Геологические карты и разрезы

Основой для выделения инженерно-геологических элементов служит геолого-литологический разрез.
За инженерно-геологический элемент (ИГЭ) принимают некоторый объем грунта одного и того же номенклатурного вида однородного по свойствам и состоянию.
. При выделении ИГЭ возможны два варианта: 1) каждый из выделенных на разрезе слоев представляет собой инженерно-геологический элемент (т.е. число слоев и ИГЭ совпадают); 2) в пределах одного слоя могут быть выделены два (или более) инженерно-геологических элемента (т.е. число слоев и ИГЭ не совпадают); 3) слои разные по генезису, но одинаковые по составу и близкие по свойствам могут быть объединены в один ИГЭ. ТОГДА НУМЕРАЦИЯ ИГЭ МОЖЕТ БЫТЬ НЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНА (СМ Разрез)!!!

Для анализа пространственной изменчивости свойств грунтов используют физические показатели, тесно связанные с механическими показателями грунта: для несвязных грунтов – гранулометрический состав, плотность частиц грунта, коэффициент пористости, степень водонасыщения; для связных грунтов – число пластичности, коэффициент пористости, влажность (консистенция); для скальных грунтов – предел прочности, степень трещиноватости, степень выветрелости, влажность (для сцементированных и размягчаемых грунтов). При этом для статистической обработки результатов и установления механических показателей необходимо иметь не менее шести численных определений для каждого выделяемого ИГЭ, а физических – не менее 10. При построении инженерно-геологических разрезов всю вскрытую грунтовую толщу разделяют на инженерно-геологические элементы (ИГЭ), представляющие собой генетически однородные геологические тела (слои, прослои, линзы и др.), для которых определённые показатели физико-механических свойств грунтов принимаются усреднёнными в плане и по глубине.

Выделение инженерно-геологических элементов происходит поэтапно. На первом этапе при проходке скважин визуально, по внешним признакам (гранулометрический и минеральный состав, цвет, текстурные особенности, консистенция, уровень подземных вод) проводится предварительное разделение изучаемой толщи на ИГЭ. После проведения испытаний грунтов полевыми методами (статическое, динамическое, электродинамическое зондирование, вертикальное электрозондирование, сейсмические методы и др.) уточняются границы выделенных ИГЭ. После выполнения лабораторных исследований грунтов, отобранных при проходке скважин, статистической обработке результатов, проводится окончательное выделение ИГЭ.

Карты четвертичных отложений .
На картах четвертичных отложений изображаются четвертичные (и континентальные неогеновые) образования , разделенные по возрасту, составу и происхождению. • Дочетвертичные образования показываются одним цветом без расчленения.

Наиболее молодым в истории развития Земли является четвертичный (антропогеновый) период. Коренные породы Русской равнины, Западно-Сибирской и Туранской низменностей, а также ряда других районов страны в этот период покрылись толщей четвертичных отложений: мореными глинами суглинками, водно-ледниковыми песками, грубообломочными породами, лессами и лессовидными суглинками, торфом и пр.
Для четвертичных осадочных пород характерны следующие особенности:
• небольшая мощность пород по сравнению с отложениями более древних геологических систем;
• относительно малая связность пород, обусловленная незначительным сроком их существования, вследствие чего не успели проявиться в должной мере процессы литификации;
• большая подвижность пород, что связано с непосредственным воздействием на них денудационных агентов (смывание, растворение, перенос, отложение, переотложения и пр.).

Главные генетические типы четвертичных осадочных пород
Элювиальные отложения (элювий^) — продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте их образования. Расположен элювий на вершинах водоразделов, где смыв выражен очень слабо или отсутствует.
Пролювиальные отложения (пролювий) образовались в результате переноса и отложения продуктов выветривания у подножий склонов временными горными реками, характеризуются плохой отсортированностью, включают обломки разного размера и разной степени окатанности. У подножий гор они образуют конусы выноса и часто сочетаются с делювиальными отложениями, образуя делювиально-пролювиальные отложения.
Делювиальные отложения (делювий) — тип отложений, возникающих в результате накопления смытых со склонов рыхлых продуктов выветривания временными водотоками.
Ледниковые (гляциальные), или моренные, отложения — продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником.
Флювиогляциальные (водноледниковые)отложения временных водотоков и замкнутых водоемов, образовавшихся при таянии ледника.
Покровные суглинки относятся к внеледниковым отложениям и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Они перекрывают морену сверху слоем 3—5 м, откуда и получили название. Покровные суглинки имеют желто-бурую окраску, хорошо отсортированы, не содержат камней и валунов.
Озерные отложения представляют собой донные отложения озер. Они сложены наиболее тонкими частицами мелкозема — глинами и илами с хорошо выраженной слоистостью (ленточные глины), отражающей сезонные и многолетние процессы их формирования. Илы с высоким содержанием органических веществ (15—20%) называются сапропелем, который используется как ценное органическое удобрение, обогащенное элементами питания для растений. По мере обмеления и зарастания озер образуются болота, которые постепенно превращаются в мощные торфяники. Озерные болотные отложения часто имеют повышенное содержание извести и железа, а в сухих и жарких областях обогащены водорастворимыми солями, гипсом, карбонатами кальция.
Лессы и лессовидные суглинки имеют различное, окончательно неустановленное происхождение. Считается, что они могут быть водноледникового, древнеаллювиального, эолового, делювиально-пролювиального происхождения с последующим преобразованием в условиях аридного климата. Эти суглинки характеризуются палевой окраской, повышенным содержанием пылеватых и илистых фракций, рыхлым сложением, высокой пористостью, высоким содержанием карбонатов кальция, а на юге — гипса и водорастворимых солей.
Аллювиальные отложения (аллювий) образовались в результате переноса и отложения продуктов выветривания речными водами.
Различают русловый аллювий, содержащий более крупные гравелистые и песчаные материалы; отложения стариц представлены супесями, суглинками, илами с примесью органических веществ. Пойменные отложения прирусловой части, где скорость воды наиболее высокая, имеют более крупнозернистый состав (песчаный и супесчаный) с хорошо выраженной слоистостью, связанной с изменением скорости движения воды в разные годы и в разные периоды паводков. Центральная пойма сложена более тонким суглинистым материалом, поскольку скорость воды здесь невысокая.
Морские отложения — донные отложения морей. При отступлении морей (трансгрессии) они остаются в качестве почвообразующих пород. Значительное распространение имеют в Прикаспийской низменности, в Приазовье, на побережьях северных морей. Морские отложения часто содержат водорастворимые соли, биогенные известняки, ракушечники, мел.
Эоловые отложения образовались в результате деятельности ветра. Эол, по древнегреческой мифологии, — бог ветра. Разрушительная деятельность ветра слагается из корразии и дефляции.
Корразия — обтачивание, шлифование скал и выступов горных пород под действием ударов песчинок, переносимых ветром. Дефляция — сдувание и перенос ветром мелких частиц почв и горных пород. Оба эти процесса часто объединяют понятием ветровой эрозии. К эоловым отложениям относят пески дюн, барханов, барханных гряд.

Геологическая колонка по данным буровой скважины
Геологоразведочное бурение производится для того, чтобы отобрать все образцы пород, построить геологическую колонку и разрез, и путем изысканий провести методы оценки грунтов.
Инженерно геологическая скважина создается еще и для того, чтобы буровые установки смогли вскрыть представленные породы, а затем с помощью изысканий можно было определить, какие методы бурения стоит задействовать. Разрез, который проводят специальные буровые установки, и глубина геологических изысканий помогают определиться, с упором на какие особенности будет создаваться гидрогеологическая скважина. В первую очередь необходимо провести ряд изысканий, касающихся изучения всего геологического материала, после чего уже можно приступить к полноценной разработке такого объекта, как гидрогеологическая скважина. Разрез и глубина производятся с ориентировкой на типы литологии, из которой слагаются породы. Гидрогеологические скважины помогают произвести разделение пород методом отбора на классы. Разрез производится с целью исследования особенностей материала керна. Глубина устанавливается в индивидуальном порядке и зависит от того, какие буровые установки применяются.

Карта прогнозной оценки динамики грунтовых вод (гидроизогипс).
Для оценки гидрогеологических условий местности, выявления возможностей водоснабжения, устройства полей фильтрации, орошения или осушения территории, а также борьбы с карстовыми провалами и оползнями составляются гидрогеологические карты.
Из всех видов специальных гидрогеологических карт наибольший интерес и практическое значение для инженерных целей имеют карты гидроизогипс.
Гидроизогипсы представляют собой линии, соединяющие точки зеркала грунтовых вод, лежащие на одном уровне (2). Гидроизогипсы дают представление о рельефе зеркала (поверхности) водоносного горизонта.
По карте гидроизогипс можно определить направление грунтового потока в любой точке. Линии движения грунтовых вод (линии тока грунтовых вод) всегда перпендикулярны к гидроизогипсам и указывают на движение воды от гидроизогипсы с большей отметкой к гидроизогипсе с меньшей отметкой.
При параллельном расположении линии токов мы имеем плоский поток, а если линии токов сходятся или расходятся – радиальный (соответственно сходящийся или расходящийся) поток грунтовых вод.
Карты гидроизогипс составляются обычно как при гидрогеологических съемках, так и при целевых гидрогеологических изысканиях. Они являются основной площадной характеристикой грунтового потока. При кратковременных исследованиях обычно ограничиваются составлением карты гидроизогипс по данным на определенную дату. При продолжительных набдюдениях составляют несколько карт гидроизогипс на различные периоды года (в межень, паводок и т.п.). такие карты позволяют выявить изменение условий питания и дренирования, связь поверхностных и подземных вод в результате сооружения и эксплуатации водохранилищ, каналов, полей фильтрации.

Опасные геологические процессы (ОГП) - это геологические и инженерно-геологические процессы и гидрометеорологические явления, которые оказывают или потенциально могут оказать отрицательное воздействие на состояние инженерных сооружений и прочих хозяйственных объектов, экосистем, а также на жизнедеятельность людей.
Наиболее распространенными типами опасных геологических процессов (по ГОСТ 22.1.02-97, ГОСТ Р 22.1.06-99 и СНиП 22-02-2003) являются:
•карстово-суффозионные процессы
• подтопление
• склоновые процессы
• эрозионные процессы
•склоновые процессы

Склон — наклонный участок поверхности земли, сформированный в результате действия рельефообразующих процессов или инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Откос — наклонная часть поверхности открытой горной выработки или искусственной насыпи (отвала). Подножье откоса (рисунок 10.1) — нижняя горизонтальная площадка ограничивающая склон откоса. Бровка откоса — верхняя граница откоса, за которой начинается гребень. Гребень — верхняя горизонтальная часть откоса (площадка). Бермы — горизонтальные площадки, которые устраиваются для общего уположения откоса, а также по технологическим обстоятельствам. Высота откоса — это часть склона, вышедшая на дневную поверхность, вертикальное расстояние между подножьем и гребнем откоса. Заложение откоса — это горизонтальная проекция откоса.
Оползневой склон — склон, на котором происходят или происходили в недавнем прошлом оползневые деформации пород.

Неоднородный склон — склон, сложенный несколькими слоями различных по свойствам грунтов (инженерно-геологических элементов).
Оползень — медленное смещение масс горных пород, слагающих откос, происходящее в виде скользящего движения между смещающимися породами и неподвижным массивом. Наиболее крупный по размерам вид нарушения устойчивости откосов. Связан, главным образом, с наличием в толще горных пород слабых увлажненных слоев, контактов, даек, тектонических нарушений.
Голова оползня — верхняя часть оползневого грунтового массива. Язык оползня — нижняя часть оползневого грунтового массива.
Поверхность скольжения — поверхность в массиве борта карьера (откоса уступа), являющаяся геометрическим местом точек максимальных относительных сдвигов горных пород и отделяющая смещающуюся часть от основной неподвижной части массива горных пород. Часто поверхность скольжения связана с наличием в массиве поверхностей прочностной анизотропии горных пород (слабые контакты разнородных пород, трещины, тектонические зоны и нарушения, относительно малопрочные слои и прослойки). При оценке устойчивости откоса путем расчета выделяют расчетную поверхность, по которой производится сравнение сдвигающих и удерживающих сил.

Коэффициент устойчивости - отношение суммы всех сил, удерживающих откос в равновесии, к сумме всех сдвигающих сил, стремящихся вывести его из равновесия; действие этих сил во всех инженерных методах переносится на потенциальную (наиболее напряженную) поверхность скольжения. Для откосов эта величина принимается в пределах от 1,0 до 1,5; зависит от достоверности исходных данных при расчете, ответственности откоса и срока службы.
Оползневое давление — результирующая сила давления грунтов (распределенного по глубине оползневого массива) на удерживающее сооружение, определяемая как погонная нагрузка по ширине оползня (кН/пог. м).
Способ последовательного приближения
Данный способ позволяет определить дугу скольжения с наименьшим коэффициентом устойчивости последовательно, проводя несколько дуг (т.е. траекторию схода оползня).
Вычерчивают склон согласно данным своего варианта, отмечают напластование пород сверху вниз, горизонтально залегающих.

Далее находим площадь, затем объем умножая на толщину каждой фигуры в блоке и умножаем на удельный вес с учетом пористости той породы на которой находится эта порода и получаем вес.
Затем суммируем все веса фигур в каждом блоке и находим вес каждого блока (призмы) Р.
Р=Vγw (10.1)
где V — объем n-ого блока, γw — удельный вес из таблицы 4.2.
Т=Ncosα; N=Tsinα
(10.2)
Рисунок 10.3 — Схема поверочного расчета степени устойчивости склона с учетом сил трения