На геологическом разрезе показывают возраст, условие залегания и состав горных пород, а также мощность пластов и гидрогеологические условия. Если кроме этого на разрезе отображены еще и физико-геологические явления и выделены инженерно-геологические элементы, то разрез называют инженерно-топографическим.

Построение геологических разрезов основано на использовании следующих материалов:

1. послойного описания естественных обнажений горных пород;
2. послойного описания горных пород, вскрытых скважинами, колодцами, шурфами, расчистками.
3. материалов геологических карт.

распространением здесь, главным образом, рыхлых грунтов, обладающих либо неустойчивой консистенцией и значительной деформируемостью под нагрузкой (торф. глина), либо слабой водостойкостью и просадочностью (лессы, супеси, суглинки), либо плывунными свойствами (песок);

неглубоким залеганием подземных вод и значительной водообильностью пород, осложняющими производство земляных работ, водопритоками, ухудшающими механические свойства грунтов;

широким развитием геологических процессов, оказывающих вредное влияние на устойчивость сооружений.

Геологические процессы: глубина сезонного промерзания грунтов колеблется от 1,0 (в торфах) до 2,5 м (в песках палеогена). Широко развиты просадочные явления и процессы оврагообразования в элювиально-делювиальных супесях, оползни и явление пучения в глинах палеогена. Кое-где наблюдается подмыв берега с обрушением, а также плывуны в песчано-гравийно-галечниковых отложениях. В северо-восточной части территории в известняках имеет место карст, а на севере в аргиллитах каменноугольного возраста – трещиноватость пород.

Геология: в геологическом строении территории участвуют отложения каменноугольного, мелового, палеогенового и четвертичного возраста, которые в связи с условиями их образования и строительными свойствами подразделяются на восемь генетических типов:

Болотные отложения прослеживаются в виде разрозненных пятен в долине реки и представлены самым молодым образованием – торфом мощностью до 2,5 м.

Аллювиальные нерасчлененные отложения слагают долину реки и состоят из песка, гравия, галечника мощностью до 15 м.

Элювиальные отложения развиты на небольших площадях на севере территории. Литологический состав пород – глины, суглинки мощностью до 3 м.

Элювиально-делювиальные отложения слагают склоны долины реки в центральной и западной частях территории и состоят из лессовидных супесей мощностью до 13 м.

Палеогеновые отложения занимают сравнительно небольшие площади на юге территории и сложены плотными песками, глинами с прослойками песка мощностью до 80 м.

Инженерно-геологическая карта

Условные (штриховые) знаки

Основное назначение геологической карты заключается в том, чтобы отразить объективную картину распространения горных пород и условий их залегания на конкретной территории.

Наибольший практический интерес для строителей представляет инженерно-геологические и гидрогеологические карты, по которым оценивают условия устойчивости строительной площадки, трасс, дорог, трубопроводов, решают вопросы о месте размещения сооружений и их конструкций, способах производства земляных работ.

В задачу инженерно-геологических исследований входит:

• выявление геологических и гидрогеологических условий возведения и эксплуатации проектируемых сооружений:
• выявление и прогноз опасных инженерно-геологических явлений и оценка влияния этих явлений на проектируемые сооружения;
• получение материалов, необходимых для решения вопросов о возможных путях борьбы с этими явлениями и для проектирования защитных мероприятий;
• определение физико-механических характеристик грунтов, необходимых для проектирования и расчёта сооружений.

При строительстве на подрабатываемых территориях можно применять следующие мероприятия:

- рациональную ориентировку здания по отношению муледы сдвижения;

- повышение расчётного сопротивления грунтов основания;

- разрезку зданий на отсеки;

- повышение прочности несущих конструкций и приспособление их к неравномерным осадкам;

Уплотнение поверхностных слоев трамбовкой проводится так. Устанавливается кран с подвешенной трамбовкой, которая сбрасывается с высоты 3-4 м на поверхность, в результате чего поверхность уплотняется.

Для устройства набивных свай по контуру фундамента бурятся скважины, глубина не менее двойной ширины фундамента, затем буровые трубы извлекают и в скважинах взрывают заряды взрывчатого вещества. После этого скважины забивают песком или лёссовой породой с постепенным уплотнением.

Просадка – неравномерное уплотнение грунтов по вертикали с частичным боковым смещением грунтов, образованием трещин. В сооружениях, построенных на таких грунтах, появляются трещины.

Для количественной оценки просадочности грунтов используются два показателя: относительная просадочность и условная просадочность.

Относительная просадочность равна:

d_пр=(h₁-h₂)/h₀,

где h₀ – высота образца, при давлении, равном природному;
h₁ – высота образца грунта естественной влажности, сжатого при давлении Р без возможности бокового расширения;
h₂ – высота образца того же грунта, но насыщенного водой и тоже сжатого, без бокового расширения под давлением Р. Р обычно не превышает 4-5 кг/м².

Без учёта наличия многолетнемерзлотных грунтов (скальные, полускальные породы без крупных включений льда и других пород, которые при оттаивании не дают осадки).

С сохранением многолетнемерзлотного состояния грунтов основания (в этом случае недопустимо оттаивание грунтов основания под сооружением, что достигается с помощью создания под зданием проветриваемых подпольев; этот способ зарекомендовал себя в Норильске, Магадане).

Солифлюкция – процесс медленного сползания, течения оттаявших рыхлых пород, залегающих на мёрзлых. Она способствует развитию осыпей.

Мари – заболоченные низинные участки, возникающие при оттаивании верхнего слоя мёрзлой породы. В основании марей лежит мёрзлый грунт.

Все эти процессы нарушают нормальную работу зданий и сооружений.

От наледей применяют мерзлотные пояса в виде канав. Породы под откосами и дном канав промерзают и создают препятствия для движения вод.

Величина пучения зависит от типа грунта, влажности, плотности, условий подтока воды к участку промерзания. Численно, степень пучения Kп определяется величиной относительного уменьшения объёма при переходе мёрзлого грунта в талое состояние:

Kп = (DT-DM)/DT3,

где DТ – плотность талого грунта; DМ - плотность мёрзлого грунта.

На 1/6 части суши, на некоторой глубине, находятся грунты многолетней мерзлоты, имеющие постоянно отрицательную температуру.

В вертикальном разрезе территории с многолетнемёрзлыми породами выделяют сверху вниз:

а) деятельный слой или сезонно-талый (замерзает зимой и оттаивает летом);

б) слой, в котором грунты имеют положительную температуру в течение года;

1. Асеквентные – возникают в однородных неслоистых толщах пород. Положение криволинейной поверхности скольжения зависит от трения и смещения грунтов.
2. Консеквентные – происходят при неоднородном сложении склона. Смещение происходит по поверхности раздела слоёв или трещине.
3. Инсеквентные – возникают также при неоднородном сложении склона, но поверхность смещения пересекает слои разного состава.

Пассивные, запрещающие то или иное действие. Запрещается: подрезать оползневые склоны, производить взрывные работы вблизи оползневой зоны, уничтожать лес, сбрасывать на оползневые склоны поверхностные и подземные воды.

Активные меры, обусловливающие ликвидацию или снижение причин развития оползней.

1. Осушение горных пород в массиве данного склона с помощью дренажа.
2. Укрепление склонов с применением подпорных стенок или свай-шпонок. Сваи-шпонки – это ж/б или металлические столбы, которые вставляют в предварительно пробуренные на оползне скважины;
3. Укрепление путём силикатизации грунтов склонов;
4. Проведение разгрузочных работ в активной зоне (полный съем оползневых масс, срезка активной части оползня, очистка скальных откосов, террасирование и уполаживание склона, общая планировка склона) и пригрузки в пассивной зоне (отсыпка и отвал грунта).

Степень устойчивости склона определяется коэффициентом K_уст=(N·tgj+CF)/T

K_уст>1 - склон устойчив; K_уст<1 - склон неустойчив, происходит с ползание; K_уст =1 - промежуточное состояние.

Схема сил, действующих на склоне

Сопротивление сползанию оказывают сцепление и внутреннее трение пород. Сцепление характерно для связных грунтов и является следствием сил молекулярного взаимодействия между частицами и цементирующего действия коллоидов. Показателями величины действующих сил в породе является коэффициент внутреннего трения и сил сцепления – коэффициент сдвига.

Форма поверхности скольжения может быть цилиндрической, волнистой, плоской и т.д. Подошва оползня 6 – место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы склона или быть на его уровне.

Элементы оползня

• 1 – оползневое тело
• 2 – поверхность скольжения
• 3 – бровка справа
• 4 – оползневые террасы
• 5 – вал выпучивания с трещинами
• 6 – подошва оползня
• 7 – положение склона до оползня
• 8 – коренной массив пород.

Обвал – обрушение обломков горных пород вниз в виде свободного их падения.

Борьба с ними:

На участках, где возможны крупные обвалы, строительство проводить опасно. Для предупреждения малых обвалов, одним из наиболее распространённых способов является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов или забивки клиньев в трещины обвалоопасной породы.

В результате растворения водой составных частей пород, в последних образуются пустоты – возникает карст. Наличие закарстованных пород обусловливает большие потери воды на фильтрацию из водохранилищ и прудов, нередко последние остаются совершенно сухими.

Наличие в районах строительства гидротехнических сооружений закарстованных пород осложняет строительство. В качестве мер борьбы с водообилием закарстованных пород при строительстве гидротехнических сооружений применяются откачки, глинизация, битуминизация и цементация. Постоянные потоки подземных вод желательно перехватить дренами и отвести их за пределы застраиваемой территории.

Способы борьбы:

1. осушение грунтов с помощью забивных и опускных фильтров, откачка воды из скважин;
2. защита котлованов, шурфов и т.д. от заплывания с помощью шпунтовых стенок и забивной крепи. Шпунты забиваются до водоупора или плотных пород;
3. закрепление плывунов до потери плывучести, путём замораживания или силикатизацией (жидким стеклом и т.д.).

Механическая суффозия – это вынос мелких частиц фильтрующейся водой – вода выносит частицы во взвешенном состоянии. Она происходит в рыхлых, насыщенных водой и мягких связных породах при повышении напорного градиента в фильтрационном потоке до некоторых величин. Эти градиенты могут создаваться в нижнем бьефе плотин, тогда частицы породы будут выноситься из-под основания плотины, и устойчивость последней будет нарушена. При вскрытии насыщенных подземными водами рыхлых, несвязных грунтов, происходит движение всей грунтовой массы (грунт + вода) в направлении действия напорного градиента. Этот процесс получил название плывучести, а грунты, насыщенные водой и обладающие этими свойствами – плывунами. Обычно, плывуны вскрываются котлованами, карьерами, колодцами, при проходке скважин и туннелей.

№

t

K1

при =0.6

При =0.8

При =1.0

1

10

576.0

432.0

345.6

2

11

559.2

419.3

335.5

3

12

543.3

407.5

325.6

4

13

528.4

396.3

317.0

5

14

514.3

384.8

308.4

6

15

500.9

375.6

300.4

7

16

488.1

366.1

292.4

8

17

476.0

359.8

285.6

9

18

464.5

348.3

278.6

10

19

453.4

340.1

272.1

11

20

443.0

332.3

265.8

12

21

433.1

324.8

259.8

13

22

423.5

317.6

254.1

14

23

414.3

310.0

248.6

15

24

403.0

304.2

243.4

16

25

397.2

297.9

238.3

17

26

389.2

291.8

233.5

18

27

381.4

286.0

228.8

19

28

374.0

280.5

224.3

20

29

366.8

275.1

220.1

21

30

360.0

270.0

215.9

где: K₁₀-коэффициент фильтрации при t=10°;
Q-расход воды, мл;
F-площадь поперечного сечения цилиндра, м²;
t-время, с;
J-напорный градиент;
r-температурная поправка (0,7+0,05°);
864 - переводной коэффициент из м/с в м/сут .

Для облегчения расчета коэффициента фильтрации можно использовать таблицу расчетных данных для постоянного расхода воды из цилиндра с определенной площадью поперечного сечения при различной температуре и различных градиентах. В ней приведены расчетные данные коэффициента фильтрации при Q=10 мл и F=0.0025 м² в интервале температур от 10 до 30° С.

Коэффициент фильтрации различных пород находится в следующих пределах, указанных ниже:

Определение направления движения подземных вод

Напорный градиент () подземных вод вычисляют по формуле

,

где Н₁ и Н₂ — отметки уровня воды в разных сечениях подземного потока;
— расстояние между сечениями, м.

Для определения направления движения грунтовых вод и напорного градиента на любом участке применяются карты гидроизогипс.

Гидроизогипсы – это линии, соединяющие точки зеркала грунтовых вод, лежащих на одном уровне. Изображение гидроизогипс в плане представляет собой карту гидроизогипс.

Карта гидроизогипс (пример)

Схема возникновения местного напора

• 1 – грунтовая вода;
• 2 – линза глины;
• 3 – зеркало грунтовых вод (уровень);
• Н – высота местного напора

Положение зеркала в какой-то мере отвечает рельефу данной местности. Глубина залегания уровня от поверхности различна — от 1 до 50 м и более. Положение уровня по ряду причин непостоянно. Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называют ложем, а расстояние от водоупора до уровня подземных вод — мощностью водоносного слоя.

Минеральный состав - Биотит, мусковит, кварц

Сланцеватая, иногда слойчатая текстура

Средне- или крупночешуйчатая блестящая порода с очень обильной слюдой. Кварц просматривается с трудом

Хлоритовый сланец

Хлорит, кварц, примеси слюды

Сланцеватая текстура

Чешуйчатая или листоватая масса хлорита зеленого цвета. Кварц просматривается с трудом

Минеральный состав - Кальцит, реже доломит

Массивная текстура

Зернисто-кристаллическая, белая, светло-серая, красноватая, реже зеленоватая, желтоватая, желтовато-бурая порода иногда неяснополосчатая, мелкопятнистая. Бурно реагирует со слабым раствором соляной кислоты

Кварцит

Минеральный состав - Кварц

Массивная текстура

Мелкозернистая, реже слитная (отдельные зерна как бы оплавлены, и их нельзя различить) порода белого, желтого, серого, красноватого цвета, блестящая на изломе, иногда плитчатая. Высокая твердость (царапает стекло)

Минеральный состав - Кальцит

Детритовая структура

Обломки раковин моллюсков, скрепленные тонкозернистым известковым цементом. Цвет белый, желтоватый, сероватый. Порода бурно "вскипает" от действия слабого раствора соляной кислоты

Известняк

Минеральный состав - Кальцит

Скрытокристаллическая структура, слоистая текстура, плотная аморфная, частично кристаллическая

Микрозернистая, очень плотная порода серого, черного, красновато-бурого, зеленовато-серого цвета с раковистым или землистым изломом. Бурно "вскипает" от действия слабого раствора соляной кислоты

Минеральный состав - Гипс

Кристаллическая структура

Зернисто-кристаллическая или волокнистая порода снежно-белого, светло-серого, розового или желтого цвета, мягкая (чертится ногтем)

Ангидрит

Минеральный состав - Ангидрит

Кристаллическая структура

Мелкокристаллическая плотная порода чаще серого или голубовато-серого цвета. 0чень похожа на гипс, но не царапается ногтем, и на мелкокристаллический мрамор, но не "вскипает" от действия соляной кислоты. Царапается латунной монетой

Минеральный состав - Каолинит, монтмориллонит

Очень плотное сложение

Твердая порода, нередко слоистая и раскалывающаяся на остро-угольные кусочки и плиточки. Излом раковистый. Гвоздь не входит в породу. Цвет как и у глин разнообразный. В сухом состоянии сильно поглощает воду и в случае, водонестойкого цемента растрескивается и размокает в воде. Если попробовать породу (в растертом виде) на зуб, то чувствуется песок.

Аргиллит

Минеральный состав - Каолинит, монтмориллонит

Очень плотное сложение

Твердая порода, напоминающая окаменевшую глину, хрупкая, с трудом скоблящаяся ножом с раковистым изломом, нередко слоистая, сланцеватая, раскалывающаяся на тонкие плитки, а затем на мелкие пылевидные агрегаты. Гвоздь в породу не входит. Если попробовать породу (в растертом виде) на зуб, то на зубах песка не чувствуется. Если на породу подышать, она имеет запах глины

Минеральный состав - Кварц, каолинит, монтмориллонит

Рыхлое сложение

Тонкозернистая, пылеватая, легко растирающаяся порода. Гвоздь легко входит в породу. При увлажнении слабопластичная - скатывается в небольшой шарик, но в проволочку не раскатывается

Суглинок

Минеральный состав - Каолинит, монтмориллонит

Уплотненное сложение

Размер обломков, мм

Форма обломков

Сложение

Название породы

10-20

Окатанная

Рыхлое

Галечник

То же

Неокатанная

Рыхлое

Щебень

2-10

Окатанная

Рыхлое

Гравий

То же

Неокатанная

Рыхлое

Дресва

0,05-2

Окатанная

Рыхлое

Песок

10-200

Окатанная

Очень плотное

Конгломерат

То же

Неокатанная

Очень плотное

Брекчия

2

Окатанная

Очень плотное

Гравелит

То же

Неокатанная

Очень плотное

Брекчия

0,05-2

Окатанная, неокатанная

Очень плотное

Песчаник

Минеральный состав

Полевые шпаты, авгит

Структура

Скрытокристаллическая

Текстура

Пузыристая, массивная, иногда миндалекаменная

Мелкозернистая порода черного, темно-серого, иногда зеленоватого цвета. Минералы заметны иногда только под микроскопом. В породах с миндалекаменной структурой пустоты заполнены вторичными минералами (опалом, халцедоном, кальцитом и др.)

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка

Структура

Полнокристаллическая

Текстура

Массивная

Мелкозернистая, тяжелая порода черного, темно-серого, зеленовато-серого цвета. На темном фоне кристаллов авгита и реже роговой обманки могут быть видны кристаллы светлых и темных полевых шпатов

Минеральный состав

Полевые шпаты (чаще лабрадор), роговая обманка, авгит

Структура

Полнокристаллическая

Текстура

Массивная, пятнистая

Крупно- и среднезернистая порода зеленого, зеленовато-серого, темно-серого, черного цвета, иногда крупно- пятнистая (белые пятна составлены светлым полевым шпатом, темные - роговой обманкой). Лабрадор в виде толстотаблитчатых кристаллов

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка, авгит, биотит

Структура

Порфировая, скрытокристаллическая

Текстура

Массивная

Не полностью раскристаллизованная порода темно-серого. розовато-серого, зеленоватого цвета. В стекловатой массе с трудом отмечаются светлые зерна полевого шпата, иголочки роговой обманки красно-бурого цвета. Часто видны поры и пустоты

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка, авгит, биотит

Структура

Порфировая

Текстура

Массивная

Частично раскристаллизованная порода темно-серого, зеленовато-серого иногда бурого цвета. В стекловатой массе хорошо видны кристаллы (в виде табличек) светлых полевых шпатов, иногда мелкие кристаллики авгита и иголочки роговой обманки

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка

Структура

Полнокристаллическая

Текстура

Массивная

Средне- и мелкозернистая порода серого, зеленовато-серого и светло-серого цвета с мелкими белыми и черными пятнышками, равномерно распределенными по всему камню.

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка

Структура

Порфировая

Текстура

Массивная

Частично раскристаллизованная серого или желтоватого цвета. В стекловатой массе видны кристаллы светлых полевых шпатов и в небольшом количестве листочки биотита, иголочки бурой и зеленой роговой обманки. Заметны поры и пустоты, иногда заполненные вторичными минералами. На изломе порода шероховатая. От липарита отличается более темной окраской.

Минеральный состав

Полевые шпаты, роговая обманка

Структура

Полнокристаллическая

Текстура

Массивная

Мелко- и среднезернистая порода светло-серого или розовато-серого, желтоватого цвета, часто (в отличие от гранита) лишенная блеска. Кварц отсутствует

Минеральный состав

Кварц, полевые шпаты, слюда

Структура

Порфировая, скрытокристаллическая

Текстура

Массивная

Частично раскристаллизованная порода белого, светло-серого, серого, бурого и буро-желтого цвета. Стекловатая масса содержит в различном количестве вкрапленники светлых полевых шпатов. мелких, бесцветных, реже темных зерен кварца. листочков биотита, иголочек роговой обманки. Видны каверны и поры иногда заполненные вторичными минералами. Порода светлее кварцевого порфира

Минеральный состав

Кварц, полевые шпаты, слюда

Структура

Порифировая

Текстура

Массивная

Частично раскристаллизованная порода серого, бурого, буро-желтого, буро-красного цвета. В стекловатой массе видны мелкие зерна кварца и полевых шпатов, а иногда мелких листочков слюды, иголочек роговой обманки

Минеральный состав

Кварц, полевые шпаты, слюда

Структура

Полнокристаллическая

Текстура

Массивная

Крупно- и среднезернистая порода от светло-серого до темно-серого, а также красного, серо-зеленого цвета, часто с пятнистым или струйчатым рисунком. Кварц присутствует в виде бесцветных, дымчатых, серых (до черного) зерен неправильной формы. Биотит – от соломенно-желтого до почти бурого цвета, то с зеленоватыми, то с красноватыми оттенками. Роговая обманка зеленых и буровато-зеленых тонов.

Породы интрузивные

Структура

Породы эффузивные

Структура

Окраска

Основной минеральный состав, %

кварц

полевые шпаты

другие минералы

Граниты

Полнокристаллическая, разнозернистая

Кварцевые порфиры, липариты

Порфировая, скрытокристаллическая

Серая, розовая, красноватая

15-40

40-60

5-10 (слюды, роговая обманка, редко авгит)

Сиениты

Полнокристаллическая, разнозернистая

Порфиры, трахиты

Порфировая, скрытокристаллическая

Серая, темно-серая, красноватая

нет или очень мало

85-90

10-15 (роговая обманка, авгит, биотит)

Диориты

Полнокристаллическая, разнозернистая

Андезиты, порфириты

Порфировая, скрытокристаллическая

Серая, темно-серая, темно-зеленая

нет или очень мало

Около 70

Около 30 (роговая обманка, авгит, биотит)

Габбро

Полнокристаллическая, разнозернистая

Диабазы, базальты

Полнокристаллическая (мелкозернистая), скрытокристаллическая

Темно-серая, черная, темно-зеленая

нет

50

50 (роговая обманка, авгит)