Для оценки устойчивости основания и тела карьера были изучены несколько влияющих факторов: геологический, гидрогеологический, инженерно-геологический
В геологическом строении района предполагаемого строительства принимаютосадочные горные породы, они образуют скальные и полускальные грунты (ГОСТ 25100—95). Это черные тонкослоистые доломиты с кремнистыми стяжениями, черные грубослоистые известняки. Грунты непластичные, непросадочные.
В 100 м от места строительства карьера вверх по склону с севера и северо-востока залегают грунты, характеризующиеся высокой степенью влагонасыщенности и пластичностью. Данные грунты представлены песчаниками, глинами с пластом каменного угля. Угол наклона склона на юго-запад к району предполагаемого строительства составляет 18о. Падение пластов на северо-запад под углом 40-42о. Различное падение плоскости склона и пластов практически исключает фильтрацию воды вниз по склону.
В 100 м на юго-запад наблюдается резкий перепад высот, обрыв очерчивает пойму реки, являясь как бы стеной, защищающей от затопления, но и представляющий угрозу для сооружения в будущем, если размыв существенно увеличится, этот берег как раз активно подмывается рекой.
Под действием грунтовых вод возможен химический карст в карбонатных породах. В пользу этого свидетельствуют реки, внезапно исчезающие в начале своего течения, такие явления отмечены в центральной и восточной части изучаемой территории (геоморфологическая схема).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Оценка инженерно-геологических условий изучаемой территории сводилась с одной стороны к изучению влияния геологических, геоморфологических, гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов на устойчивость проектируемого объекта, а с другой стороны к учету влияния его на физико-геологическую обстановку в районе разработки и проектирования.
а) Анализ расположения площадки, на которой предполагается разработка объекта, выявил следующие благоприятные условия:
– территория находится выше уровня реки на 150-200 м
– в непосредственной близости находится дорога
– склоны не меняют резко своей крутизны, средний уклон составляет 18-20о.
– площадка под разработку ровная, относительные перепады высот минимальные.
б) Анализ условий залегания слоев предполагает благоприятное залегание, при котором минимизируется свободная фильтрация грунтовых вод из вышележащих грунтов.
в) Анализ литологического состава определил неблагоприятные свойства грунтов основания, в данной местности возможен карст. Вышележащие грунты состоят из чередующихся пластов песчаников и глин.
г) Оценка гидрогеологических условий выявила возможную угрозу в будущем, если при усиления эрозионной деятельности реки и нарастании фильтрационной способности грунтов обрыв начнет продвигаться к сооружению. На данном участке грунтовые воды представлены лишь в верхнем 1-3 метровом слое грунта.
При проектировании основания для данного объекта рекомендуется следующая последовательность:
1. Оценить результаты инженерно-геологических изысканий, их достаточность для проектируемого объекта, их качество.
2. Провести анализ проектируемого сооружения с точки зрения его чувствительности к деформациям, особенно неравномерным, и его общей устойчивости.
3. Оценить местоположение разработки с точки зрения рельефа местности, расположенных рядом других зданий и сооружений – существующих и проектируемых, наличия подземных коммуникаций, транспортного подъезда.
5. Произвести необходимые расчеты в соответствии с требованиями действующих норм (СНиП и др.).
Для инженерно-геологических исследований в стадии проектирования задания и технического проекта необходимо провести следующие разведочные работы:
– проходку скважин и отбор образцов грунта с каждого выделенного инженерно-геологического элемента;
– проведение лабораторных испытаний образцов грунта с целью определения физико-механических характеристик;
– определение положения и состава грунтовых вод;
– проведение штамповых испытаний грунтов непосредственно на основании объекта;
– статическое и динамическое зондирование грунтов;
– пробные испытания грунта с забивкой свай.
Максимальное расстояние заложения скважин при сравнительно пологой кровле пластов и их однородности следует принять 50-70м.
Для определения физико-механических свойств грунтов в лабораторных условиях можно использовать сдвиговые приборы, стабилометр, компрессионные приборы, прессиометр и штамповые испытаний. В некоторых случаях используются полевые методы исследований при помощи зондирования и радиоактивного каротажа. Сопротивление сдвигу слабых грунтов определяется методом вращательного среза в скважинах. Этот метод следует применить для определения прочностных характеристик грунтов, расположенных вверх по склону от района предполагаемого строительства.
Разработка карьера предусматривает непременное формирование откосов. Устойчивость откосов зависит от:
– прочности грунтов под откосом и в его основании, причем характеристики прочности могут изменяться со временем;
– удельного веса грунтов под откосом и в его основании;
– крутизны откоса;
– высоты откоса;
– нагрузок на поверхности откоса;
– фильтрации воды через откос;
– положения уровня воды, насыщающей грунт в теле откоса.
Необходимо учесть возможные причины нарушения устойчивости откоса:
– излишняя его крутизна;
– подрезка откоса в нижней части;
– утяжеление откоса вследствие увлажнения грунта;
– уменьшение величины прочностных характеристик грунта тела откоса вследствие увлажнения или других обстоятельств;
– нагрузка на гребне откоса;
– динамическое воздействие и т.д.
Для этого следует провести ряд инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. А далее в зависимости от обстановки произвести мероприятия по увеличению общей устойчивости:
1) уположение откоса; 2) пригрузка его нижней части; 3) дренирование откоса; 4) закрепление грунтов тела откоса; 5) применение свай; 6) устройство подпорной стены и т.д. Укрепление поверхности откоса может быть достигнуто устройством одежды, высевом трав с прочной корневой системой и т.д. Все эти меры предотвратят образование и сходы оползней, которые так часты на подобных объектах.
Говоря об устойчивости откосов необходимо изучить возможные деформации на предполагаемом участке строительства и разработки объекта.
Деформации основания в данном районе могут быть следующими:
– осадка
– просадка
– подъемы и осадки
– оседание
– горизонтальные перемещения
Расчет деформации основания может быть выполнен с использованием как аналитических, так и численных методов расчета. Можно использовать следующие аналитические методы:
– метод элементарного послойного суммирования
– метод эквивалентного слоя грунта Н.А. Цытовича
– метод линейно-деформируемого слоя.
В причинах деформаций следует выделять следующие нагрузки:
а) вес оборудования, постоянно работающей техники;
б) вес и давление грунтов;
в) вес людей, ремонтных материалов, обслуживающей техники;
г) нагрузки, возникающие перевозке, монтаже оборудования, а также нагрузки от веса временно складируемых на строительстве конструкций и материалов;
д) снеговые нагрузки;
е) ветровые нагрузки.
В некоторых случаях, одновременно с постоянными и временными нагрузками учитываются особые нагрузки, к которым относятся:
а) сейсмические и взрывные воздействия;
б) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью оборудования;
в) воздействия неравномерных деформаций оснований, сопровождающиеся изменением структуры грунта (например, деформации просадочных и набухающих грунтов при замачивании).
В связи с возможными деформациями строительные свойства грунтов оснований изменяют с целью уменьшения их сжимаемости и увеличения прочности. Сюда следует отнести уплотнение грунтов и их закрепление. Оба типа этих мероприятий оказываются часто взаимосвязанными, уплотняя и уменьшая модуль деформации грунта, мы одновременно увеличиваем угол внутреннего трения грунта, а также удельное сцепление.
Уплотняя просадочные грунты при замачивании, мы "ломаем" их структуру и, тем самым, ликвидируем просадочность при замачивании. Следует рассмотреть разные мероприятия по увеличению прочности грунтов и, комплексно оценив эффективность, исходя из технико-экономической целесообразности, применить на данном объекте.
При проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружения и самого карьера.
При строительстве основными факторами подтопления являются изменение условий поверхностного стока, разрушение естественных водотоков, накопление атмосферных вод в котловане и т.п.
При эксплуатации подтопление вызывается замачиванием (инфильтрацией) грунтов из-за наличия утечек производственных вод, уменьшения атмосферного испарения под сооружениями и дорожными покрытиями (эффект экранирования). Подтопление приведет к ухудшению физико-механических свойств грунтов основания.
В связи с этим, в проекте должны предусматриваться следующие защитные мероприятия:
– гидроизоляция подземных конструкций; ограничение подъема уровня грунтовых вод, исключение утечки из водонесущих коммуникаций; устройство дренажа, противофильтрационных завес, специальных каналов для коммуникаций и т.д.
– дренаж, шпунт, закрепление грунтов, препятствующие механической или химической суффозии;
– покрытие или облицовка подземных конструкций полимерными материалами, свинцом, футеровка камнем при наличии агрессивных грунтовых вод и др.
Согласно СНиП (4), данный учет должен выполняться, если имеются или возможны образования верховодки, естественных сезонных и многолетних колебаний уровня грунтовых вод, техногенное изменение уровня грунтовых вод.
В связи с возможным развитием карста на предполагаемом участке строительства рекомендуются следующие противокарстовые мероприятия:
1) уменьшение интенсивности растворения: создание фильтрационных завес, осушение массива, заполнение пустот грунтом и тампонажными растворами, закрепление покрывающей толщи грунтов. Тампонажными растворами служат глинисто-песчано-цементные растворы;
2) мероприятия, связанные с предотвращением утечек воды и сброса промышленных вод;
3) конструктивная защита зданий и сооружений от опасных деформаций, вызываемых карстовыми провалами.
На данном участке следует выделить категорию подрабатываемых грунтов. К этой категории относятся территории, под которыми ведутся или велись горные разработки. В результате их могут появиться провалы, трещины, оседания, горизонтальные сдвижения и деформации.
Применение кубовидного щебня существенно повышает качество производства в сферах, где он применяется: дорожное строительство, производство бетона, балластный слой на железнодорожных путях.
Для получения щебня кубовидной формы обычно применяют специальные конусные дробилки или дробилки ударного действия. Последние позволяют получать щебень, форма зерен которого близка к кубовидной, но иногда и к окатанной, кроме того, они являются дорогими в эксплуатации и характеризуются повышенным выходом отсевов дробления.
Некоторого снижения содержания зерен лещадной формы в щебне можно добиться и при использовании стандартных конусных дробилок. Для этого дробилка должна быть оборудована более мощным электродвигателем, датчиком уровня материала в камере дробления, а также аккумулирующим бункером с питателем.
В связи с этим следует рассчитать усиление вибрационно-ударного влияния дробилки на основание. Необходимо правильно разместить дробилку по отношению к откосам, зонам максимальной трещиноватости, чтобы не спровоцировать разрушение монолитности грунтов основания и вышележащих слоев.
Список литературы
1. Васильев Ю.П., Денисенко В.В., Ляшенко П.А., Осенняя Е.Д. Инженерная геология: Учебное пособие – Краснодар: КубГТУ, 2003.
2. ГОСТ 25100—95. Грунты. Классификация.
3. Сборник нормативных актов и других руководящих документов по надзору и контролю за безопасностью гидротехнических сооружений, поднадзорных министерству природных ресурсов Российской Федерации. – МПР России, 2003.
4. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М., 1996.
5. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства.