрібних складових. Так як легкості переходу в плывунное стан сприяє утруднення водовіддачі, то домішками, повідомляють породі це властивість, повинні бути які-небудь гідрофільні колоїди, адсорбовані поверхнею частинок породи.

В якості ознаки наявності в піску ресурсів, що полегшують перехід його в плывунное стан, бажано мати просте визначення будь-якої фізичної властивості, безпосередньо пов'язаного з гидрофильностью колоїдів в породі, наприклад вмісту води, верхньої межі пластичності і величини набухання.

Таким чином, для оцінки здатності піску переходити в плывунное стан можуть служити наступні характеристики: природна пористість, водонасиченість, гранулометричний склад. Для виявлення властивостей істинного пливуна можна рекомендувати визначення набухання і межі текучості. Так як при висиханні колоїди справжніх пливунів необоротно згортаються, то всі визначення слід проводити на зразках, що зберегли природну вологість і приводити характеристики до ваги сухої маси з урахуванням природної вологості.

Ознаками, що вказують на схильність породи переходити в плывунное стан, є: висока пористість (43-45%) і механічний склад двох переважаючих в породі фракцій, різко розрізняються за величиною діаметра частинок , це полегшує можливість суфозії при малому вмісті найбільш дрібної з цих фракцій (2-4%) або при більшому вмісті дрібних фракцій інших діаметрів, але при гідрофільності їх складових.

Здатність багатьох пісків, які прийшли в плывунное стан, після припинення руху знову купувати міцність використовується будівельниками при забиванні паль. Забивання проводиться частими ударами невеликої сили, паля легко входить в пісок. Пісок навколо палі при цьому не спучується, а іноді, навпаки, навіть опускається. Через короткий час після забивання паля набуває дуже велику несучу здатність. Це явище пояснюють здатністю плывунных пісків до тиксотропному структурообразованию. Удари, струшування і вібрація руйнують тиксотропні структуру і пісок «пливе». Після закінчення деякого часу, в спокійному стані структура відновлюється, а разом з нею і міцність піску, яку він мав у природних умовах.

Відомо, що явища тиксотропии властиві коллоидам. Тому прояв тиксотропии у плывунных пісків слід приписати присутності в них гідрофільних колоїдів.

При бурінні в водоносних пісків, особливо із застосуванням желонки, часто відбувається поддача піску з вибою у свердловину. Однак, далеко не завжди при утворенні «пробки» в свердловини, пробуреної в пісках, ці піски слід вважати плывунными. Під впливом створюється в результаті роботи желонкой різниці гідростатичного тиску в свердловині і поза її відбувається фільтрація через пісок у вибої свердловини при значному градієнті падіння напору. Цей градієнт може виявитися більше критичного для породи, взагалі не схильної легко переходити в плывунное стан в дні і стінках котловану.

Таким чином, оцінка здатності піску переходити в плывунное стан вимагає не тільки дослідження складу і властивостей піску в лабораторії, але і вивчення гідрогеологічних умов і прогнозу їх зміни у різні моменти виробництва будівельних робіт.

Основними прийомами для подолання труднощів, що створюються при будівництві пливунами, є заморожування, хімічне закріплення і осушення. Всі ці методи з успіхом застосовувалися при будівництві висотних будівель і метрополітену в Москві.

Заморожувати можна будь-які породи, а хімічне закріплення і осушення можливо тільки при достатній величині водовіддачі породи. Так, силікатизація можлива в пісках, що володіють коефіцієнтом фільтрації від 2 до 80 м/добу, тобто в середньозернистих, чистих дрібнозернистих і глинистих пісків.

Хороші результати при осушенні плывунных пісків дає застосування голкофільтрів, які здешевлюють та прискорюють пристрій водопонизительной системи з частим розташуванням свердловин.

Якщо дрібнозернистий пісок настільки, що висота капілярного підняття в ньому більше, ніж потрібне зниження, то для зміцнення його не потрібно видалення всієї води з осушуваного простору, а достатньо зниження напору.

Карст.

«Під карстом розуміють явища, пов'язані з діяльністю підземних вод, що виражаються в вилуговування розчинних гірських порід (вапняків, доломітів, гіпсу) і утворення порожнин (каналів, печер) в породах, що супроводжуються часто провалами і оседаниями покрівлі та утворення воронок, озер та інших западин на земній поверхні» (Ф. П. Саваренский).

У цьому визначенні карстом названий процес утворення порожнин в розчинних породах. Але часто карстом називають самі порожнечі, що утворилися в породах в результаті вилуговування. Бажаючи уточнити термінологію, процес утворення порожнин у породах в результаті вилуговування називають карстообразованием або карстовим процесом, а порожнечі—карстовими пустотами. Тоді словом «карст» можна позначати всю сукупність явищ, пов'язаних з утворенням розчинних породах пустот, тобто як процес, так і його результати.

Розвиток в якій-небудь місцевості карсту становить серйозну перешкоду або, принаймні, утруднення при будівництві і використанні споруд. Тому вивчення карсту є досить важливим, а іноді вирішальним елементом інженерно-геологічних досліджень, особливо при гідротехнічному будівництві.

Вчення про карсті як геологічному процесі та фактор формування рельєфу розробляється динамічною геологією і геоморфологией. Для оцінки ролі карсту з інженерно-геологічної точки зору слід розглядати: швидкість карстового процесу, частота виникнення провалів у часі і розподіл їх у даній місцевості, міцність і стійкість порід в горизонті з розвитком карсту і в вищерозміщених товщах та ін. Тому вивченням карсту з цієї останньої точки зору займається також інженерна геологія.

При інженерно-геологічному вивченні карсту, як і інших геологічних процесів і явищ, треба виходити з уявлення про нього як про процес або явище історико-геологічному підпорядковується регіональним і частково зональним умовам. Поширення карсту на Українській рівнині знаходиться у закономірному зв'язку з її тектонікою і морфологією – інтенсивні карстові процеси приурочені тут до певних структурних і морфологічних елементів - тектонічним підняттям, а також давнім денудаційними уступів і бортів великих дислокацій.

З найбільш чітко виражених карстових районів у межах Української рівнини можуть бути виділені:

• південне крило Київської синеклизы, відповідне у сучасному рельєфі Середньо-Української височини;
• північно-західне крило Київської синеклизы, що характеризується порівняно різким розчленуванням рельєфу, створюваним наявністю стародавнього карбонового уступу;
• силурійське плато, якому відповідають найбільш підвищені відмітки рельєфу в даному районі і чудово виражений древній. уступ;
• район валу;
• район Чернігівського валу;
• район Житомирської підняттів;
• район Одеської валу;
• район Сумського Луки;
• Тернопільського плато.

Крім того, в ряді місць, де карст пов'язаний з давніми процесами, він не проявляється на поверхні і виявлений на глибині разведочными роботами.

Поза Української рівнини карстові райони відомі на Уралі в горах Криму, на Західному Кавказі, в Середній Азії на Тюя-Муюне, в Сибіру р. по Ангарі і інших місцях.

Поширення карсту має чітко виражений регіональний характер, причому на території Росії можна зустріти всі типи; карата і все карстові форми.

Основні регіональні умови розвитку карсту—наявність розчинних порід і їх залягання вище місцевих базисів ерозії і корозії.

З розчинних порід найбільш поширені вапняки різного роду, доломіт, гіпс, ангідрит, рідше зустрічається кам'яна сіль. В залежності від розчинності породи хід розвитку карсту при інших рівних умовах буде різним. Але процес розчинення залежить також і від властивостей розчинника; тому, даючи оцінку розчинності порід, треба завжди мати на увазі і певний склад розчинника.

Вапняки, доломитолиты, гипсолиты в більшості випадків водопроникність тільки по тріщинах. Тому і розчинення речовини породи відбувається тільки по стінках тріщин. І якщо б не відбувалося перемішування струменів, то дуже скоро безпосередньо біля стінок шари води прийшли б в насичене стан і процес розчинення міг би тривати лише за умови дифузного вирівнювання складу води. Насправді вода рухається по тріщинах з завихренням і зі стінками стикаються всі нові струмені, що і підтримує процес розчинення. Чим більше перемішується рухається вода, тим швидше вичерпується її розчинна здатність. За інших рівних умов кількість розчиненої породи буде залежати від кількості прореагованою води, тобто від умов живлення та фільтрації.

Умови живлення водою залежать від кліматичної зони, в якій розташований район, і доступності поверхні порід для атмосферних вод, тобто оголеності водо поглинаючих ділянок та умов стоку атмосферних вод, а також від умов вступу до породи агресивних підземних вод.

Умови фільтрації залежать від ступеня і характеру водопроникності порід, тобто від їх тріщинуватості або їх фільтруючої пористості і дырчатости (наприклад, у вапняків-ракушечников та туфів), а також від градієнтів фільтрації, які можуть встановитися.

Поблизу абразійних та ерозійних схилів, особливо крутих, тектонічні тріщини бувають розширені вивітрюванням і в результаті різних процесів зсуву порід (зсуви, осідання масивів тощо). Це збільшує надходження води в породи і прискорює фільтрацію. Фільтрація в тріщинуватих породах поблизу схилів прискорюється ще тим, що тут легко встановлюються більш короткі шляхи і великі градієнти фільтрації.

Поблизу уступів і схилів можлива більш сильна циркуляція підземних вод і розвиток карстових порожнин буває особливо сильним. Нагорі схилу і в прилеглих частинах вододільних просторів утворюються воронки, колодязі, провалля, які пов'язані з круто йдуть углиб карстовими ходами, зазвичай в напрямку тектонічних тріщин. Внизу і біля підніжжя схилу, у вигляді печер, виходять назовні горизонтальні ходи, прокладені водою більшою частиною по тріщинах нашарування.

Розвиток карсту зупиняється в наступних випадках:

1. коли сучасний базис корозії підвищується;
2. коли припиняється надходження води в карстові порожнини внаслідок накопичення в них залишку від розчинення порід (печерна глина) і обвалення порід (карстова брекчія) і внаслідок утворення на поверхні досить потужного шару елювію, делювия і відкладень карстових озер;
3. коли поверхня карстующихся порід перекривається більш пізніми нашаруваннями (викопний або похований карст).

Карст серпуховских вапняків північно-західного крила Київської синеклизы відноситься до тривалого доверейскому континентального періоду. Доверейским треба вважати карст в верхнедевонских вапняках південного крила Київської синеклизы, так як карстові воронки заповнені тут червоноколірними верейскими відкладеннями.

Якщо складові породу мінерали розчиняються у воді не в однаковій мірі і не з однаковою швидкістю, то процес руйнування породи значно ускладнюється. Так, наприклад, в известковистых доломитолитах доломіт і кальцит будуть розчинятися з різною швидкістю в залежності від співвідношення їх у породі і від швидкості руху води.

У різних породах карст розвивається з різною швидкістю: повільніше в карбонатних породах—вапняках і доломитолитах, швидше сульфатолитах—гипсолитах і ангидритолитах. Це розходження у швидкості розвитку карсту дозволяє по-різному оцінювати значення карсту в різних породах—карбонатних і сульфатних. За час служби споруд, житлових і заводських капітальних будівель, тобто за 50-100 років, розвиток карсту відчувається тільки в дуже пухких та слабких карбонатних породах як, наприклад, черепашник або крейда, а в інших вапняках тільки при дуже енергійною циркуляції агресивних вод. В сульфатних породах карст розвивається зі значною швидкістю, і нові воронки і провали можуть з'являтися навіть щорічно.

Інженерно-геологічне вивчення карсту головним чином має з'ясувати:

1. ступінь загрози побудованим в даному місці спорудам з боку провалів та інших порушень поверхні;
2. умови фільтрації для гідротехнічних споруд;
3. можливий приплив води в підземні виробки.

Руйнування поверхні відбуваються в результаті:

1. розчинення атмосферними водами виходять на поверхню розчинних порід;
2. проникнення по тріщинах поверхневих вод і знесення їхніх потоками грунту і пухких порід в підземні карстові порожнечі;
3. обвалення порід у зведенні великих підземних порожнин (карстових печер), відбивається відразу або поступово на поверхні у вигляді провалів.

Розчиняючи породи, атмосферні води створюють густу мережу сухих ярів, водотоки в яких спостерігаються тільки в розпал сніготанення і при сильних зливах. У таких ярах вода часто поглинається тріщинами і, не доходячи до кінця яру, йде під землю (сліпі яри). На кінцях таких ярів часто є карстові воронки, які поступово утворюються у місцях зосередженого відходу води під землю. Освіта цих воронок йде шляхом прямого розчинення порід, змиву породи, разрыхлившейся по краях грунту і поверхневих відкладень.

При інженерно-геологічної оцінки карсту прогноз його розвитку і, отже, небезпеки провалів представляє досить складну задачу, розв'язувану лише умовно, так як це питання по суті зовсім не розроблений.

Основні принципи інженерно-геологічного вивчення карсту сформульовані наступним чином:

1. Вивчати карст треба в нерозривному зв'язку з литологией і тектонікою району, оскільки тектоніка району є основним фактором тріщинуватості порід, тріщинуватість визначає здатність порід до карстованию.
2. Вивчати карст треба в зв'язку з умовами циркуляції підземних вод, їх харчування та виходу на поверхню, а також геоморфологічними та історико-геологічними умовами місцевості.
3. Вивчати карст треба в процесі його виникнення і зростання, затухання та відновлення, омолодження.
4. Вивчати треба еволюцію карсту у зв'язку із змінами базисів ерозії і корозії в ході загальної геологічної історії краю.

При гідрологічному вивченні потрібно самим ретельним чином досліджувати посезонный режим і видатки місцевих водотоків, а також підземний стік на різних ділянках і підводний виходів великих кількостей води карстових порожнин.

При вивченні гідрогеологічних умов місцевості, крім загальних питань, потрібно з особливою ретельністю досліджувати умови харчування поверхневими і підземними водами та дренування порід, а також шляхи циркуляції підземних вод на ділянки розвитку карсту. Для цього, крім гідрогеологічної зйомки необхідно проводити спеціальні дослідження хімічного складу та температури води в різних точках: джерелах, розвідувальних виробках та карстових порожнинах (печерах), а також розподілу і режиму цих вод.

Потрібно проводити досвідчені роботи для визначення водорясності порід (за допомогою відкачок) і для визначення напрямку і швидкості потоків підземних вод (за допомогою фарбування вод або інших легко спостережуваних штучних змін їх складу). Спостерігаючи за режимом підземних вод, необхідно проводити вимірювання пьезометрических рівнів напірних водоносних горизонтів (одноразові і тривалі).

Геоморфологічне вивчення не повинно обмежуватися тільки ділянками прояви карсту. Особливу увагу слід при цьому звертати на історико-геологічний аналіз формування рельєфу у зв'язку з тектонічними рухами і на зв'язок сучасних і стародавніх рівнів ерозії і корозії з сучасними і древніми морфологічними елементами. Не менш важливо звертати увагу на карстові форми, поховані під пізнішими нашаруваннями.

Крім того, для карстових проявів треба вивчати їх вік. Для поверхневих форм нерідко можна встановити абсолютний вік (час утворення). Вік глибинних, форм зазвичай вдається встановити лише відносно, керуючись зв'язком з елементами стародавнього рельєфу і судячи по характеру заповнення пустот.

Суфозія - карстові явища в глинах і лесах.

Суффозией називають осідання поверхні землі відбувається внаслідок вилуговування і винесення розчинних частинок. Осілі місця на поверхні землі, у вигляді воронок, розташовуються рядами (ланцюгами) уздовж підземного потоку або уздовж краю терасове уступу зустрічаються досить часто.

У першому випадку розташування воронок визначається тим, що вилуговування порід відбувається у вузькій смузі, ближче до місця виходу джерела на поверхню.

У другому випадку воронки розташовуються в тих місцях, де товща порід, що перекривають выщелачиваемый шар, выклиниваясь, стає менше. Ці явища деякі називають глиняним або лесових карстом, від латинського слова suffodio—підкопувати.

Як правило, суфозія відбувалася в крейді, руйнування якого йшло як шляхом вилуговування легко розчинної цементу, так і шляхом виносу частинок, що звільняються при цьому розчиненні. В даний час суффозией називають ті ж явища (утворення воронок, осідання), але вони розглядаються як результат не стільки вилуговування, скільки механічного виносу підземним потоком з породи дрібних частинок. Розчинення відіграє підпорядковану роль: воно звільняє керна породи і розпушує її, завдяки чому збільшуються фільтрація та її швидкість. Найбільш часто ці явища можна спостерігати в дрібних пісках, містять карбонатні зерна уламки раковин, або в тих випадках, коли карбонати цементують нерозчинні зерна піску або слабкого пористого пісковика. Для того, щоб було можливо вилуговування зерен цементу пісок або піщаник повинен бути пухким. Деякі піски, навіть не містять в собі розчинних складових, розпушуються фільтрівним через них потоком в результаті виносу дрібних зерен. Цей процес називають механічною суффозией. Механічна суфозія може виникнути тільки при відомих механічному складі і структурі піску і при значних градієнтів падіння напору в фільтраційному потоці. Такі градієнти в природних умовах бувають рідко, але все ж можуть виникнути, наприклад, в зоні, де водоносний горизонт був підпертий паводком в річці і спад паводкового рівня відбувся дуже швидко. Частіше механічна суфозія може виникати в штучних умовах, наприклад на підставі гребель.

Дослідження показують різні можливі умови розвитку механічної суфозії, наприклад: при пористості пісків 39%, найчастіше зустрічається у пєсков разнозернистых, відбувається винос водою дрібних піщинок по порах між великими.

Суффозионные явища в природних умовах нерідко є причиною виникнення зсувів. Також суфозія може з'явитися причиною сповзання порід після швидкого спаду паводку, подпиравшего водоносний горизонт в основі глинистої товщі, складовою берегової схил.

На крутих схилах суфозія розвивається в зоні вивітрювання, винос дрібного матеріалу призводить до опускання зазвичай без розривів ґрунтового і дернового шару.

Суффозией найчастіше пояснюють освіта «степових людец», широко поширених в степовій смузі, що являють собою замкнуті пониження глибиною кілька Дециметрів і діаметром десятки метрів. В умовах посушливого клімату (Середня Азія, Закавказзя) у поверхневій зоні глин і лесів спостерігається значна концентрація розчинних солей, що виносяться при капілярному рух води, що випаровується на поверхні. Ці солі, які відіграють роль цементу, можуть знову розчинятися, водою, що циркулює по тріщинах, в результаті чого відбувається розмив останніх з утворенням печер, ходів і інших пустот.

Розмив породи може відбуватися при струйчатом русі води через породу, тобто з досить великим пустот, в яких можливо завихрення струменів і при цьому зрив слабко зв'язаних механічних елементів породи. Частіше і легше всього розмиваються пилуваті за механічним складом породи, наприклад .леси. Такі явища відомі й у глинах.

В лесах розвиток карсту викликається низхідним рухом води з вертикальним трубчастим канальцям, характерним для будови цих порід, і по підземних ходах. Розмив починається поблизу крутого урвистого берега річки, яру або скосу каналу, де можуть виникнути великі градієнти фільтрації і великі швидкості підземного потоку.

У більш щільних глинистих породах розмив починається по тріщинах. Більш схильні до внутрішнього розмиву глини, багаті зюнтмориллонитом, значно змінюються в обсязі при кожній зміні вологості. У відслоненнях такі глини легко лущаться і обсипаються, а струйчатое рух по тріщинах у них води зриває і забирає частинки там, де при змінному висиханні і зволоженні зв'язок їх з породою порушується. Процес розмиву зазвичай не поширюється глибоко в товщі глин, так як для цього струменя повинні мати швидкість, яка розвивається тільки в тріщинах поблизу крутих укосів чи у ходах землероев.

При інженерно-геологічному вивченні карсту в глинах і лесах необхідно з'ясувати ряд наступних питань:

1. які породи і в яких місцях і умовах легко втрачають при зміні вологості свою міцність внаслідок вилуговування солей, що створюють структурні зв'язки, або ослаблення колоїдних структурних зв'язків при періодичному висиханні і зволоженні;
2. які механічний склад, структура та нарушенность породи;
3. де, за рахунок яких джерел та якими внутрішніх шляхах можливе виникнення струйчатого руху води через легко размываемую породу.

Усі заходи боротьби з розвитком карсту в лесах повинні бути спрямовані до того, щоб припинити надходження і перебіг води з внутрішніх порожнин в лесі. По відношенню до глинам заходи зводяться до захисту їх від вивітрювання (покриття деском, перемятой глиною, битумизация тощо).

Досвідчені дослідження механічних властивостей порід.

І лабораторні та польові методи вивчення порід при інженерно-геологічних дослідженнях мають свої достоїнства, і вибір тих чи інших визначається геологічними умовами, умовами будівництва і стадією досліджень. Польові досліди проводяться в тих випадках, коли через особливості текстури порід або умов їх залягання (наприклад, при тонкослоистой перемежаемость) не представляється можливим взяття монолітів, які задовольняють вимогам, що пред'являються при лабораторному визначенні опору стиску і зсуву.

Польові випробування при дослідженні стійкості порід під дією вертикального навантаження, або, як їх частіше називають, досвідчені навантаження, є найбільш поширеним видом польових дослідів при вивченні порід в якості підстави.

Досліди з пробними навантаженнями можна розглядати в одних випадках як моделювання поведінки споруди, а в інших— як засіб отримання даних для обчислення модуля стисливості і коефіцієнта бічного розширення порід в умовах їх природного залягання.

Моделювання природної чи штучно викликаного процесу можливо лише в тому випадку, якщо між розмірами моделі і модельованого об'єкта існує таке співвідношення, при якому процес, що протікає при проведенні досвіду, і процес, що відбувається в натурі (модельований), підпорядковуються одним і тим же законом. У даному випадку ця вимога можна вважати виконаним, якщо осідання штампа при заданій одиничної навантаження на нього знаходиться у прямій залежності від його розміру. При цьому характер цієї залежності (наприклад, прямолінійність) повинен зберігатися при користуванні штампами різних розмірів, що доходять до величин, порівнянних з розмірами площі фундаменту, для проектування якого проводяться дослідження.

У відповідності з цим квадратний штамп, береться розміром 5000 см2. За результатами випробувань, проведених за допомогою такого штампа, виражених у величинах опади при заданому навантаженні, можна з достатньою для практики точністю обчислювати величини очікуваних осад споруди, виходячи із закону пропорційності між розміром штампа і величиною його опади. Треба, однак, зауважити, що при цьому мається на увазі подібність форми штампа і площі підстави, тобто що фундамент має квадратну форму. Якщо фундамент під будівлями стрічковий (як зазвичай), таке обчислення опади є умовним.

Використання дослідів зі штампом для визначення очікуваної опади споруд з дуже великою площею підстави допустимо лише умовно, так як лінійна закономірність зростання опади при дуже великих розмірах підстави експериментально ще не підтверджена і так як глибина зон, здобутих деформаціями під штампом і фундаментом, залежить від розмірів останніх. Отже, зважаючи неоднорідного по глибині геологічної будови стискальних товщ, під штампом розміром 5000 см2 і фундаментом в 30 X 70 м будуть деформуватися породи з різними властивостями. Тому припущення, що осідання штампа моделює осідання, є неприпустимим.

Зважаючи на викладене досліди зі штампом можна використовувати тільки для отримання модуля стисливості, узагальненого для порід в межах активної зони під штампом. А так як активна зона під штампом охоплює лише верхні шари в активній зоні під спорудою з великою площею підстави, то, очевидно, дослідів з навантаженнями на штамп треба проводити кілька, на різних глибинах нижче передбачуваної відмітки закладання підошви фундаменту.

Відповідно до сказаного вище, при інженерно-геологічних дослідженнях треба проводити два типи випробувань порід підстави досвідченими навантаженнями:

1. в шурфах або на дні будівельних котлованів, застосовуючи великі штампи, співмірні з площею підошви фундаменту (або з його шириною при стрічкових фундаментах) і встановлюються на позначці передбачуваного закладення фундаменту;
2. у свердловинах із застосуванням малих штампів площею 300 см2, на різних глибинах в межах активної зони під фундаментом споруди.

Якщо при дослідах з великим штампом обчислюється узагальнений модуль стисливості для порід в активній зоні під штампом, а отже і під фундаментом (при сумірності їх розмірів), то при дослідах з малим штампом у свердловинах виходять характеристики порід з окремих пластів (якщо їхня потужність становить близько 0,5 м і більше). Тому позначки, на яких встановлюються штампи в свердловинах, слід вибирати, виходячи з геологічним розрізом, з розрахунком отримання характеристики всіх порід здатні деформуватися під навантаженням, переданої на них від споруди.

Укладання вантажу проводиться з розрахунком підвищити навантаження на зазначену щабель при легких (піщаних) ґрунтах за 1 годину, а при важких (глини) – за 2 години.

Після підвищення навантаження на кожну ступінь спостерігають за зростанням опади штампа, користуючись для цього вимірювальними приладами або пристроями, що дозволяють проводити вимірювання з точністю до 0,1 мм Швидкість опади поступово зменшується, і коли вона досягає 0,1 мм за 2 години, навантаження підвищують. Один або два рази за час досліду (зазвичай при досягненні величини навантаження 1 або 2, рідше 4 кг/см2) виробляють розвантаження для спостереження за пружною віддачею породи.

Навантаження штампа зазначеними ступенями продовжують до тих пір, поки не зазначається:

1. руйнування породи навколо штампа, що виражається в її выпирании або в утворенні в ній тріщин;
2. стрибок у зростанні опади при черговій ступені навантаження
3. перехід опади у рівномірну, продовжується без додавання вантажу.

Одночасно із записами спостережень в журнал викреслюються графіки осад. Графіки бувають двох видів: одні показують залежність опади від часу при постійному навантаженні, інші — залежність опади від величини навантаження. Графік першого виду характеризує швидкість і час загасання опади при даній ступені навантаження. Графік другого виду характеризує величини кінцевих деформацій порід під штампом при різних величинах навантажень.

Випробування грунтів на зсув при прямому зрізі.

Оцінка опору ґрунтів зрушенню може провадитися за результатами випробувань різними способами: прямим зрізом за фіксованою площині, простим і тривісним стисненням, зрізом по циліндричній та кільцевої поверхонь, вдавленням і т. п. Широко застосовуваними в даний час випробуваннями грунтів на зрушення є випробування при прямому зрізі і на тривісне стиснення.

Випробування грунтів на зсув при прямому зрізі проводиться в одноорезных (а іноді і двухсрезных) приладах, при цьому зразок грунту збожеволіє в срезыватель так, щоб одна його половина залишалася б нерухома, а інша— мала б можливість переміщатися паралельно самій собі. Зразок грунту навантажується за допомогою штампа, причому як верхній завантажувальний штамп, так і днище приладу (срезывателя) залежно від умов випробування можуть бути водонепроникними (суцільними) або фільтруючими (наприклад, виконаними з пористого каменю або дірчастою металевої пластинки). При випробуванні деяких грунтів, особливо піщаних, штамп і днище зазвичай постачають трикутними виступами для зменшення нерівномірності розподілу сдвигающих напружень в процесі зсуву по поверхні ковзання.

Найбільше поширення одержали два типи приладів:

У першому зсув грунту по грунту (або пластини з того чи іншого матеріалу по ґрунту) здійснюється в одній площині. Прилад сконструйований таким чином, що вертикальна після прикладання білої тканини до штампу навантаження має можливість синхронно пересуватися разом зі штампом, в результаті чого збільшується точність дослідів і виключається можливість появи важко піддаються врахуванню додаткових зусиль. Крім того, в процесі ковзання переміщення ґрунту в передньому краї зрушуваної частини зразка відбувається не з металу, як у інших приладах, а по грунту, так як навколо штампа передбачена вільна поверхня ґрунту, яка попередньо ущільнюється тим же тиском, що і грунт під штампом.

Випробування грунтів на зсув при прямому зрізі як на зазначених приладах, так і на приладах, їм аналогічних, виробляються, за схемою двох обойм. При цьому приймається, що нормальні ущільнюючі тиску і зрушують дотичні напруження по поверхні ковзання розподіляються рівномірно.

Метою випробувань грунтів на зсув і є встановлення функціональної залежності між опором грунтів зсуву та величиною зовнішнього тиску (нормального напруги).

Для забезпечення рівномірності розподілу напружень по поверхні зрізу зразка грунту, приймається ряд заходів: пристрій зубчастих штампів і піддонів срезывателя -при випробуванні головним образам піщаних грунтів, встановлення дійсної поверхні зрізу в глинистих грунтах і т. п. Як показали досліди, для щільних глинистих грунтів при невеликих навантаженнях в приладах прямого зсуву спостерігається косий зріз не по площі поперечного перерізу срезывателя, а з деякої іншої поверхні, яка за формою також близька до площини, але відрізняється за величиною площі поперечного перерізу.

Практику цікавить головним чином максимальне граничне опір ґрунтів зрушенню. В залежності від умов, в яких буде працювати грунт в натурі під дією прикладених до нього навантажень, розрізняють два основних види випробувань грунтів на зрушення:

1—неконсолідований зрушення, коли за час дії ущільнюючої і зрушує навантажень щільність і вологість ґрунту практично не змінюються,

2 — консолідовано-дренування ї зрушення, коли ущільнення встигає повністю передатися на скелет грунту, а кожна щабель зрушує навантаження прикладається після практично повного загасання горизонтальних деформацій від попередньої ступені.

Перший вид випробувань називається також випробуванням по закритій системен є швидким зсувом, так як тільки при незначному часу дії ущільнюючої і зрушує навантажень вологість грунту і його щільність не встигають змінитися. Тому опір зрушенню в цьому випадку буде ставитися до тієї вологості і щільності ґрунту, які він мав до випробування.

При другому виді випробувань, званому також випробуванням по відкритій системі, коли вода вільно видавлюється з пор ґрунту, ущільнююча зовнішня навантаження витримується до повного загасання осад грунту під навантаженням, після чого до зразком ступенями прикладається сдвигающая навантаження.

Однак, якщо проводиться випробування декількох зразків водонасыщенного глинистого грунту при декількох величинах ущільнюючої навантаження, то кожному тиску будуть відповідати свої щільність і вологість ґрунту (свій коефіцієнт пористості). Таким чином, при різних тисках будуть випробовуватися зразки ґрунту різної щільності, і стає незрозумілим, до якої щільності ґрунту відносити результати випробування. У цьому випадку необхідно приймати особливі запобіжні заходи, щоб результати випробувань при декількох ущільнюючих навантаженнях відповідали б практично однієї заданої щільності ґрунту.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)