Выполнил: студент гр. 110129 Малиновский А. А.
Белорусская Государственная Политехническая Академия
Кафедра «Геотехника и экология в строительстве»
Минск 2001
Введение
Всякое инженерное сооружение должно быть возведено наиболее просто и с наименьшими затратами рабочей силы, материалов и времени. В течение всего периода строительства и эксплуатации, сооружение должно обладать надлежащей прочностью и устойчивостью, а его деформация не должна выходить за пределы, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации сооружения или не нарушающие его внешние архитектурные формы.
Обеспечение указанных выше положений и требований в значительной мере зависит от правильного учёта природных условий в районе возведения сооружения. В инженерно-геологическом плане благоприятная обстановка возведения сооружения связывается:
с отсутствием возможного влияния на сооружение (как в период возведения, так и в период эксплуатации) тех или иных геологических процессов и явлений, способных нарушить его общую устойчивость и прочность;
с наличием в основании сооружения грунтов и горных пород повышенной прочности и несущей способности, соответствующим образом залегающих;
с отсутствием возможного вредного влияния подземных вод на грунты основания и на само сооружение в процессе строительства и эксплуатации.
Очевидно, что сооружения, возведённые в зонах интенсивного проявления процессов (таких как эрозия, оползни, карст, сейсмические процессы, протекающие в недрах Земли) без учёта их влияния, могут оказаться в очень тяжёлом и даже аварийном состоянии, если даже они безупречно спроектированы и возведены. Чтобы обезопасить сооружение от подобных аварий, необходимо в каждом частном случае, знать, возможно, ли проявление таких процессов и явлений, угрожают ли они данному проектируемому сооружению, какова степень опасности и какими с принципиальной стороны мероприятиями (если невозможно избежать влияния этих процессов на сооружение) можно обеспечить его нормальную службу.
Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования – обязательная составная часть изыскательных работ, проводимых для обоснования проектов сооружений, систем водоснабжения и обязанных с ними гидротехнических сооружений. В задачу исследований входит изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменения при строительстве и эксплуатации сооружения.
Правильная оценка инженерно-геологических условий ведёт к обеспечению прочности и устойчивости сооружения, упрощению его конструкции и к удешевлению строительства.
Общие положения
Данная работа выполняется с целью выявления инженерно-геологических условий данного района, и обоснования возможного строительства гидроузла на реке. Необходимо изучить геологические особенности речной долины, дать прогноз по поводу неблагоприятного воздействия на проектируемый объект геологических процессов, возникающих в районе сооружения.
Также следует учесть, что в районе будущего строительства сооружения могут наблюдаться неблагоприятные для сооружения процессы:
-физико-химические процессы (выветривание, карст, просадочность);
-гравитационные процессы и явления (оползни, обвалы и осыпи);
-гидродинамические процессы (фильтрация, механическая суффозия, плывуны, эрозия, сели);
-аэродинамические процессы (ветровое разрушение, коррозия);
Требуется оценить негативное влияние вышеназванных процессов и явлений на будущее сооружение и предложить методы борьбы с этими явлениями. Определить влияние возведенного сооружения на естественный ход геологических процессов и устойчивость склонов.
В данной местности предполагается строительство гидроузла. Требуется запроектировать один из типов гидротехнических сооружений (ГТС) в данной местности:
-водохранилище;
-водозаборное сооружение;
-плотина с гидроэлектростанцией (ГЭС) (приплотинная ГЭС, русловая ГЭС и т. д.).
Таким образом, цель нашей работы — дать заключение о возможности строительства гидроузла в данном створе.
Геоморфологические сведения
Земная поверхность представляет собой сложный рельеф в виде совокупности возвышений, равнин и углублений. Наука, которая занимается изучением рельефа, его происхождением и развитием, называется геоморфологией.
Рельеф Земли находится в состоянии непрерывного изменения - уничтожаются старые формы рельефа, возникают новые. Всё это происходит в результате одновременного воздействия на поверхность Земли эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов. Большую роль при этом в последнее время стала играть инженерно-строительная деятельность человека.
Реки - постоянные водотоки, текущие в разработанных ими руслах. Река со всеми её притоками называется речной системой, а площадь, занимаемая речной системой называется речным бассейном.
Углубление в земной поверхности, в котором протекает река, называется долиной реки. Часть долины, заполненная водой при самом низком (меженном) уровне, называется руслом; часть долины, затопляемая паводковыми водами – поймой; незаливаемые горизонтальные участки долины реки – террасами.
На карте №4 показана река, протекающая с юго-востока на запад. Уровень воды в реке около 5 м. Рельеф исследуемого участка — плоскогорный с абсолютными отметками 150-160 м над уровнем моря и представляет собой речную долину. Долина реки широкая U-образная. Долина реки расположена в центральной части разреза и состоит из русла, поймы, коренного берега и надпойменных террас.
Об изменении режима водотока во времени свидетельствуют речные террасы, представляющие собой продольные площадки, более или менее круто обрывающиеся к русловой части долины. Первая возвышающаяся над урезом воды терраса называется пойменной. В половодье эта терраса обычно заливается водой. Террасы на более высоких уровнях — надпойменные.
По своему характеру террасы подразделяются на эрозионные и аккумулятивные. Эрозионные террасы, как террасы размыва, формируются в коренных склонах долины и обычно сложены коренными породами. Аккумулятивные террасы вырабатываются уже в толще аллювиальных отложений и в отличие от эрозионных слагаются разнообразными аллювиальными отложениями, по своему составу отражающими тот или иной цикл развития водотока.
На разрезе мы видим террасу эрозионного характера, относительно русла — симметричная. Эрозионные террасы свойственны тем участкам, где идет постоянная работа водотока по углублению его русла. Такие участки по своему положению отвечают областям размыва. Вместе с тем эрозионные террасы свидетельствуют о нескольких циклах глубинной эрозии в условиях резкого понижения базиса эрозии.
Геологическое строение
Наиболее древняя порода — гранит (протерозойская эра PR) розовато-серый, плотный, в верхней части слоя трещиноватый. Гранит относится к магматическим породам. Так как он — кислая порода в нем содержится до 65-75% кремнезема SiO2. Гранит — глубинная горная порода с полнокристаллической (зернистой) структурой. Минеральный состав: кварц 15-40%, полевые шпаты 40-60%, цветные минералы 5-10%. Во многих местах они большими массивами выходят непосредственно на поверхность земли. Из всех магматических пород гранит наиболее подвержен выветриванию.
Элювиальные отложения, состоящие из серой глины со щебнем и отдельными глыбами гранита розовато-серого цвета (протерозойская эра ePR), лежат над слоем гранита. Элювий кислых магматических пород наряду с обломками самой породы и глинистыми продуктами распада полевых шпатов характеризуется относительно богатым содержанием кварцевого песка. При выветривании глинистые грунты теряют свою прочность. В результате выветривания увеличивается содержание мелкодисперсных частиц в грунте. Поверхностный слой коренной породы, продуктом которой является элювий, в зоне выветривания бывает значительно ослаблен и разбит многочисленными трещинами. Условия залегания элювия и мощность его слоя весьма разнообразны: на склонах мощность слоя обычно бывает наименьшей, так как здесь элювий при достаточной крутизне откоса легко смывается дождевыми потоками и оползает. По этим причинам элювий на склонах часто представляет собой скопление более грубых обломков. В пониженных зонах рельефа он может накапливаться слоем в десятки и даже в сотни метров.
Песчаники серые, мелкозернистые, кремнистые, плотные (палеозойская эра силурийский период S1) — скальная порода осадочного происхождения. Песчаники — сцементированные различными веществами пески. По характеру цемента различают песчаники глинистые, железистые, известковые, кварцевые. Осадочные породы имеют главным образом морское или реже озерное происхождение. Поэтому им свойственны все признаки морских отложений: закономерность сменяемости слоев в вертикальном направлении, большая площадь распространения, пластовый характер залегания, постоянство состава и свойств в пределах пласта. Песчаники могут иметь и континентальное происхождение, но в этом случае площадь их распространения и мощность их слоя невелики. Поэтому с этими образованиями приходится встречаться крайне редко. Прочность песчаников определяется прочностью цемента, а не составляющих обломков горных пород. Наиболее прочными являются кремнистые и железистые цементы.
Известняки серые, плотные, местами окремневшие, трещиноватые (палеозойская эра силурийский период S2) — скальная порода осадочного происхождения. Известняками называют породы состоящие преимущественно из CaCO3 (не менее 75%). Примеси в известняках обычно представлены глинистыми частицами, кремнеземом, окислами железа, реже песком, выделениями гипса и других минералов. Наиболее крепкие разновидности известняков (кремнистые) содержат рассеянную примесь кремнезема. Известняки, как правило, залегают в виде пластов различной мощности. В этом случае трещиноватость придает им характер резко выраженной плитчатости. Известняки всегда трещиноваты. Коэффициент их трещинной пустотности очень неравномерен, но большей частью находится в пределах 2-5%. Трещиноватость с глубиной обычно быстро убывает. Большое значение имеет сохранность известняков. Так, сильно выветренные пористые разновидности известняков имеют иногда высокие показатели сжимаемости. В связи с этим сильно разрушенные выветриванием массивы известняков встречаются не только на поверхности земли, но и глубже. По структуре известняки бывают самыми разнообразными: крупные, средние, мелкозернистые. По текстурным группам они бывают: плотными, мелкопористыми, крупнопористыми. Водопропускная способность известняков, как и у всех скальных пород, зависит от интенсивности трещиноватости и величины раскрытия трещин, но в общем случае известняки, как правило, обладают большим коэффициентом трещинной пустотности а, следовательно, и большой водопропускной способностью, чем любая другая скальная порода.
Сланцы глинистые, черные, плотные, местами окремневшие (палеозойская эра силурийский период S2) — метаморфическая горная порода. Метаморфическим породам свойственна анизотропия свойств, обусловленная наличием сланцеватости или полосообразным распределением минералов: вдоль сланцеватости прочность пород значительно ниже, чем поперек. Другой особенностью этой породы является значительно меньшая устойчивость против выветривания. Процессы выветривания особенно интенсивно протекают вдоль сланцеватости, в результате чего порода распадается на отдельные плитки.
Известняки светло-серые, трещиноватые, с тонкими прослойками глины, закарстованные (палеозойская эра девонский период D1) — осадочная скальная порода. Большинство известняков органического происхождения образовались в морях в результате жизнедеятельности разнообразных организмов. Часто они образуются путем скопления известковых раковин, отмерших моллюсков. Они имеют высокую пористость, небольшую плотность. Они непригодны для возведения сооружений, так как легко разрушаются и имеют изменяющееся во времени сопротивление сжатию.
Известняки образуются в морских условиях существовавших в девонском периоде. Затем на протяжении каменноугольного, триасового периодов никаких отложений не было, так как известняки находились под уровнем моря. В верхнем слое известняков в результате выветривания образовались трещины.
Песок светло-желтый, кварцевый, мелкозернистый (aQ3), а так же песок серый, кварцевый, среднезернистый, внизу слоя галька и гравий (aQ4) — обломочные породы, относящиеся к кайнозойской эре четвертичному периоду. Песок — порода, состоящая преимущественно из песчаных частиц размером 0,05-2 мм. Пески по происхождению могут быть морскими, речными, озерными, эоловыми, и т. д. По преобладающей величине зерен, слагающих породу, различают крупно, средне и мелкозернистые пески. По минералогическому составу чаще всего встречаются кварцевые пески (до 95% зерен кварца), реже глауконитовые и так называемые полиминтовые пески, состоящие из различных минералов (кварца, полевых шпатов, слюды и др.). цвет песка зависит от примесей: чистые кварцевые пески — белые, сероватые; окрашенные окислами железа — желтые, бурые, вишнево-красные; глауконитовые — зеленые. Пески имеют пористость до 40%, высокий коэффициент фильтрации.
Супесь палевая, иловатая (aQ3), а так же супесь палевая, иловатая в конце слоя переходит в иловатый суглинок (aQ4) — обломочная порода (кайнозойская эра четвертичный период). К супесям относят рыхлые породы с примесью глинистых частиц (
