Реферат: Инженерно-геологические условия территории

Федеральное агентство по образованию

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Геоэкологии и инженерной геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

ЗАДАНИЕ № 21

Студента 3 курса группы ИСИ 143 Ташкаева Андрея

Дата выдачи задания___________ . Срок сдачи работы: ­­­­­­­___________

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Региональная оценка условий района строительства………………………4

1.1. Климатические условия, орография, гидрография……………………..4

1.2. Геоморфология……………………………………………………………5

1.3. Геологическое строение………………………………………………….6

1.4. Гидрогеологические условия……………………………………………..7

1.5. Физико-геологические процессы и явления…………………………….7

1.6. Инженерно-геологическая характеристика грунтов…………………..12

1.7. Геолого-экологическая характеристика района……………………….13

1.8. Перспективность застройки территории района

сооружениями промышленного и гражданского назначения…………13

2. Инженерно-геологическая оценка участка, предназначенного

для строительства……………………………………………………………14

2.1. Физико-географические условия………………………………………..14

2.2. Геологическое строение…………………………………………………14

2.3. Гидрогеологические условия……………………………………………15

2.4. Инженерно-геологическая характеристика грунтов…………………..15

2.5. Физико-геологические процессы и явления…………………………….16

3. Выводы и рекомендации……………………………………………………..18

4. Список литературы……………………………………………………………19

Введение

Основная цель курсовой работы состоит в том, чтобы научиться анализировать инженерно-геологические условия территории, предназначенной для промышленно-гражданского строительства, оценить перспективность ее застройки. На основе анализа и оценки инженерно-геологических условий мы должны предусмотреть наиболее эффективные меры защиты данной территории от опасных физико-геологических процессов и явлений.

Для достижения поставленных данной курсовой работой целей нам необходимо решить ряд задач, таких как:

- составление инженерно-геологического разреза;

- выполнение анализа инженерно-геологических условий района расположения участка строительства (т.е. проведение региональной оценки инженерно-геологических условий);

- анализ инженерно-геологических условий конкретного участка, предназначенного для промышленно-гражданского строительства (в нашем задании участок в Канавинском районе города Нижнего Новгорода по ул. Романова);

- оценка перспективности застройки территории конкретного участка, предназначенного для промышленно-гражданского строительства и разработка рекомендаций по улучшению его инженерно-геологических условий.

1. Региональная оценка условий района строительства

Цель данного раздела - составить представление о регионе, где располагается участок строительства: определить климатические условия и геоморфологию, выяснить основные структорно-тектонические единицы, оценить условия залегания пород и выдержанность их по простиранию, определить наименование артезианского гидрогеологического бассейна, типы водоносных горизонтов, источники их питания, площадь питания и районы разгрузки подземных вод, химический состав и агрессивность подземных вод, составить представление о физико-механических свойствах пород, о физико-геологических процессах и явлениях, об условиях развития экзогенных геологических процессов, определить инженерно-геологическую принадлежность района согласно принятому инженерно-геологическому районированию, дать оценку геолого-экологического состояния.

1.1. Климатические условия, орография, гидрография

Климат. Нижегородской области умеренно континентальный, обычно с холодной многонежной зимой и умеренно жарким коротким летом. Особенности рельефа и геоморфологического строения местности обусловили различие в климате низменного Заволжья и возвышенного правобережья. Значения атмосферных осадков на северо-западе и севере области (580-600 мм). Около трети осадков наблюдается в зимнее время в виде снега. Средние многолетние годовые температуры воздуха колеблются от 2,2-2,4⁰ С .

Орография. Территория Нижегородской области расположена в восточной части Русской равнины; для нее характерен сложный и расчлененный рельеф, образованный сочетанием различных по конфигурации и высотам возвышенностей и низменностей. Северная часть Нижегородской области, к которой отнесен наш район строительства, распологается в левобережье реки Волги и представляет собой низменную орографическую зону, разделяющуюся на Волго-Ветлужскую и низину со средней высотой 120 м, преобладающей глубиной расчленения 30-40 м и углом наклона от 0 до 45’

и Марийскую средняя высота которой 118 м, глубина расчленения40-50 м. Небольшая глубина расчленения рельефа и малые уклоны поверхности 2обусловливают относительно неглубокое залегание грунтовых вод, заболачиваемость.

Гидрография. Основная река области – Волга, выше по течения которой располагается Горьковское водохранилище, ниже – Чебоксарское. Наиболее значительные ее притоки справа – Ока, Кудьма, Сундовик, Сура, слева - Узола, Линда, Керженец, Ветлуга. Бассейны малых рек правобережья реки Волги в южной части области отличаются значительной пересеченностью оврагами и балками. Реки протекают в глубоких долинах с широкими заболоченными поймами, изобилующими старицами, имеют небольшие уклоны (0,2-0,6 м на 1 км), незначительные скорости течения, не превышающие в плесах 0,5 м/с.

1.2. Геоморфология.

Геоморфологически участок приурочен к II-ой надпойменной террасе реки Ока.

Характерно аккумулятивное происхождение форм рельефа. Район территориально совпадает с речными долинами северной половины Нижегородской области в границах Волго-Ветлужской зандровой равнины.

1.3. Геологическое строение

Аллювиальные отложения района представлены песчаными и глинистыми грунтами. В верхней части разреза, глубиной 5-20 м, - это мелкозернистые пески, иловатые глины и суглинки (старичная и пойменная фации аллювия), ниже преобладают пески средние, мелкие и разнозернистые,в основании слоя с галькой и гравием местных пород (русловая и стержневые фации аллювия). Средняя мощность аллювия 30-35 метров, на участках палеодолин достигает 40 м. отложения надпойменных террас часто перекрыты слоем делювиальных суглинков мощностью от 0,5 до 3-4 м. современные геологические процессы и явления, развитые в районе, проявляются в развитии карста (заречная часть Нижнего Новгорода), а заболачивании поверхности надпойменных террас. В местах выходов в речные долины оврагов и балок образуются конусы выноса. В пределах района Канавинского моста Нижнего Новгорода благодаря защитным сооружениям в настоящее время размыв берегов не наблюдается.

1.4. Гидрогеологические условия

Наиболее широким распространением на территории Нижегородской области пользуются грунтовые воды четвертичных отложений. Ввиду различия природных условий северной и южной частей области, гидрогеологические условия их также неравнозначны.

Северная половина области характеризуется широким развитием грунтовах вод в аллювиальных отложениях речных долин и в флювиогляциальных отложениях.Поток грунтовых вод, заключенный в песчаной толще пород, имеет преимущественно инфильтрационное питание.Глубина залегания зеркала грунтовых вод среднем 0,2-30 метров, преобладает 0,5-6 метров. В местах разгрузки подземных вод дочетвертичных отложений (долина Волги) воды приобретают сульфатный кальциевый состав и повышенную минерализацию. Часто имеют гидрокарбонатную и общекислотную агрессивность по отношению к строительным материалам и конструкциям. На участках антропогенного воздействия, наиболее активно проявляющегося в пределах урбанизированных территорий (Нижнего Новгорода), наблюдаются грунтовые воды необычного химического состава и минерализации, сильно агрессивные, непригодные для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

1.5. Физико-геологические процессы и явления

Экзогенные и геологические процессы (ЭГП) и явления значительно усложняют условия строительства, а порой делают земли не пригодными для застройки.

На территории Нижегородской области развиваются следующие виды ЭГП: выветривание, нудация, овражная и речная эрозия, оползневый процесс, карст, суффозия, заболачивание, солифлюкция, эоловый процесс, морозное пучение. Из инженерно-геологических процессов следует отметить подтопление, аброзионный процесс и переработку берегов в пределах созданных водохранилищ (Горьковское и Чебоксарское). В районе участка строительства наблюдаются такие процессы, как:

1. Выветривание – физическое, химическое или биологическое постепенное разрушение пород под действиями каких-либо факторов; происходит повсеместно, но протекает сравнительно медленно.

2. Денудация – процесс, благодаря которому продукты выветривания горных пород удаляются с мест их образования и перемещаются на более низкие гипсометрические уровни. Главной движущей силой является сила тяжести. Различают линейно действующую денудацию (происходит по определенным линейным путям, по понижениям в рельефе) и плоскостную (сток по наклонной поверхности под действием атмосферных осадков).

Остановимся более подробно на ОГП:

3. Речная эрозия осуществляется динамическим воздействием воды на горные породы. Одновременно вода оказывает и растворяющие действия. Эрозией называется углубление водотоком своего русла и расширение его в стороны. Поэтому различают глубинную и боковую эрозию. Глубинная и боковая эрозия всегда протекают одновременно, но боковая может продолжаться и тогда, когда глубинная замедлилась или сменилась аккумуляцией. Базис глубинной эрозии – уровень, ниже которого река, имеющая неизменное падение к устью, нигде не может углубить свое русло. Речные долины бывают симметричные и асимметричные, имеют следующие элементы: дно (низшая часть долины, заключенная между подошвами склонов), русло (часть, занятая водными потоками), пойма (заливается во время паводка) и террасы (уступы на склонах долин рек – эрозионные, цокольные, аккумулятивные).

По данным наблюдений выявлено, что по побережью Волги и Оки размываемые участки составляют около 70% протяженности берегов. Размыву подвержен правый берег этих рек. Следы эрозии наблюдаются в виде ступеней подмыва высотой 0,2-1,0 м. в основании склона. Подмыв происходит в паводковый период. Для зданий и сооружений, расположенных в речных долинах, подмыв берегов, в том числе и древних террас, и углубление реки, представляет значительную опасность по обрушению берегов, появлению обвалов, оползней. С боковой эрозией борются укреплением берегов.

4. Овражная эрозия имеет довольно широкое развитие и может поражать огромные по площади регионы. При таянии снега и во время дождей образуются ручейки и потоки. Возникает струйчатая эрозия. Образуются промоины: мелкие и глубокие, узкие и широкие. Они дают начало оврагам. Наиболее легко размываются лессовые породы, поэтому в районах их распространения овраги имеют наиболее широкое развитие. В овраге различают устье, ложе и вершину. Овраг растет вершиной вверх по склону. Одновременно происходит его углубление и расширение за счет размыва и оползания склонов оврага. Предельной отметкой, до которой возможен размыв ложа (тальвега) оврага, является уровень бассейна (озера, реки), в который впадает водоток оврага. Этот уровень называют базисом эрозии. Растущий овраг называют активным. При достижении оврагом максимальной глубины рост оврага прекращается, когда склоны приобретают устойчивый естественный откос, когда ширина превысит глубину, овраг будет называться балкой. Мероприятия на землях, подверженных овражной эрозии, следующие: планировка приовражных склонов и засыпка мелких оврагов; выполаживание оврагов с устройством гидротехнических сооружений (лотков, быстротоков, перепадов); устройство распылителей стока; создание противоовражных лесных полос; строительство на базе оврагов водоемов, дорожной сети, рекреационных зон.

Естественная овражная эрозия встречается практически по всей территории Нижегородской области, но наиболее развита в левобережье реки Ветлуги, на высоких правых склонах рек Оки и Волги, в правобережье реки Волги. Длина оврагов достигает 100 и более метров. Врезаны овраги на 15-30 метров, реже 50-70 метров в проблематичные суглинки и коренные породы. В связи с тем, что овраги развиты в толще суглинков, склоны их в большинстве случаев крутые. Отчетливо выражена и асимметрия склонов оврагов. Овраги, пересекающие водоразделы, осложняют инженерно-геологические условия района и требуют укрепительных мероприятий.

Наибольшее воздействие на активность овражной эрозии антропогенных факторов наблюдается в пределах городских территорий. Активизация овражной эрозии на территории города происходит при подрезке и распашке склонов, уничтожении растительности, сбросе сточных вод и снега в овраги, размыва горных пород при авариях на водопроводных и канализационных сетях.

5. Оползни – обычное явление по бортам долин, по склонам оврагов, берегам водохранилищ. Это скользящее смещение горных пород под действием гравитации без потери контакта с поверхностью. Выделяют: тело оползня (сползшая масса пород), язык оползня (часть пород, выдвинувшаяся за границу поверхности отделения), стенка срыва, поверхность или плоскость скольжения, бровка, подошва и основание оползня, его борта.

Классифицируют оползни по характеру смещения, захвата горных пород, структуре оползневого склона и положению поверхности смещения, по возрасту и фазам развития.

Оползни I группы включают: оползни выдавливания, выплывания и скольжения. К IIгруппе относят оползни течения, проседания и разжижения. Основными факторами в образовании оползней являются: предельная крутизна склонов, наличие водоносных горизонтов, подмыв основания склонов, сосредоточенная инфильтрация атмосферных осадков. Защитные мероприятия следующие: планировка и террасирование склонов, устройство подпорных стенок, проходка дренажных штолен и обустройство дренажей неглубокого заложения, берегоукрепительные мероприятия и сооружения, водоотводные лотки, искусственное уплотнение и закрепление пород на склонах путем инъекций.

Оползни наиболее распространены по правому берегу Волги и Оки.Большую роль в оползнеобразовании на Окско-Волжском склоне играет строение склонов и откосов. Наличие мощных перегляциальных отложений, представленных в основном суглинками, и слагающих верхнюю часть крупных склонов, а так же наличие в основании этих отложений низкопрочных глин и мергелей коренных пород атарского яруса верхней перми - все это является типичными особенностями для образования оползней сдвига и выдавливания.

6. Карст. Проблема освоения закарстовых территорий является весьма актуальной. Несмотря на сложные условия строительства, территории с карстовыми явлениями интенсивно осваиваются.

В изучаемом районе наблюдается интенсивная эрозия в пределах давних долин рек Волги и Оки. Вскрытые эрозией доломиты казанского яруса, гипсы и ангидриты нижней перми, подвергаются постоянному воздействию слабоминерализованных вод, что способствует развитию карстовых явлений. Закарстованность пород неравномерная. Полосы интенсивного карстования связаны с расположением современных и древних русел рек Оки и Волги. К востоку процессы карстования затухают вследствие залегания растворимых пород ниже базиса эрозии и погружения их под толщу татарских отложений.

Карст проявляется в виде расширенных трещин, разнообразных полостей, разрушенных и разуплотненных зон в толщах растворимых пород и покрывающих их отложений, в виде провалов и оседаний в толще грунта и на земной поверхности. Вызываемые хозяйственной деятельностью человека изменения природной обстановки, в особенности изменения гидрогеологических условий, могут привести к опасной активизации карста.

В Нижегородской области развит карст карбонатный, сульфатный и карбонатно-сульфатный. Глубина залегания карстующихся пород около 40-45 метров. Карбонатный карст развит в доломитизированных известняках нижнеказанского подъяруса в виде каверн размером от 0.1 до 0.7 см., и полостей. Каверны в доломитизированных известняках, как правило, выполнены глиной, кальцитом и гипсом. Косвенным свидетельством развития карстовых процессов в известняках казанского подъяруса является их неоднородная водообильность. Карстующиеся известняки на всей территории перекрыты аллювиальными отложениями четвертичного периода и на большей части отложениями татарского яруса верхней перми.

Наиболее широко карстопроявления распространены в центральной и южной частях области, где карстующиеся породы перекрываются хорошо проницаемыми песчаными образованиями, особенно в долинах рек. Основой оценки закарстованных территорий для строительства является инженерно-геологическое районирование, при котором должны быть установлены категории устойчивости территории относительно карстовых провалов по условиям, степени и характеру развития карста. результаты районирования дают возможность проектным организациям определить степень пригодности выделенных площадей для возведения зданий и сооружений, выбрать и запроектировать наиболее целесообразный в данных условиях комплекс защитных мероприятий.

1.6. Инженерно-геологическая характеристика грунтов

Аллювиальные отложения района представлены песчаными и глинистыми грунтами. В верхней части разреза, глубиной 5-20 м, - это мелкозернистые пески, иловатые глины и суглинки (старичная и пойменная фации аллювия), ниже преобладают пески средние, мелкие и разнозернистые, В основании слоя с галькой и гравием местных пород (русловая и стержневые фации аллювия). Средняя мощность аллювия 30-35 метров, на участках палеодолин достигает 40 м и более. Отложения надпойменных террас часто перекрыты слоем делювиальных суглинков мощностью от 0,5 до 3-4 м.

Аллювиальные пески плотные и средней плотности, маловлажные и насыщенные водой в зависимости от положения зеркала грунтовых вод. Глинистые грунты мягко- и тугопластичные, преобладают среднеплотные и высокопористые разности. В толще аллювиальных отложений содержится единый водоносный горизонт грунтовых вод, с глубиной залегания зеркала от 0,3-0,5 до 10 и более метров. Грунтовые воды пресные, рядом с урбанизированными районами сильно минерализированные и химизированные.

1.7. Геолого-экологическая характеристика района

Район участка строительства относится к Приокско-Волжской зоне – промышленной, с повышенным развитием транспорта, с повышенным загрязнением воздуха, природных почв, городских территорий. В этой зоне происходят процессы активного антропогенного изменения грунтовых условий, формируется антропогенные водоносные горизонты со своеобразным, отличным от природного, режимом подземных вод, их повышенной минерализацией и необычным химическим составом. На территории зоны возникают наибольшие осложнения при строительстве и эксплуатации различных объектов.

1.8. Перспективность застройки территории района сооружениями промышленного и гражданского назначения

Территория района по инженерно-геологическим условиям благоприятна для наземного строительства. Значительные трудности возникают при освоении заболоченных участков, сложенных торфом и заторфованными грунтами, при глубине залегания уровня грунтовых вод 0,3-0,7 м. На территории района идет развитие карста. Исследованиями на территории заречной части города выделено 4 участка с пониженной устойчивостью к карстовым провалам. Это микрорайон Аэродромный, озеро Лунское и поселок Дубравный, территория Новосормовской водоносной станции.

2. Инженерно-геологическая оценка участка, предназначенного для строительства.

2.1. Физико-географические условия

Абсолютные отметки поверхности – от 76,40 до 77,50 метров. Характер поверхности наклонный.

2.2. Геологическое строение

В геологическом строении участка принимают участие породы современного и верхнего отдела четвертичной и верхнего отдела пермской систем. Буровыми скважинами вскрыто 5 слоев. Подробная характеристика слоев приведена в нижеследующей таблице.

Таблица 1. Характеристика слоев .

Формы залегания слоев - пластами.

2.3. Гидрогеологические условия

Скважинами вскрыт 1 водоносный горизонт. Верховодки не обнаружено.

Водоносный горизонт имеет следующие характеристики:

1. по типу – грунтовый;

2. водосодержащие породы – разнозернистые серые пески, с примесью галичника и гравия в подошве слоя мощностью от 8,5 до 11,1 метров;

3. уровень грунтовых вод располагается в пределах от 66,6 до 67,1 в абсолютных отметках, на глубине от 9,3 до 10,9 метров от поверхности;

4. уклон поверхности подземных вод:

J ≠0, значит подземные воды образуют поток.

5. Возможные источники питания – атмосферные осадки;

6. характер водосодержащих пород – разнозернистый серый песок, не растворимый в воде; водоносный горизонт не защищен от загрязнения компонентами техногенного происхождения. Предполагаемый тип по химическому составу: гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией до 1 г/л.

Возможная амплитуда подъема уровня грунтовых вод в весенний период составляет 0,6-0,8метра.

2.4. Инженерно-геологическая характеристика грунтов

По классификации ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», буровыми скважинами вскрыты следующие типы грунтов:

1 слой: Возраст и литология пород: tQ_IV - насыпной грунт: песок с включением щебня, обломков кирпича, железа

Класс: дисперсные

Группа: несвязные

Подгруппа: осадочные

Тип: силикатные минеральные грунты.

2 слой: Возраст и литология пород: aQ_III - суглинки коричневые, серые

Класс: дисперсные

Группа: связные

Подгруппа: осадочные

Тип: минеральные (карбонатные,силикатные)грунты.

3, 4 слои : Возраст и литология пород: aQ_III – пески разнозернистые

Класс: дисперсные

Группа: несвязные

Подгруппа: осадочные

Тип: силикатные минеральные грунты

5 слой: Возраст и литология пород: P₂ - глина мергелистая и мергель

Группа: полускальные

Подгруппа: осадочные

Тип: карбонатные грунты.

В разрезе выделено 7инженерно-геологических элементов, характеристика элементов приводится в нижеследующей таблице на стр. 17.

В ней: с - сила сцепления, кПа

φ⁰ - угол внутреннего трения,

Е - модуль общей деформации, МПа

R_c - предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии МПа

2.5. Физико-геологические процессы и явления

На участке закарстованные породы не вскрыты, хотя в районе строительства они присутствуют. Наблюдается делювиальный снос (склон около 3⁰ ).

Таблица 2. Характеристика инженерно-геологических элементов.

3. Выводы и рекомендации.

Абсолютные отметки поверхности – от 76,40 до 77,50 метров. Характер поверхности наклонный. Среднегодовое количество осадков достигает 500 мм. Участок строительства расположен в зоне сезонного промерзания грунтов. Глубина промерзания в зимнее время составляет от 0,3-0,5 до 1,5-2 метров, в аномально холодные периоды до 2,5 метров. Геоморфологически участок приурочен к II-ой надпойменной террасе реки Ока. В геологическом строении участка принимают участие породы современного и верхнего отдела четвертичной и верхнего отдела пермской систем. Характерно аккумулятивное происхождение форм рельефа. Аллювиальные отложения района представлены песчаными и глинистыми грунтами. Уровень грунтовых вод располагается в пределах от 66,6 до 67,1 в абсолютных отметках, на глубине от 9,3 до 10,9 метров от поверхности, водосодержащие породы – разнозернистые серые пески мощностью от 8,5 до 11,1 метров. По химическому составу грунтовые воды гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией до 1 г/л. Подробная характеристика ИГЭ приведена в таблице на стр. 16-17. Минимальные прочностные характеристики выявлены для 7ИГЭ, залегающего на глубине … метров от поверхности.

Определяем пригодность участка для строительства: поверхность наклонная (II категория, средней сложности), скважинами вскрыто 5 различных по литологии слоев, мощность резко изменяется (III категория, сложная) один выдержанный горизонт подземных вод с однородным химическим составом (I категория), геологические процессы имеют ограниченное распространение (IIкат.), специфические грунты - закарстованность. Категория сложности инженерно-геологических условий III, сложная.

Степень ответственности зданий и сооружений – 2 класс с коэффициентом надежности 0,95: основные здания и сооружения объектов, имеющих особо важное народно-хозяйственное и социальное значение – объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно-гражданского назначения.

4. Список литературы:

1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология: Учеб. для строит. спец. Вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000. – 511 с.

2. Копосов Е.В. Оценка инженерно-геологических условий территории строительства: учебное пособие / Е.В. Копосов, И.Н. Гришина, Т.С. Хромова, Е.Н Перегуда, Т.В. Кшуманева; нижегород. гос. архит.-строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2009. – 190 с.