Методическое указание по курсовому проектированию по дисциплине «Общая инженерная геология» для студентов специальности

Белгородский государственный университет

Кафедра инженерной геологии и гидрогеологии

АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

СТРОИТЕЛЬСТВА

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

по курсовому проектированию по дисциплине

«Общая инженерная геология» для студентов специальности

130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания»

Белгород 2008

Авторы: Сергеев С.В., докт. техн. наук, проф.

Рыбалов А.И., доц.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Реферат. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Общая характеристика участка строительства . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1. Район строительства, характеристика проектируемого объекта . 4

1.2. Геологические условия и объем изысканий . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Построение геологического разреза и оценка характеристик грунтов 5

2.1. Построение геологического разреза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2. Послойное описание грунтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3. Расчет производных характеристик и определение разновидностей

грунтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4. Определение механических характеристик по таблицам СНиП 11

3. Оценка категорий сложности участка строительства. . . . . . . . . . . . . 12

3.1. Геоморфологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.2. Геологические условия в сфере взаимодействия здания

с геологической средой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.3. Гидрогеологические условия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.4. Инженерно-геологические процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.5. Специфические грунты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.6. Техногенные воздействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Список использованной литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Приложение 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Методические рекомендации по выполнению разделов

курсового проекта

Исходными данными для выполнения курсового проекта являются сведения из реальных отчетов по инженерно-геологическим изысканиям. Каждый студент получает индивидуальный отчет из архивов кафедры «Инженерная геология и гидрогеология».

реферат

Реферат – это кратное содержание проекта с объемом не более 1/3 страницы. Здесь приводятся ключевые слова, применяемые в тексте проекта (не более 10 слов) и основные результаты, полученные в ходе исследований. Реферат составляется после выполнения проекта в целом. Здесь приводится структура работы: количество страниц, рисунков, таблиц и приложения.

Введение

Здесь приводятся цель и основные задачи проекта.

1. Общая характеристика участка строительства

1.1. Район строительства, характеристика проектируемого объекта

В этом подразделе приводится характеристика участка строительства: 1) место положения, климатические условия, характер застройки и др.; 2) характеристика проектируемого объекта: размеры здания в плане, высота, наличие подземной части, а также возможное вредное воздействие на природную среду. Здесь же приводится ситуационный план участка строительства в масштабе 1:500 с указанием существующих и проектируемых построек и привязки разведочных скважин.

1.2. Геологические условия и объем изысканий

Производится описание геологических условий строительной площадки: геоморфология, литология с указанием геологических индексов и гидрогеологические условия.

По каждому слою из отчета по инженерно-геологическим изысканиям выписываются основные физические свойства, к которым относятся:

а) для песчаных грунтов: гранулометрический состав, плотность твердых частиц (ρs
), естественная плотность (ρ), естественная влажность (w);

б) для глинистых грунтов: те же показатели и дополнительные - влажность на пределе раскатывания (wp
), влажность на пределе текучести (wL
).

Основные характеристики записываются в таблицу (табл. 1).

2. Построение геологического разреза и оценка характеристик грунтов

2.1. Построение геологического разреза

Геологический разрез

строится для более четкого представления об условиях залегания грунтов в выбранном районе строительства. Линия пересечения земной поверхности с плоскостью геологического разреза называется линией разреза

. Для построения геологического разреза выбирается базисная линия, от которой и строится разрез. За базисную линию принимают линию, проведенную через устья скважин (см. рис. 1).

Порядок построения разреза

1. На плане через горные выработки проводят линию разреза, концы которой обозначают цифрами I
–
I
.

2. Вдоль выбранной линии разреза строят топографический профиль.

3. На профиль наносят устья скважин, отмечают номера выработок и абсолютные отметки их устьев. Тонкими вертикальными линиями отмечают направление осей скважин.

Рис. 1. План строительной площадки с указанием скважин М 1:500.

4. На основе линии горных выработок наносят данные о пройденных породах (интервал залегания, наименование породы, ее возрастной индекс). Все построения выполняют от базисной линии.

5. Приступают к объединению аналогичных пород, встреченных соседними выработками, в пласты, массивы. Такое объединение возможно лишь для пород, одинаковых по составу, возрасту и происхождению (генезису), а иногда одинаковых только по возрасту и генезису.

6. Нижняя граница геологического разреза определяется наиболее глубокой скважиной. Нельзя разрез снизу ограничивать линией, соединяющей забои горных выработок.

7. На разрез наносят данные о подземных водах. При безнапорном характере подземных вод депрессионная поверхность подземного потока показывается на разрезе I
–
I
сплошной линией, соединяющей отметки воды в скважинах. При напорном характере величина напора обозначается стрелкой, направленной вверх, от отметки появления воды до отметки ее установления. Стрелку проводят слева от скважины.

8. Справа от скважины условными знаками показывают места отбора монолитов и проб горных пород, а также проб воды.

9. При окончательном оформлении чертежа линии скважин от устья до забоя четко выделяют. Забой скважины необходимо подчеркнуть короткой горизонтальной линией.

10. По каждой скважине проставляют отметки забоя, кровли и подошвы пластов. Пласты пород на разрезе имитируют в соответствии с принятыми условными обозначениями, контуры пластов выделяют жирными линиями. В пределах контуров пластов и массивов проставляют генетические и возвратные индексы.

11. Разрез сопровождают условными обозначениями. Условные обозначения пород располагают в строгой возрастной последовательности, от более молодых к более древним породам, сверху вниз или слева направо.

Общее оформление геологического разреза приведено на рис. 2.

Рис. 2. Геологический разрез по линии I
–
I

Рекомендуемый масштаб геологического разреза: горизонтальный 1:500, вертикальный 1:100.

2.2. Послойное описание грунтов

Послойное описание грунтов производится сверху-вниз, при этом указываются возраст и происхождение грунтов, глубина залегания каждого слоя, наименование слоев, их мощность, а также глубина залегания и тип подземных вод.

Пример описания

В геологическом строении участка проектируемого строительства доразведанной глубины 20,0 м принимают участие образования четвертичной (Q), неогеновой (N) и палеогеновой (Р) систем.

С дневной поверхности и до глубины 0,2-1,7 м залегают насыпные грунты (t IV), представленные неравномерной смесью чернозема, суглинка, щебня.

Под насыпными грунтами до глубины 0,6-1,9 м вскрыта современная почва (Q IV), представленная черноземом суглинистым. Мощность почвы 0,3-0,7 м.

Ниже, до глубины 8,9-11,1 м залегает толща желто- и ярко-коричневых тяжелых суглинков покровного комплекса четвертичной системы (ved I-III).

Под вышеописанными осадками до глубины 12,9-16,3 м вскрыта толща супесчано-суглинистых образований, представленных тяжелыми плотными суглинками красно-коричневой окраски и ярко-оранжевыми супесями.

Подстилаются все вышеописанные образованиями легкими красно-бурыми глинами плиоцена (N2
). Скважиной 2335 под легкими неогеновыми глинами вскрыты тяжелые зеленовато-серые глины палеогеновой системы (Р2
) вскрытой мощностью 0,4 м.

Условия залегания литолого-генетических разновидностей грунтов представлены на инженерно-геологических разрезах (см. рис.), а их подробное описание – в инженерно-геологических колонках (см. рис.).

Природные подземные воды типа «верховодка» залегают на глубине 3,9-5,5 м, с отметками установившегося уровня 195,2-197,2 м. Водовмещающими грунтами являются суглинки покровного комплекса, супесчано-суглинистые образования и верхняя часть неогеновых глин. Водоупором служат плотные глины неогеновой системы. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков. Колебания уровня грунтовых вод возможны в пределах ±2,0-2,5 м от отметок, зафиксированных в период настоящих изысканий.

2.3. Расчет производных характеристик и определение разновидностей

грунтов

Производные и классификационные характеристики грунтов определяются аналитическим путем через основные и дополнительные физические характеристики, приведенным в табл. 1. К производным характеристикам относятся: плотность сухого грунта (ρ
d
), коэффициент пористости (e
), удельный вес грунта, взвешенного в воде (γsb
)
. К классификационным характеристикам относятся: число пластичности (I
Р
), показатель текучести (IL
), степень водонасыщения (Sr
)
.

;

;

;

;

;

,

где ρ
W
– плотность воды (1,0 т/м3
).

3. Результаты расчета сводят в табл. 1 и определяют разновидности грунта по ГОСТ 25100 – 95 (см. прил. 1)

Таблица 1

Сводная таблица физических характеристик грунтов (пример)

№ п/п	Грунт (по ГОСТ 25100–95)	Основные			Дополнительные		Производные			Индексационные (классификац.)
		r S , т/м3	g , кн/м3	W	WL	WР	r d , т/м3	e	g sb , кн/м3	IР	IL	Sr
1	Глина полутвердая легкая, пылеватая	2,74	20,0	0,27	0,41	0,23	1,57	0,75	9,94	0,18	0,22	0,99

2.4. Определение механических характеристик по таблицам СНиП

Механическими характеристиками дисперсных грунтов являются:

а) деформационные: модуль общей деформации (Е);

б) прочностные: удельное сцепление (С), угол внутреннего трения (φ).

Определение механических характеристик производится согласно приложения 2, табл. 1,2, 3. Для песчаных грунтов по табл. 1 определяются прочностные и деформационные характеристики, используя разновидности, полученные в разделе 2.3. Для глинистых грунтов определение прочностных характеристик производится по табл. 2 с использованием показателей текучести и коэффициента пористости. А деформационные характеристики определяются по табл. 3 с использованием геологических индексов, показателей текучести и коэффициента пористости.

3. Оценка категорий сложности участка строительства

Категория сложности инженерно-геологических условий устанавливается по совокупности факторов. Если какой-либо отдельный фактор относится к более высокой категории сложности и является определяющим при принятии основных проектных решений, то категорию сложности следует устанавливать по этому фактору. Для определения категорий сложности рассматриваются 6 факторов. При этом строительная площадка разделяется на 3 категории сложности: 1 (простая); II (средней сложности); III (сложная).

3.1. Геоморфологические условия

По этим условиям разделение на категории производится исходя из следующих признаков:

1 категория - учас­ток строительства в преде­лах одного геомор­фо­логи­ческого эле­мен­та. Поверх­ность горизон­таль­ная, не­расчле­ненная.

2 категория – участок строительства в преде­лах нескольких геоморфоло­гических элементов одного генезиса. Поверхность на­клонная, слабо расчленен­ная.

3 категория – участок строительства в преде­лах нескольких геоморфоло­гических элементов разнога генезиса. Поверхность силь­но расчлененная

3.2. Геологические условия в сфере взаимодействия здания

с геологической средой

По этим условиям разделение на категории производится исходя из следующих признаков:

1 категория - не более двух раз­личных по лито­ло­гии слоев, залегаю­щих горизонтально или сла­бо наклон­но (уклон не более 0,1). Мощность вы­держана по прос­тиранию. Незна­чи­тельная степень неодно­род­ности слоев по показателям свойств грунтов, законо­мерно изме­няющихся в плане и по глубине. Скаль­ные грунты залегают с по­верх­ности или перек­рыты маломощным слоем не­скальных грунтов.

2 категория - не более четырех раз­личных по лито­ло­гии слоев, залега­ю­щих нак­лонно или с выкли­ниванием. Мощ­ность изменяется зако­но­мер­но. Су­щест­вен­ное изменение ха­ракте­ристик свойств грун­тов в плане или по глу­бине. Скальные грунты имеют не­ровную кров­лю и перекрыты нескаль­ными грунтами.

3 категория - более четырех различ­ных по литологии слоев. Мощность резко изме­няется. Линзовидное залегание слоев. Зна­чи­тельная степень неодно­родности по показателям свойств грунтов, изме­ня­ю­щихся в плане или по глуби­не. Скальные грун­ты имеют сильно расчле­ненную кров­лю и перек­рыты нескальны­ми грун­тами. Имеются раз­ломы разного порядка

3.3. Гидрогеологические условия

1 категория - подземные воды отсутству­ют или имеется один вы­дер­­жанный гори­зонт подзем­ных вод с однородным химичес­ким соста­вом

2 категория - два и более выдер­жанных горизонтов подземных вод, мес­та­ми с неоднородным химическим составом или обладающих напо­ром и со­держащих загрязнение.

3 категория - горизонты подземных вод не выдержаны по простира­нию и мощнос­ти, с неодно­родным хи­мическим соста­вом или разнообразным за­гряз­нением. Местами слож­ное чередование водо­нос­ных и водоупорных пород. Напо­ры подзем­ных вод и их гид­равли­ческая связь изменя­ются по простиранию.

3.4. Инженерно-геологические процессы

1 категория – отсутствуют.

2 категория - имеют ограниченное рас­пространение и (или) не ока­зывают существенного влия­ния на выбор проект­ных ре­шений, строи­тельство и экс­плуа­та­цию объектов

3 категория - имеют широкое расп­рост­ра­нение и (или) ока­зывают ре­шающее вли­я­ние на выбор проектных решений, строи­тельство и эксплуатацию объектов

3.5. Специфические грунты

1 категория – специфические грунты отсутствуют.

2 категория - Имеют ограниченное рас­пространение и (или) не ока­зывают существенного влия­ния на выбор проект­ных ре­шений, строи­тельство и экс­плуа­та­цию объектов.

3 категория - имеют широкое расп­рост­ра­нение и (или) ока­зывают ре­шающее влия­ние на выбор проектных решений, строи­тельство и эксплуатацию объектов.

3.6. Техногенные воздействия

1 категория - незначительные и могут не учиты­вать­ся при инже­нер­но-геологи­чес­ких изыскани­ях и проектировании.

2 категория - не оказывают сущест­вен­ного влияния на вы­бор про­ектных ре­ше­ний и проведе­ние инженерно-геологичес­ких изысканий.

3 категория - оказывают сущест­вен­ное влияние на выбор проектных решений и осложняют про­изводство инженерно-геоло­ги­чес­ких изысканий в части увеличения их состава и объемов работ

Заключение

В заключении приводятся основные результаты работы и направления их практического использования.

Список литературы

1. Практикум по грунтоведению. – М.: Изд. МГУ, 1993.

2. Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. – М.: Недра, 1975.

3. ГОСТ 30416 – 96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.

4. ГОСТ 25100 – 95. Грунты. Классификация.

5. ГОСТ 5180 – 84. Определение природной влажности, плотности, влажностей на пределах раскатывания и текучести.

6. ГОСТ 25584 – 83. Определение коэффициента фильтрации.

Приложение 1

Классификация природных дисперсных грунтов (по ГОСТ 25100 – 95)

1.
По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно табл. 1.

Таблица 1

Разновидность грунтов	Размер зерен, частиц, мм	Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные: валунный галечниковый гравийный	св.200 св.10 св.2	св.50 св.50 св.50
Пески: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	св.2,00 св.0,50 вс.0,25 св.0,10 св.0,10	св.25 св.50 св.50 75 и св. менее 75

2.
По степени неоднородности гранулометрического состава C
:

– однородный грунт Cu
£
3
;

– неоднородный грунт Cu
>3
.

3.
По числу пластичности грунты подразделяют согласно табл. 2.

Таблица 2

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности I Р
Супесь Суглинок Глина	от 1 до 7 включительно от 7 до 17 включительно свыше 17

4.
По гранулометрическому составу и числу пластичности I
Р
глинистые грунты подразделяют согласно табл. 3.

Таблица 3

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности	Содержание песчаных частиц (2,00 –0,05 мм), %, по массе
Супесь: песчанистая пылеватая	от 1 до 7 включит. от 1 до 7 включит.	50 и св. менее 50
Суглинок: легкий песчанистый	св. 7 до 12 включит.	40 и св.
Суглинок: легкий пылеватый тяжелый песчанистый тяжелый пылеватый	св. 7 до 12 включит. св.12 до 17 включит. св. 12 до 17 включит.	менее 40 40 и св. менее 40
Глина: легкая песчанистая легкая пылеватая тяжелая	св.17 до 27 включит. св.17 до 27 включит. св . 27	40 и св. менее 40 не регламентируется

5.
По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно табл. 4. Таблица 4

Разновидность глинистых грунтов	Содержание частиц крупнее 2 мм, %, по массе
Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем) Супесь, суглинок, глина, галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные)	от 15 до 25 включительно св. 25 до 50 включительно

6.
По показателю текучести IL
глинистые грунты подразделяют согласно табл. 5.

Таблица 5

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести IL
Супесь твердая пластичная текучая	менее 0 от 0 до 1 включительно св.1
Суглинки и глины твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	менее 0 от 0 до 0,25 включительно св. 0,25 до 0,50 включительно св.0,50 до 0,75 включительно св.0,75 до 1 включительно св. 1

7.
По коэффициенту водонасыщения Sr
крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно табл. 6.

Таблица 6

Разновидность грунтов	Коэффициент водонасыщения Sr
Малой степени водонасыщения Средней степени водонасыщения Насыщенные водой	от 0 до 0,50 включительно св. 0,50 до 0,80 включительно св. 0,80 до 1

8.
По коэффициенту пористости e
пески подразделяют согласно табл. 7.

Таблица 7

Разновидность песков	Коэффициент пористости e
	пески гравелистые крупные и средней крупности	пески мелкие	пески пылеватые
плотный средней плотности рыхлый	менее 0,55 от 0,55 до 0,70 св.0,70	менее 0,60 от 0,60 до 0,75 св. 0,75	менее 0,60 от 0,60 до 0,80 св. 0,80

Приложение 2

Нормативные значения механических характеристик

Таблица А.1

Нормативные значения характеристик С, кПа, и φ, град, Е для песчаных грунтов четвертичных отложений

Пески	Характеристика грунта	Характеристики грунта при коэффициенте пористости e
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные Средней крупности Мелкие Пылеватые	Cn jn En Cn jn En Cn jn En Cn jn En	2 43 50 3 40 50 6 38 48 8 36 39	1 40 40 2 38 40 4 36 38 6 34 28	– 38 30 1 35 30 2 32 28 4 30 18	– – – – – – – 28 18 2 26 11

Таблица А.2 - Нормативные значения модулей деформации

пылевато-глинистых нелессовых грунтов

Происхождение и возраст грунтов	Разновидность грунтов и пределы нормативных значений показателя текучести IL	Модуль деформации Е, МПа, при коэффициенте пористости e
		0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,2	1,4	1,6
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Аллювиальные Делювиальные Озерные	Супеси 0IL 0,75 Суглинки 0IL 0,75 0IL 0,75 0,50IL 0,75 Глины 0IL 0,25 0,25<IL 0,50 0,50<IL 0,75	– – – – – – –	32 24 32 – – – –	24 27 25 – 28 – –	16 22 19 17 24 21 –	10 17 14 12 21 18 15	7 14 11 8 18 15 12	– 11 8 6 15 12 9	– – – 5 12 9 7	– – – – – – –	– – – – – – –	– – – – – – –
Флювиогляциальные	Супеси 0IL 0,25 Суглинки 0IL 0,25 0,25<IL 0,50 0,50<IL 0,75	– – – –	33 40 35 –	24 33 28 –	27 27 22 17	11 21 17 13	7 – 14 10	– – – 7	– – – –	– – – –	– – – –	– – – –
Мореные	Супеси, Суглинки IL <0,5	75	55	45	–	–	–	–	–	–	–	–
Юрские отложения оксфордского яруса	Глины -0,20<IL 0 0<IL 0,25 0,25<IL 0,50	– – –	– – –	– – –	– – –	– – –	– – –	27 24 –	25 22 –	22 19 16	– 15 12	– – 10

Таблица А.3 - Нормативные значения характеристик С, кПа, и φ, град, для пылевато-глинистых грунтов четвертичных отложений

Глинистые грунты и пределы нормативных значений их показателя текучести	Характеристика грунта	Характеристика грунта при коэффициенте пористости e
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси 0IL 0,25 0,25<IL 0,75	Cn jn Cn jn	21 30 19 28	17 29 15 26	15 27 13 24	13 24 11 21	– – 8 18	– – – –	– – – –
Суглинки 0IL 0,25 0,25<IL 0,50 0,50IL 0,75	Cn jn Cn jn Cn jn	47 26 39 24 – –	37 25 34 23 – –	31 24 28 22 25 19	25 23 23 21 20 18	22 22 18 19 16 16	19 20 15 17 14 14	– – – – 12 12
Глины 0IL 0,25 0,25<IL 0,50 0,50IL 0,75	Cn jn Cn jn Cn jn	– – – – – –	81 21 – – – –	68 20 57 18 45 15	54 19 50 17 41 14	47 18 43 16 36 12	41 16 37 14 33 10	36 14 32 11 29 7

Сергеев Сергей Валентинович, докт. техн. наук, проф.

Рыбалов Алексей Иванович, доц.

АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

СТРОИТЕЛЬСТВА

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ

по курсовому проектированию по дисциплине

«Общая инженерная геология» для студентов специальности

130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания»