Основания и фундаменты сооружений. Инженерно-геологические условия

1. СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.)

• Глава 4. Общие положения.

2. П.4.2. Основания и фундаменты сооружений должны проектироваться на основе и с учетом: а) результатов инженерных изысканий для

строительства…

3. П.4.8.

• Результаты инженерных изысканий
должны содержать данные,
необходимые и достаточные для
выбора типов основания и
фундаментов и подземных сооружений
с учетом прогноза возможных
изменений (в процессе строительства
и эксплуатации) инженерногеологических условий площадки
строительства …

4. Инженерно-геологические условия (ИГУ)

• – совокупность
взаимосвязанных природногеологических факторов,
определяющих условия
инженерно-хозяйственной,
прежде всего инженерностроительной деятельности
человека

5. К факторам ИГУ относятся:

• 1)закономерности геологического
строения толщи, массива грунтов
• 2)рельеф территории
(геоморфологические условия)
• 3)состав, строение, состояние и
свойства грунтов, слагающих толщи,
массив
• 4)гидрогеологические условия
(подземные воды)
• 5)современные геологические процессы
различных видов и происхождения

6. Факторы природных ИГУ подразделяются на 2 группы (не считая техногенных):

• Pегиональные
• - зависят от строения земной коры
(ЗК) и управляются ее
тектонической жизнью (внутренней
геодинамикой)

7. ОПИСАНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ:

8. Внешняя оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, основная область проявления тектонических и магматических

процессов называется
тектоносферой

9.

10. ЛИТОСФЕРНЫЕ ПЛИТЫ, РИФТОВЫЕ ЗОНЫ, ОКЕАНЫ И КОНТИНЕНТЫ

11. 7 крупных тектонических плит мозаично формируют поверхность Земли, перемещаясь относительно друг друга по астеносфере -

пластичному слою мантии. Их
границы проходят по глубинным разломам - рифтам

12. Постоянные перемещения тектонических плит видоизменяют конфигурацию океанов и континентов на протяжении геологической истории

Земли

13. Рифтовые зоны между плитами являются областями поверхностного и подводного вулканизма.

• Вдоль них формируются
очаги (эпицентры)
землетрясений –
сейсмофокальные зоны

14. Один из типов границ - ПОДДВИГАНИЕ (СУБДУКЦИЯ) ОКЕАНИЧЕСКОЙ ПЛИТЫ ПОД КОНТИНЕНТАЛЬНУЮ

15. Основные геоструктурные элементы земной коры: I.ГЕОСИНКЛИНАЛИ, ГОРНО-СКЛАДЧАТЫЕ ОБЛАСТИ II.ПЛАТФОРМЫ

Основные геоструктурные
элементы земной коры:
I.ГЕОСИНКЛИНАЛИ, ГОРНОСКЛАДЧАТЫЕ ОБЛАСТИ
II.ПЛАТФОРМЫ

16. I.Геосинклинали

I.Геосинклинали
– подвижные, линейно вытянутые
участки, приуроченные к зонам сочленения
тектонических плит
В РФ - Кавказ, Забайкалье, Алтай,
Тихоокеанское побережье
Для них характерны:
-сложные грунтовые условия
-высокая сейсмичность
-расчленённый рельеф
-иногда – вулканизм.
• Инженерное освоение таких
регионов представляет
значительные трудности

17.

18.

19.

20.

21.

• В результате выветривания и процессов
эрозии горные системы постепенно
превращаются в пологие структуры пенеплен

22. II.Платформы

• – огромные относительно
устойчивые участки земной
коры. В РФ - Западно-Сибирская,
Восточно-Сибирская, Русская
• Для платформ обычно
характерно
• 2-х ярусное строение

23. Верхний структурный ярус сложен слоями относительно молодых осадочных горных пород мощностью до 3-10 км и называется осадочный

чехол
• Нижний ярус сложен разбитыми
разломами древними породами
различного происхождения и
называется
• кристаллический фундамент

24.

25. Для платформ характерны

• -довольно простые грунтовые условия
• -медленные колебательные
тектонические движения
• -отсутствие вулканизма и
землетрясений
• -пологий рельеф в виде обширных
равнин – низменностей
• Это делает их
благоприятными для
строительства

26. Поверхность (рельеф) осадочного чехла Западно-Сибирской плиты

27. Тектоническое строение востока Новосибирской области

28. Поклонный крест, ул.Большевистская

• В тектоническом
плане этот
скальный выход
палеозойских пород
(D3-С1) приурочен к
• границе ЗападноСибирской плиты
(левобережье Оби)
и КолываньТомской
складчатой зоны
(правобережье Оби)

29. Зональные факторы ИГУ– прямо или косвенно зависят от климатических условий (современные геодинамические процессы)

30. Классификация геологических процессов:

• процессы, связанные:
-с деятельностью ветра (эоловые)
-с поверхностными водами (плоскостной
смыв, оврагообразование, речная
эрозия, селевые потоки, абразия берегов
морей, озер и водохранилищ)
-деятельностью подземных вод (карст,
суффозия)
• -склоновые/гравитационные (оползни,
обвалы, осыпи, снежные лавины)
-мерзлотные/криогенные (морозное
пучение, солифлюкция, наледи и др.)

31. III.антропогенные (техногенные) факторы ИГУ

• – определяются различными видами
техногенного воздействия на верхние
горизонты ЗК
• По механизму или совпадают с
зональными факторами (например,
подтопление - связано с подземными
водами) или имеют специфический
характер (плывунные грунты- обретают
плывунные свойства при их вскрытии
выработкой)

32. ОПИСАНИЕ ЗОНАЛЬНЫХ и ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ:

33. В Новосибирске и области развиты процессы:

-суффозия
-оврагообразование
оползни
береговая эрозия (геологическая
работа рек и водохранилищ)
• -подтопление
• плывуны
• морозное пучение

34. КАКАЯ ДЫРА! (заголовок статьи)

• «Двигаясь по
микротрещинам в почве
между трубами, вода
увлекает за собой
частички песка.
Постепенно песок
вымывается и
образуются пустоты —
над ними, от малейшего
давления, проседает
асфальт»...
Василий Потапкин, главный
инженер ОАО «Новосибирск
теплоэнерго».
http://news.ngs.ru/more/1335608/
—
Какая дыра — НГС.НОВОСТИ
21.08.2013

35. Суффозия-

Суффозия• процесс выноса подземными водами
частиц грунта в твердом
состоянии с образованием
пустот(провалов).
• Широко развита в лёссовых
пылевато-глинистых грунтах
г.Новосибирска вокруг
канализационных колодцев и
водонесущих коммуникаций

36.

37. То же, после засыпки и асфальтирования, 3 месяца спустя

38. Оврагообразование

39. Овраги развиваются на склонах, сложенных рыхлыми глинистыми грунтами – супесями и суглинками.

40.

41. Типы овражно-балочных систем

• А-слабоветвящиеся;
• Б-сильноветвящиеся, с
отвершками нескольких
порядков от основного
ложа

42. Особенно интенсивно процесс оврагообразования развит в долинах малых рек (Ини, Плющихи, Каменки и др.) в Октябрьском,

Первомайском и
Советском районах
г.Новосибирска

43. ОПОЛЗНИ- смещение грунтовой массы по склону по плоскости скольжения без потери с ним сплошности

44.

• Схема строения
оползневого цирка
в плане:
• 1-трещины отрыва;
• 2-вертикальная
стенка отрыва, ниже
переходит в
плоскость
скольжения;
• 3- оползневые тела;
• 4-валы выдавливания
с трещинами
выпучивания 5

45.

• Трещины отрыва в бровке оползневого
склона (1 на предыдущем рисунке)

46. Схема строения оползня в разрезе А-А

47. В Новосибирской области оползни развиты по берегам Новосибирского водохранилища, склонам оврагов, рек и речек

48. Береговая эрозия проявляется в виде:

• геологической работы рек,
морей и водохранилищ

49. Геологическая работа рек

• проявляется:
• в размыве коренных участков склонов
(процессы эрозии);
• переносе материала в виде взвесей,
перемещением по дну реки и в виде
растворенного вещества (транспортировка);
• отложением перемещенного вещества в
пределах различных участков речной
долины

50. Осадки, образующиеся в результате геологической работы реки, называются аллювием

• В зависимости от места его отложения,
различают аллювий:
• -русловой ( в русле реки Оби он
представлен песчано-гравийным
материалом)
• -пойменный (в пойме Оби он
представлен супесями, суглинками с
прослоями песка)
• -старичный – представлен глинами с
прослоями торфа

51. Величина геологической работы реки

• определяется кинетической энергией
движущейся воды и составом
вмещающих русло пород. На раннем
этапе преобладает донная эрозия,
затем, по мере выработки профиля
равновесия, донная эрозия сменяется
боковой. Образуются петлеобразные
изгибы русла – меандры.

52. Долина равнинной реки, в зависимости от ее части, имеет различное строение. Продольный (И-У) и поперечные (А, Б, В) профили

реки в разных ее течениях:

53. Боковая эрозия выражается в меандрировании русла реки (А – а,б), с последующим его спрямлением и образованием на этом участке

отделившегося фрагмента русла - старицы (Б),
которое затем пересыхает и превращается в
луг или болото

54. Меандра реки- изгиб русла, обусловленный береговой эрозией. Приводит к образованию стариц - отшнурованных участков прежнего

русла реки.

55.

• В среднем и нижнем течениях речные
долины крупных рек имеют четко
выраженные долину, состоящую из
поймы и нескольких надпойменных
террас.
• Долина р.Оби имеет низкую пойму
(заливаемую ежегодно паводковыми
водами), высокую пойму
(затапливаемую при исторически
высоких паводках) и 4 надпойменные
террасы.

56. Поперечный профиль речной долины в среднем и нижнем течении

• КС-коренной склон, П-пойма, I-IIIнадпойменные террасы, h-высота террасы

57. Пойма реки - часть долины, заливаемая паводковыми водами

58.

• При проектировании инженерного
сооружения в речной долине согласно
СНиП 11-02096 «Инженерные
изыскания для стрроительства в
комплексе с инженерно-геологическими
изысканиями проводят инженерногидрометеорологические изыскания,
где устанавливается колебание
уровней и расходов воды в течение
года, границы зоны затопления
паводковыми водами, ледовый режим.

59. Геологическая работа водохранилищ

• Заключается в основном в
переработке берегов –
береговой эрозии - абразии,
сопровождаемой различными
неблагоприятными процессами
– оползнями, оврагами и др.

60.

61. Новосибирское водохранилище (Обское море),

• не являясь самым крупным в России
(см.предыдущую таблицу), тем не
менее наносит большой урон
народному хозяйству развивающимися
процессами береговой эрозии.
Уничтожаются пахотные земли, лесные
массивы и населенные пункты.
Необходима дорогостоящая и
целенаправленная борьба с этим
процессом.

62. Подтопление

• – это процесс повышения уровня грунтовых
вод (УГВ) и увеличения влажности грунтов на
застраиваемых территориях выше
некоторого критического уровня, при котором
осложняются условия строительства и
эксплуатации инженерных сооружений
• Как правило, это реакция геологической
среды на действие техногенных факторов.
• Впервые он привлёк внимание при создании
водохранилищ, что приводило к подпору УГВ,
в настоящее время из примерно 1000
городов России около 90% подтоплено.

63. Факторы, приводящие к подтоплению территории:

• гидрогеологические и геологические – распространение
с поверхности слабоводопроницаемых пород – глинистых
песков, супесей, суглинков, иногда лёссовых – в
Новосибирские, неглубокое залегание грунтовых вод
• техногенные
• -активные, непосредственно вызывающие подтопление –
инфильтрация при авариях коммуникаций и предприятий с
мокрым технологическим процессом, сброс
производственных вод, интенсивное развитие орошения на
соседних участках, конденсация влаги под фундаментами и
покрытиями и из-за этого уменьшение испарения
• -пассивные, не вызывающие непосредственно
подтопления, но ему способствующие: -нарушение
поверхностного стока, перекрытие потока грунтовых вод.

64. Процесс подтопления начинается с образования под сооружением куполообразное повышение УГВ, которое потом сливается под

несколькими сооружениями в одно.
Постепенно локальное подтопление переходит в
площадное.
Скорость повышения УГВ достигает 0.5-1 м/год.
Глубина критического уровня грунтовых вод,
угрожающая подтоплением, зависит от:
-глубины заложения и типов фундаментов,
-состава и свойств грунтов,
-высоты капиллярной каймы в глинистых грунтах.
В лёссовых грунтах подтопление сопровождается
просадкой.

65. Многие застроенные территории г.Новосибирска – Октябрьский, Дзержинский, Ленинский, Кировский районы – поражены процессом

подтопления.

66. Плывуны.Тиксотропия.

• Плывунами называют рыхлые
осадочные горные породы, которые при
вскрытии горными выработками или
котлованами разжижаются, приходят в
движение и ведут себя подобно
тяжелой жидкости

67. Плывуны подразделяются на ложные (псевдоплывуны) и истинные

• Ложные плывуны – это породы, не
имеющие структурных связей –
пески, галечники. Переход в
плывунное состояние наблюдается
под действием высокого
гидродинамического давления
подземных вод («взвешивающего»
эффекта)

68.

• Истинные плывуны – это породы с
коагуляционными и водноколлоидными структурными
связями – глинистые пески, супеси,
суглинки. Они содержат
тонкодисперсные частицы (менее
0,001 мм) с высокими
гидрофильными свойствами

69.

• При динамическом воздействии на
такие породы – например, их
проходку котлованом, происходит
переход рыхлосвязанной воды в
свободную (явление тиксотропии)
и грунт обретает текучее
состояние – «плывет»

70. Проходка плывунных грунтов

• Ложные плывуны теряют это
свойство при отводе потока воды
• Истинные плывуны проходятся
при помощи
• -устройства шпунтовых стенок
• -замораживания
• -силикатизации

71. Морозное пучение

• Развивается в рыхлых грунтах,
содержащих пылеватую (0,05 – 0,005
мм) и глинистую (менее 0,005 мм)
фракции.
• Согласно СП 22.13330.2011 п.6.8.2 К пучинистым
грунтам относятся глинистые грунты, пески
пылеватые и мелкие, а также
крупнообломочные грунты с глинистым
заполнителем, имеющие к
началу промерзания влажность выше
определенного уровня

72.

• Последствия морозного пучения грунта и
• неграмотно устроенного основания

73.

• 6.8.1 Основания, сложенные
пучинистыми грунтами, должны
проектироваться с учетом их
способности при сезонном или
многолетнем промерзании
увеличиваться в объеме, что
сопровождается подъемом
поверхности грунта и развитием сил
морозного пучения, действующих на
фундаменты и другие конструкции
сооружений. При последующем
оттаивании пучинистого грунта

74. Для г.Новосибирска глубина сезонного промерзания принимается равной 2,4м

• Глубина сезонного
промерзания грунта
зависит от:
климата, типа
горных пород,
слагающих участок,
высоты снежного
покрова и
др.факторов

75. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

• – составная часть инженерных изысканий
для строительства - СП 47.13330.2010
(СНиП II-02-96 Инженерные изыскания для
строительства. Основные положения»)
• Различают 7 основных видов инж.изысканий:
• -инженерно-геодезические;
• -инженерно-гидрометеорологические;
• -инженерно-экологические;
• -грунтовых строительных материалов;
• -источников водоснабжения хозяйственнопитьевой водой до 1000 м3/сут;
• -инженерно-геотехнические (постановление
правительства РФ).

76. Изыскания проводят согласно техническому заданию (ТЗ), составляемому заказчиком. Заказчиком может быть юридическое или

физическое
лицо, Исполнитель работ –
специализированная
организация.

77. Состав инженерно-геологических изысканий

Состав инженерногеологических изысканий
• 1.подготовительный период
(составляется ТЗ, намечается объем
работ)
• 2.полевой период (выполняются
разведочные работы на площадке )
• 3.лабораторные работы (проводятся
исследования состава и свойств
грунтов и подземных вод)
• 4.камеральный период (обобщаются
данные и пишется отчет)

78. Полевой период

• На площадке проходятся
выработки – скважины, шурфы и
др.
• Выполняются опытные полевые
работы (зондирование, штамповые
испытания, наливы и др.) и/или
геофизические исследования

79.

• Геологическая выработка: геологолитологическая колонка буровой скважины

80.

• Полевые методы: зондирование
• Схемы конструкции зондов , размеры в мм
• а — для статического зондирования; б — для
динамического зондирования (ударного);
• 1 — конус; 2 — кожух; 3 — штанга; 4 — муфта трения

81. Геофизические методы: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ)

82. Содержание технического отчета:

• Текстовая часть: главы
• -изученность района
• -физико-географические условия района (рельеф,
гидрография, растительный покров, климат)
• -геологическое строение (тектоника, стратиграфия)
• подземные воды
• -выводы и заключения- строение грунтового массива
(разрезы толщи) и таблицы значений физикомеханических свойств грунтов
• -список литературы
• Приложения - полевые дневники, бланки
лабораторных исследований и пр.
• Картографические приложения – карты,
разрезы, колонки скважин

83. -геологическое строение (тектоника, стратиграфия)

• Для описания геологического
возраста тектонических структур
и грунтов используют
стратиграфические индексы
• шкалы геологического времени
(геохронологической шкалы)

84.

85. подземные воды

• Описываются вскрытые
выработками подземные воды, их
условия залегания, питания,
движения, солевой и газовый состав,
режим

86. В Новосибирской области распространены:

• -грунтовые воды – повсеместно в
четвертичных отложениях (песках,
супесях, суглинках)
• -межпластовые воды – в мезозойских
песчаниках левобережной части
(осадочный чехол Западно-Сибирской
плиты)
• -трещинные воды – в песчаниках,
известняках, глинистых сланцах,
гранитах (палеозойский фундамент)

87. Физико-механические свойства грунтов

• В камеральный период
обрабатываются данные полевых
и лабораторных исследований.
• По топографическим планам и
колонкам скважин строятся
инженерно-геологические разрезы

88. Этапность построения геологического разреза АБ по топографическому плану и скважинам 1-5

89. Грунтовый массив стоительной площадки разбивается на условно-однородные блоки – инженерно-геологические элементы (ИГЭ) – тела

Грунтовый массив
стоительной площадки
разбивается на условнооднородные блоки –
инженерно-геологические
элементы (ИГЭ) –
тела активной зоны основания
сооружения, удовлетворяющие
следующим условиям:

90. -ИГЭ должен быть генетически ( по происхождению) и литологически (по составу) однородным -изменения физико-механических свойств

слагающих его грунтов не
зависят от координат
пространства

91. Для каждого ИГЭ нормативное значение показателя физико-механических свойств грунта Аn принимается равным среднеарифметическому

Ā = Аn
(кроме угла внутреннего трения С, КПа и
удельного сцепления φ,град).
Коэффициент вариации VА не должен
превышать табличного значения
(например, для плотности грунта 0,05,
модуля деформации 0,30 и т.д. )

92. Технический отчет передается заказчику, архивный экземпляр – в фонды (архив) органов власти