Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.

Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

В состав инженерных изысканий входят инженерно-геологические изыскания, которые должны содержать сведения:

- о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;

- об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов;

- о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;

- о наличии специфических грунтов;

- о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);

- о физико-механических характеристиках грунтов;

- о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Что понимается под основанием при проектировании фундаментов?

2. Какая конструкция называется фундаментом? Для чего служит фундамент? Характерные плоскости у фундамента?

3. Методы совместного расчета сооружения и основания.

4. Задачи проектирования оснований и фундаментов.

5. Основные положения расчета оснований и фундаментов по двум группам предельного состояния.

6. Классификация зданий и сооружений по уровням ответственности.

7. Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете оснований и фундаментов.

8. Перечень вопросов, решаемых при проведении инженерных изысканий.

 

Краткие сведения из инженерной геологии

Основные понятия о грунтах

 

Грунтом являются любые горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему, изменяющуюся во времени, и являющиеся объек­том инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом оснований зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Грунт скальный – грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких мине­ралов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный – грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (R_c ³ 5 МПа – скальные грунты, R_c < 5 МПа – полускальные грунты).

Грунт дисперсный – грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения. Крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты являются дисперсными грунтами.

Структура грунта – пространственная организация компонентов грунта, характе­ризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количествен­ное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных эле­ментов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия струк­туры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействи­ем компонентов грунта.

Текстура грунта – пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др).

В общем случае грунт состоит из твердых, жидких и газовых компонентов. Состав грунта вещественный – категория, характеризующая химико-минеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

Твердая компонента в дисперсном грунте представлена минеральным и органическим веществами.

Минеральное вещество состоит из первичных минералов, которые перешли в состав грунта из материнской породы, и вторичных минералов, образовавшихся уже после образования грунта в результате последующих физико-химических процессов. Первичные минералы представляют собой обломки кварца, полевых шпатов, карбонатов, чешуйки слюд и т.п., вторичные – глинистые минералы (каолиниты, монтмориллониты, гидрослюды), окислы и гидраты окислов железа, алюминия, кремния и др.

Органическое вещество – органические соединения, входящие в состав грунта в виде неразложившихся остатков растительных и животных организмов, а также про­дуктов их разложения и преобразования.

Грунт глинистый – связный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 0,005 мм (глинистых частиц) составляет более 3 %, обладающий числом пластичности I_p ³ 1.

Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (I_p = 0).

Грунт крупнообломочный – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Ил – водонасыщенный современный осадок преимущественно морских аквато­рий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости е ³ 0,9, текучую консистенцию I_L > 1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30–50 % по массе.

Сапропель – пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию I_L > 1, высо­кую дисперсность – содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе.

Торф – органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмира­ния и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических ве­ществ.

Грунт заторфованный – песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.

Почва – поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.

Грунт набухающий – грунт, который при замачивании водой или другой жид­костью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) e_sw ³ 0,04. Относительная деформация набухания без нагрузки e _sw, д. е. – отношение увеличе­ния высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности.

Грунт пучинистый – дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения e_fn ³ 0,01. Степень морозной пучинистости – характеристика, отражающая способность грунта к морозному пучению, выражается относительной деформацией морозного пуче­ния e_fn, д. е., которая определяется по формуле

(2)

где h _{0 ,f} – высота образца мерзлого грунта, см;

h ₀ – начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.

Условное изображение грунтов на чертежах показано в таблице 1.

 

Таблица 1 Условные графические обозначения основных видов грунтов на инженерно-геологических разрезах

 

Наименование	Обозначение
Валуны
Галька
Глина
Гравий
Известняк
Ил
Лесс (лессовидные суглинок, глина)
Пылеватые глинистые несцементированные грунты, закрепленные разными способами
Песок гравелистый
Песок крупный
Песок мелкий
Песок пылеватый
Песок средний
Слой почвенно-растительный
Щебень (щебенистый грунт)
Песчаные несцементированные грунты, закрепленные разными способами
Насыпные с включением отходов
Суглинок
Уплотненные в природном состоянии
Супесь