- Методы искусственного улучшения

Лекция №3

Методы искусственного улучшения инженерно-геологических св-в грунтов. (Техническая мелиорация грунтов).

Искусственное изменение инженерно-геологических св-в грунтов называют техническая мелиорация или стабилизация пород. Выбор метода зависит от факторов: 1) положение г.п. и инженерно-геологической классификации их состав и физ. состояние. 2) достижение конкретных строительных задач. а) закрепление г.п. на месте их естественного залегания через обезвоживание уплотнение и упрочнение. б) создание грунтовых материалов. 3) гидрогеологические условия. 4) технические возможности методов и их экономическая целесообразность. Работы ведутся по специальным проектам которые составляются на основе детальных и.г. исследований. Методы технической мелиорации. I цементизация применяется широко и является экономичной, цель повышение прочности и снижение водопроницания грунтов. Задача укрепление оснований зданий и сооружений повышение устойчивости т гидроизоляции г.п. в подземных горных выработках. Обработка оснований и покрытий автодорог и эародромов устройство противофильтрационных завес от затопления объектов п.в. Для цементациитрещин и пустот в твердых грунтах применяются цементные и глино-цементные растворы. Они закачиваются в массивы г.п. через скв. под давлением до 200 атм. До30 м³/час. Для цементации рыхлых грунтов используются жидкое стекло – этот химический метод называется силикатизация раствора. Раствор вводят через специальные инъекторы, сначала заливают NaSi затем CaCl реакция м/у ними дает постепенно твердеющий гель кремнекислота которая цементирует рыхлые грунты. Метод используется для укрепления песков при строительстве метро, в качестве других реагентов используется синтетическая и природная смола битумная глина, силикатноглинистые и полимерглинистые смеси. II глинизация применяется для снижения водопроницаемости тв. сильно трещиноватых и рыхлых грунтов. Для залива в г.п. используются растворы + добавки этот метод по возможности заменяет цементацию. III горячая битумизация применяется для снижения водопроницаемости и  гидроизоляции трещин г.п. для этого метода в г.п. через скв. нагнетают горячий битум t 220 – 250 ^оС для закрепления рыхлых частично твердых грунтов используется холодные битумные эмульсии. Горячий битум применяют в гидротехническом строительстве. IV искусственное замораживание используется для создания временных водонепрницаемых контуров в скальных породах и рыхлых грунтах. Для замораживания применяются охлаждающие минеральные рассолы соединения хлористых метанов t закачивания до – 20 ^оС. V осушение метод используется для осушения массивов скальных чаще рыхлых грунтов для защиты от затопления п.в. шахт, карьеров, для предотвращения отрицательных деформаций я явлений в г.п. Осушение достигается сооружением дренажных устройств, для обезвоживания глинистых грунтов применяется электро-дренаж основанный на движении воды под влиянием электрического тока в сторону катода. VI механическое уплотнение широко применяется метод улучшения св-в рыхлых грунтов, в действии статических и динамических преград, укатки, трамбовки, вибрации. Использование энергии взрыва при этом достигается более плотное размельчение частиц в объеме породы. При подготовке основ сооружений, дорог и аэродромов. Для укреплении массивов рыхлых грунтов достигается набивными сваями. VII искусственные гранулометрические смеси широко используются при строительстве сооружений. Используются искусственные песчано-глинистые грунты оптимального гранулометрического состава, обладающие заданными структурными св-вами. Разрабатывают цементные смеси в зависимости от различных факторов и строительных целей. VIII термическая обработка примесей для улучшения инженерно-геологических св-в глинистых и песчаных грунтов выделяют 3 степени обработки: 1) прогрев или термическая дифференциация t – 300 – 500 ^оС max 600. при этом процессе обезвоживается глинистый грунт он становится водостойким более плотным, снижается липкость и пластичность. 2) обжиг t 600 – 800 ^оС и до 1000 при этом спекается в монолитную массу обладающую значительной механической прочностью. Прогрев и обжиг осуществляется сжиганием топлива с скв. с нагнетанием  них воздуха. 3) клинкерный обжиг t – 1100 и выше осуществляется на специальных клинкерных заводах для получения строй материалов: клинк6ерного камня который используется как высоко прочное дорожное покрытие.

Инженерная геология массивов г.п.

Массив г.п. – это структурно обособленная часть з.к. отличающаяся от соседних частей условиями возведения и эксплуатации сооружений. Массивы г.п. по своим св-вами инженерно-геологическим св-вам имеют неоднородное строение, инженерно-геологические св-ва образцов г.п. могут только приблизительно св-ва массива. Поэтому важной задачей в инженерной геологии является изучение инженерно-геологических св-в массивов г.п. их типизация и районирование территорий для эффективного хозяйственного освоения.

Факторы влияющие на инженерно-геологические св-ва массивов г.п.

Однородность и неоднородность состава и текстурные и структурные особенности г.п. слагающих массив. 2) Трещиноватость г.п. массива. 3) масштабный фактор г.п. зависит от размеров изучаемых образцов. С увеличением размеров образцов плотность г.п. пород падает. 4) Влияние окружающей геологической среды, сказывается геологически-структурном положении г.п. в массивах охарактеризовано общей структурной неоднородностью массива, наличие простых, жестоких, пластовых г.п. в окружающих структурах. 5) напряженное состояние массивов, наличие тектонических вертикальных и горизонтальных напряжений, сил гравитации , локальных напряжений в связи с близостью тектонических разломов, и наличием геологических структур играющих роль несущих конструкций. 6) гидрогеологические условия – обводненность м.г.п. влияет на состояние и св-ва г.п. и развитие в них разных геодинамических процессов.

Типизация массивов г.п.

Границы м.г.п. устанавливаются по комплексу признаков геоморфологических, геолого-структурных, тектонических, геодинамических. Границами массивов могут быть тектонические швы и зоны изменения состава и геологического строения. Верхняя граница может быть его физическая поверхность совпадающая с верхней границей з.к. и атмосферой. Глубина изучения массивов должна превышать глубину производимых работ и размещение сооружений. Включая зону воздействия сооружений на массивы. Нередко изучают специально подстилающие компоненты г.п. для предупреждения каких-либо катастрофических деформаций. Линия пересечения боковых поверхностей массива с физической поверхностью определяет границы литолого-геологических районов или территорий отличающихся друг от друга условиями строительства, эксплуатацией и хозяйственным освоением в целом. 2) Физическая поверхность массива г.п. отражает его внутреннее строение и геодинамическое состояние, она не совпадает с топографической поверхность, для которых характерно не прерывистость и плавность. Различие это проявляется в более сложной конфигурации рельефа. Возможны экзогенные напряжения – это карстовые и оползневые явления неотектонические новообразования – уступы, ступени, сбросы. Эрозионные, денудационные и аккумулятивные процессы. Строение в строении физической поверхности один из решающих факторов размещение систем сооружений и коммуникаций. 3) Внутренне строение массивов г.п. оказывает влияние на св-ва слагающих его г.п. определяет инженерно-геологические св-ва самого массива. В строении массива выделяются объемные структурные элементы и поверхности их раздела которые объединяют в 4-е группы: 1) петрогентические – отражают состав г.п. на блоки, границы раздела – контакты разновидностей г.п. трещины плоскости расслаивания и др. 2) петротектончиские системы ассоциации 2-ух находящихся в генетическом родстве структурные этажи з.к. и разделяющие их поверхности. 3) тектонические структуры элементы имеющие тектоническую природу, складчатые структуры, разрывные нарушения, разломы тектонические блоки. 4) неотектонические экзогенно-гравитационные – это гляцио-дислокации вызванные давлением ледников, оползневыми процессами, каровыми абразионными процессами и т.д. главный метод изучения м.г.п. это их геолого-струкутрный анализ – систематика массивов г.п. в инженерной геологии основываются на геотектонических признаках. Т.е. за основу выделения массивов взяты типы тектонических – структур, выделяются платофроменные массивы, массивы горно-складчатых сооружений. Затем структурные блоки высокого порядка (щит, синеклиза).

Вместе с этой лекцией читают "Примеры комплексов CASE-средств".

Основы инженерной геодинамики.

Общие понятия: инженерная геодинамика изучает: 1) естественные геологические процессы эндогенные и экзогенные, 2) инженерно-геологические или антропогенные процессы вызванные деятельностью человека и взаимодействием систем сооружений с геологической средой. 3) горно-геологические явления возникшие при производстве г.п. и разработке МПИ. Геологические процессы и явления влияют на размещение и условия строительства сооружений коммуникаций, их устойчивость надежность долговечность и эксплуатацию. Поэтому важное значение имеет влияние закономерностей развития геологических процессов их распространение, прогнозирование. Оценка для разработки мер по охране окружающей среды и рациональному использованию недр.

Методы исследования инженерной геодинамики.

1) непосредственное наблюдение за геологическим процессами и явлениями. 2) реконструкция геологической территории района, св-в с развитием геодинамицеских процессов. 3) периодическое повторение инженерной съемки, геодинамического состояния территорий. 4) стационарное маркшейдерское наблюдение с точной инструментальной привязкой динамики геологических процессов с помощью сети реперов и ориентации их координат. 5) моделирование геологических процессов в лабораторных и естественных условиях. 6) вероятно-статистический метод прогнозирования геологических процессов и их корреляция с другими процессами в геологической истории. 7) расчетно-теоретический метод прогнозирования явлений. 8) использование новейших высокочувствительных регистрационных приборов, фиксирующих параметрические изменения геологической среды.

Характеристика геологических процессов и явлений.

Эндогенные процессы сейсмические явления, землетрясения и вулканическая деятельность человек не может их подчинить он приспособился создав ряд приближенных к этим процессам. Эндогенные процессы  вызванные сознательно: ядерные взрывы, промышленные взрывы, длительные откачки подземных вод следствие землетрясения деформирующие г.п. и их обрушение, добыча ПИ. Экзогенные процессы: 1) выветривание, 2) мерзлотнодинамические процессы и явления – морозное пучение, наледи, термокарст, солифлюкция. 3) геологическ е процессы связанные с деятельность подземных вод: размывание, селевые потоки, русловые процессы, абразии, заболачиваемость территорий. 4) гравитационные склоновые процессы и явления обвалы, осыпи, оползни. 5) экзогенные процессы вызванные деятельностью атмосферы (эоловые процессы): дефляция, корразия, эоловая аккумуляция. 6) экзогенные процессы в связи с деятельностью подземных вод и частично поверхностных вод: карст, суффозия, плавуны. 7) экзогенные инженерно-геологические процессы или антропогенные процессы – реферативное оглавление.