Анализ инженерно-геологических условий

Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра: геоэкологии и инженерной геологии
Пояснительная записка
«Оценка инженерно-геологических условий территории строительства»
Выполнил студент
Подпись
Чибуров А.А.
(Инженерно-строительный
институт) 4 курс,
заочное отделение,
группа 3/03-1
Проверил преподаватель
Подпись
Гришина И.Н.
Нижний Новгород
2006 г.
Содержание:
Введение
3
1 Климатические условия, орография, гидрография
4
2 Геологическое строение
4
3 Гидрогеологические условия
7
4 Физико-геологические процессы и явления
7
5 Перспективность застройки территории района сооружениями промышленного
и гражданского назначения
Список литературы
9
10
2
1 Введение
Пояснительная записка к курсовой работе содержит оценку инженерно-геологических
условий территории, предназначенной для промышленно-гражданского строительства,
согласно предоставленным исходным данным:
- геологическая карта;
- буровой журнал.
Местоположение участка – г. Нижний Новгород, Нижегородский район, ул. Минина.
Геоморфологический участок расположен на возвышенном водоразделе плато рек
Волга и Ока.
Оценка инженерно-геологических условий территории включает в себя построение
инженерно-геологического разреза на основе данных, содержащихся в задании, в том числе
анализ рельефа, горных пород и их свойств, подземных вод, инженерно-геологических
процессов.
Геологический разрез - это вертикальное сечение участка земной коры с
изображением на нем геологических факторов; возраст, состав, мощность, условия
залегания пород. В тех случаях, когда разрез показывает физико-геологические явления и
свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом. В данной работе
инженерно-геологический разрез содержит 4 скважины.
В пояснительной записке дано заключение о перспективности застройки территории
участка, расположенного на возвышенном водоразделе плато рек Волга и Ока в
Нижегородском районе, предназначенного для промышленно-гражданского строительства;
разработаны рекомендации, улучшающие его инженерно-геологические условия.
3
1 Климатические условия, орография, гидрография
Рельеф
Рассматриваемый участок находится на территории Нижегородской области, которая
расположена в восточной части Русской равнины; для нее характерен сложный и
расчлененный рельеф, образованный сочетанием различных по конфигурации и высотам
возвышенностей и низменностей. Геоморфологически участок, предназначенный под
строительство, расположен на возвышенном водораздельном плато рек Волга и Ока, где
наблюдается сильное расчленение рельефа, что определяет сильную дренированность
поверхностных толщ горных пород и глубокое залегание уровня грунтовых вод.
На территории данного района выделяют один тип рельефа - равнинный.
Максимальная абсолютная отметка - около 152 м
Минимальная абсолютная отметка - около 151 м
Относительное превышение в среднем составляет -1 м Равнинный рельеф занимает
всю территорию карты.
Поверхность
слабо
волнистая.
Существенных
перепадов
не
наблюдается,
следовательно, рельеф спокойный и пригоден для строительства. Мероприятий по его
изменению не требуется, планировка рельефа минимальная.
Климат
Климат
Нижегородской
области,
в
которой
находится
предложенный
под
строительство участок, умеренно континентальный, обычно с холодной малоснежной
зимой и умеренно жарким коротким летом. Количество атмосферных осадков, выпадаемых
за год, превышает 440…460 мм за год; причем около 30% приходится на зиму. Средние
многолетние годовые температуры воздуха колеблются до 3,1…3,7°С.
2 Геологическое строение
Самыми молодыми являются горные породы современночетвертичного периода tQIV.
Слой представлен насыпным грунтом: суглинок коричневый с включением древесной
щепы, обломков кирпича, битого стекла. Эта порода проходит по всему разрезу, достигая
мощности: min 1,2 м, max 2,3 м. Залегание породы горизонтальное. Относительная отметка
кровли слоя max 151,4 м, min 150,8.
Следующий слой горных пород представлен глиной красновато-коричневой, с
прослоями алеврита зеленовато серого и алевролита слабоцементированного, полутвердой.
Данная порода относится к палеозойской эре позднепермского периода татарского яруса
(P2t2B). Максимальная глубина залегания подошвы слоя 5 м, минимальная – 2,8 м. Эта
порода проходит по всему разрезу и имеет слабонаклонный характер. Чуть выше
описанного слоя имеется прослой горной породы относящейся к кайнозойской эре
4
современной позднечетвертичной эпохе (prQII-III). Он представлен суглинком желтоватокоричневым, лессовидным, с включением гидроокислов марганца, железа, полутвердый,
просадочный. Слой залегает на глубине около 3 м.
Последний слой, отображаемый на геологическом разрезе, также относится к
палеозойской эре позднепермского периода татарского яруса (P2t2B). Он представлен
песчаником
красновато-коричневым,
полимиктовым,
пылеватым,
глинистым,
слабоцементированным, с прослоями алеврита, влажным. Эта порода проходит по всему
разрезу. Залегание породы горизонтальное.
Стратиграфическая колонка с указанными в ней горными породами, имеющимися на
геологическом разрезе, представлена ниже в виде таблицы 1.
Таблица 1 - Стратиграфическая колонка
№.
1
2
3
4
Геологический
индекс
Возраст и генезис
Литологопетрографический
состав
Мощность
,м
Условия залегания
tQIV
Кайнозойская эра,
четвертичный
период,
современная
эпоха,
техногенные
отложения
Суглинок
коричневый с
включением
строительного
мусора
1,65
Горизонтальное
P2t2B
Палеозойская эра,
пермский период,
поздняя эпоха
татарского яруса
2
Горизонтальное
P2t2B
Палеозойская эра,
пермский период,
поздняя эпоха
татарского яруса
10,9
Горизонтальное
prQII-III
Четвертичный
период,
современная
позднечетвертичн
ая эпоха
1,25
Горизонтальное
Глина красноватокоричневая с
прослоями
алеврита,
полутвердая
Песчаник
красноватокоричневый,
пылеватый,
глинистый,
влажный
Суглинок
желтоватокоричневый,
лессовидный,
полутвердый,
просадочный
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что на исследуемой территории
преобладают четвертичные и пермские горные породы. Это два слоя суглинков, один из
которых лессовидный, а другой с включением строительного мусора, что говори о его
принадлежности к техногенному генетическому типу четвертичных отложений.
Суглинок, рыхлая песчано-глинистая осадочная горная порода, содержащая 10-30%
(по весу) глинистых частиц (размером менее 0,005 мм). Минералогический состав:
содержится значительное количество кварца, глинистые минералы (каолинит, иллит,
монтмориллонит и др.).
5
Глина красновато-коричневая с прослоями алевролита слабоцементированного,
полутвердая по своим физико-механическим свойствам с инженерно-геологической точки
зрения не обладает хорошими качествами. Пористость нередко превышает 50%, во
влажном состоянии она дает очень сильную осадку, которая при давлении 0,2 МПа может
достигать 20%. Согласно генетической классификации глина относится к осадочному типу
горных пород. В рассматриваемой породе очень широко распространены глинистые
минералы, к которым относятся: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, бейделит, иллит
и др., образующиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических горных
пород.
Песчаник
полимиктовый,
пылеватый,
глинистый,
слабосцементированный,
с
прослоями алеврита, влажный - осадочная горная порода, состоящая из зерен песка,
сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым и другими материалами.
Лёссовидный суглинок с включением гидроокислов марганца, железа, полутвердый осадочная порода, отличающаяся от лёсса наличием слоистости, более глинистым
составом. Данная горная порода обладает просадочностью при просадке происходит
уплотнение грунта по вертикали. Вследствие опускания поверхности земли здания и
сооружения
претерпевают
деформации.
В
состоянии
природной
влажности
и
ненарушенной структуры они являются достаточно устойчивым основанием. Однако
возможность появления просадки при замачивании требует обязательного осуществления
различного
рода
мероприятий
противопросадочными
по
мероприятиями
борьбе
являются:
с
просадочностью.
водозащита
Основными
грунтов,
усиление
конструкций зданий и устранение просадочных свойств грунтов различными методами.
Современные
способы
строительства
на
лессовых
грунтах
позволяют
успешно
противодействовать возникновению просадочных явлений.
Характеристика горных пород:
1. Суглинок:
- группа – осадочная порода, класс – техногенные грунты;
- окраска – коричневая;
- структура – пылеватая;
- текстура - пористая.
2. Глина:
- группа - осадочная порода, класс – природные дисперсные грунты;
- окраска – красновато-коричневая;
- структура – полутвердая;
- текстура – слоистая.
3. Песчаник:
- группа - осадочная порода, класс – природные скальные грунты;
- окраска – красновато-коричневая;
- структура – пылеватая;
- текстура – слоистая.
4. Суглинок лессовидный:
- группа - осадочная порода, класс – природные дисперсные грунты;
- окраска – желтовато-коричневая;
6
- структура – полутвердая;
- текстура – слоистая.
Вывод: на территории строительства преобладают породы прочные и средней
прочности, следовательно, условия для строительства благоприятные.
3 Гидрогеологические условия
Предполагаемый участок под строительство находится на территории Нижегородской
области, где широко распространены грунтовые воды четвертичных отложений. Однако по
предоставленным данным, производившимся 03.03.99 г. вода не встречена.
Вывод: межпластовые напорные и ненапорные подземные воды не оказывают
влияния на условия строительства и дальнейшей эксплуатации сооружения в связи с их
отсутствием.
4 Физико-геологические процессы и явления
Всю Нижегородскую область можно разделить на три зоны. Исследуемый участок,
расположенный в г. Нижний Новгород относится к Приокско-Волжской – зона с
повышенным развитием транспорта, с повышенным загрязнением воздуха, природных вод
и почв, городских территорий. В этой зоне происходят процессы активного антропогенного
изменения грунтовых условий, формируются антропогенные водоносные горизонты со
своеобразным, отличным от природного, режимом подземных вод. На территории зоны
возникают наибольшие осложнения при строительстве и эксплуатации различных
объектов, что требует огромных материальных затрат на проведение мероприятий и
строительство сооружений защитного характера.
На территории области развиваются следующие виды экзогенных и геологических
процессов: выветривание, денудация, овражная и речная эрозия, оползневой процесс,
карст, суффозия, заболачивание, эоловый процесс, морозное пучение. К наиболее опасным
геологическим процессам и явлениям следует отнести оползневый и карстовый процессы,
овражная и речная эрозия. Эти процессы характеризуются масштабностью своего
проявления, внезапностью.
На территории строительства возможно развитие следующих не благоприятных
явлений: выветривание, просадочность лессовых пород, овражная эрозия.
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.
Выделяют три вида выветривания; физическое, химическое и биологическое.
Процессы выветривания влияют на инженерно-геологические свойства горных пород.
7
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.
Выбор мероприятий по борьбе с выветриванием зависит от степени выветрелости
пород, характера выветрелости, конструктивных особенностей сооружения и т.д.
Овражная эрозия имеет довольно широкое развитие и может поражать огромные
площади и регионы. Развитию оврагов способствует отсутствие растительного покрова и
наличие пород, способных к размыву (на рассматриваемой территории имеется
лессовидный суглинок), и рельеф местности. Одним из рекомендуемых мероприятий в
данном случае будет создание противоовражного растительного покрова.
Просадочные явления в лессовых породах оказывают небольшое влияние на
строительство на данной территории ввиду наличия слоя не на всей территории
предназначенной под строительство и малой его мощности. Лессовые породы
представлены суглинком с включением гидроокислов марганца, железа. Для них
характерны следующие особенности: 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.
8
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.
Вследствие опускания поверхности земли здания и сооружения претерпевают деформации.
Величина оседания поверхности может быть различной и колеблется от нескольких
до десятков сантиметров, что зависит от особенностей замачивания толщи.
Вывод: при строительстве нужно проводить различного рода мероприятия, чтобы
предотвратить влияние выше перечисленных явлений на здания и сооружения.
5 Перспективность застройки территории района сооружениями
промышленного и гражданского назначения
Для определения является ли данный участок, предназаначенный по строительство,
расположенный на возвышенном водораздельном плато рек Волга и Ока, благоприятным
для осуществления на нем строительства была изучена его территория, на которой были
проведены исследования геоморфологических, гидрологических, гидрогеологических и
геологических условий. Для получения необходимой информации были проведены:
буровые
работы,
геологическое
опробование,
гидрогеологические
наблюдения,
геодезические работы, исследование свойств и состава грунтов. По предоставленным
данным можно судить, что данный участок в целом пригоден для строительства.
Необходимо произвести ряд мероприятий по улучшению свойств лессового грунта,
который был выявлен в ходе исследований, для устранения его просадочных свойств.
Благоприятным условием на данном участке является горизонтальное залегание
слоев, достаточно большая их мощность, что обеспечивает незначительные изменения
рельефа во времени. Однако следует отметить, что территория Нижегородской области
подвержена овражной эрозии и для предотвращения такого рода образований на
рассматриваемом
участке
строительства
рекомендуется
создание
в
дальнейшем
противоовражного растительного покрова.
Следует отметить, на исследуемом участке не была встречена вода, что освобождает
от различного рода мероприятий, направленных на защиту строительных конструкций от
агрессивного воздействия воды.
6. Инженерно-геологическая оценка участка,
предназначенного для строительства.
6.1 Физико-географические условия.
Рельеф данного участка местности представляет собой относительно ровную
поверхность, которая имеет небольшой уклон от 1-ой скважины к 3-ей, и небольшие
подъемы от 3-ей к 4-ой, от 4-ой ко 2-ой.Это возвышенное водораздельное плато с
абсолютными отметками 150,8-151,4 м.
9
Поверхность - слабоволнистая. Существенных перепадов высот нет.
Вывод: в целом рельеф спокойный и пригоден для строительства. Никаких особых
операций по его изменению не требуется, планировка рельефа - минимальная.
6.2 Геологическое строение.
Самыми молодыми являются горные породы современночетвертичного периода tQIV.
Слой представлен насыпным грунтом: суглинок коричневый с включением древесной
щепы, обломков кирпича, битого стекла. Эта порода проходит по всему разрезу, достигая
мощности: min 1,2 м, max 2,3 м. Залегание породы горизонтальное. Относительная отметка
кровли слоя max 151,4 м, min 150,8.
Следующий слой горных пород представлен глиной красновато-коричневой, с
прослоями алеврита зеленовато серого и алевролита слабоцементированного, полутвердой.
Данная порода относится к палеозойской эре позднепермского периода татарского яруса
(P2t2B). Максимальная глубина залегания подошвы слоя 5 м, минимальная – 2,8 м. Эта
порода проходит по всему разрезу и имеет слабонаклонный характер. Чуть выше
описанного слоя имеется прослой горной породы относящейся к кайнозойской эре
современной позднечетвертичной эпохе (prQII-III). Он представлен суглинком желтоватокоричневым, лессовидным, с включением гидроокислов марганца, железа, полутвердый,
просадочный. Слой залегает на глубине около 3 м.
Последний слой, отображаемый на геологическом разрезе, также относится к
палеозойской эре позднепермского периода татарского яруса (P2t2B). Он представлен
песчаником
красновато-коричневым,
полимиктовым,
пылеватым,
глинистым,
слабоцементированным, с прослоями алеврита, влажным. Эта порода проходит по всему
разрезу. Залегание породы горизонтальное.
Стратиграфическая колонка с указанными в ней горными породами, имеющимися на
геологическом разрезе, представлена ниже в виде таблицы 1.
Таблица 1 - Стратиграфическая колонка
№.
Геологический
индекс
Возраст и генезис
Литологопетрографический
состав
Мощность
,м
Условия залегания
10
1
2
3
4
tQIV
Кайнозойская эра,
четвертичный
период,
современная
эпоха,
техногенные
отложения
Суглинок
коричневый с
включением
строительного
мусора
1,65
Горизонтальное
prQII-III
Четвертичный
период,
современная
позднечетвертичн
ая эпоха
Суглинок
желтоватокоричневый,
лессовидный,
полутвердый,
просадочный
1,25
Горизонтальное
P2t2B
Палеозойская эра,
пермский период,
поздняя эпоха
татарского яруса
2
Горизонтальное
P2t2B
Палеозойская эра,
пермский период,
поздняя эпоха
татарского яруса
10,9
Горизонтальное
Глина красноватокоричневая с
прослоями
алеврита,
полутвердая
Песчаник
красноватокоричневый,
пылеватый,
глинистый,
влажный
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что на исследуемой территории
преобладают четвертичные и пермские горные породы.
Это два слоя суглинков, один из которых лессовидный, а другой с включением
строительного мусора, что говорит о его принадлежности к техногенному генетическому
типу четвертичных отложений.
Лёссовидный суглинок с включением гидроокислов марганца, железа, полутвердый осадочная порода, отличающаяся от лёсса наличием слоистости, более глинистым
составом. Данная горная порода обладает просадочностью при просадке происходит
уплотнение грунта по вертикали. Вследствие опускания поверхности земли здания и
сооружения
претерпевают
деформации.
В
состоянии
природной
влажности
и
ненарушенной структуры они являются достаточно устойчивым основанием. Однако
возможность появления просадки при замачивании требует обязательного осуществления
различного
рода
мероприятий
противопросадочными
по
мероприятиями
борьбе
являются:
с
просадочностью.
водозащита
Основными
грунтов,
усиление
конструкций зданий и устранение просадочных свойств грунтов различными методами.
Современные
способы
строительства
на
лессовых
грунтах
позволяют
успешно
противодействовать возникновению просадочных явлений.
Глина красновато-коричневая с прослоями алевролита слабоцементированного,
полутвердая по своим физико-механическим свойствам с инженерно-геологической точки
зрения не обладает хорошими качествами. Пористость нередко превышает 50%, во
11
влажном состоянии она дает очень сильную осадку, которая при давлении 0,2 МПа может
достигать 20%. Согласно генетической классификации глина относится к осадочному типу
горных пород. В рассматриваемой породе очень широко распространены глинистые
минералы, к которым относятся: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, бейделит, иллит
и др., образующиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических горных
пород.
Песчаник
полимиктовый,
пылеватый,
глинистый,
слабосцементированный,
с
прослоями алеврита, влажный - осадочная горная порода, состоящая из зерен песка,
сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым и другими материалами.
Вывод: на территории строительства преобладают породы прочные и средней
прочности. Условия для строительства благоприятные. Как основание гражданских и
промышленных объектов лучше использовать песчаник. Суглинки и глины можно
использовать при проведении противопросадочных мероприятий.
6.3 Гидрогеологические условия.
Предполагаемый участок под строительство находится на территории Нижегородской
области, где широко распространены грунтовые воды четвертичных отложений. Однако по
предоставленным данным, производившимся 03.03.99 г. вода не встречена.
Вывод: межпластовые напорные и ненапорные подземные воды не оказывают
влияния на условия строительства и дальнейшей эксплуатации сооружения в связи с их
отсутствием.
12
Список литературы:
1 Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. – М: Высшая школа, 2002.
2 ГОСТ 25 100-95 Грунты. Классификация.
3 ГОСТ 21.302-96 Условные графические обозначения в документации по инженерногеологическим изысканиям / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1997.
4 Гришина И.Н. Горные породы. – Н.Новгород, изд. ННГАСУ, 1998.
5 Копосов Е.В., Григорьев Ю.С., Гришина И.Н. Анализ инженерно-геологических
условий и оценка перспективности застройки территории, предназначенной для
промышленно-гражданского строительства. Учебное пособие.
– Н.Новгород, изд.
ННГАСУ, 2001.
6 СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.
Взамен СНип 1.02.07-87.
7 Справочник по инженерной геологии. Ред. М.В.Чуринов. – М., 1968.
13