Проблемы уплотнения асфальтобетонной смеси

Возрастающая грузонапряженность дорог и высокие требования к их качеству привели к необходимости создания нового оборудования для уплотнения, в частности, вибробрусов различных конструкций. Известными машиностроительными фирмами США, Великобритании и ФРГ разработаны также выдвижные вибробрусы (Barber-Greene, Blow-Knox, Voegele). Обычно виброуплотнение дорожного покрытия без укатки дает лучшую ровность, но не гарантирует достижения заданной степени уплотнения. В настоящее время фирмами США и Европы ведутся исследования по вопросу использования вибробрусов в различных условиях дорожного строительства. В Швеции разработан каток новой конструкции, в котором рабочий орган вибрирует как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях и находится в постоянном контакте с поверхностью уплотняемого слоя покрытия дороги.

Одним из важнейших является вопрос о возможности непрерывного определения степени уплотнения покрытия во время его укатки. Такую возможность дает радиоизотопный зонд, устанавливаемый под рамой катка. На приборном щитке, расположенном в кабине катка, водитель получает необходимую информацию о степени уплотнения покрытия: желтый свет - необходимо продолжать уплотнение, зеленый свет -показывает, что заданная степень уплотнения достигнута.

Таблица 1. Дорожные катки фирмы "Bomag"

 

Модель катка	Масса, т	Производительность, т/ч, при толщине слоя, см
2-4	6-8	10-14
Виброкатки-тандемы
BW 75 ADL	1,3	10-20	20-30	25-45
BW 90 ADL	1,5	10-25	25-35	40-75
BW 100 ADL	1,6	10-30	30-45	45-85
BW 100 AD	2,0	15-45	35-60	55-100
BW 120 AD	2,5	20-50	40-70	65-120
BW 130 AD	3,4	20-55	40-75	70-130
BW 141 AD	6,6	40-80	70-145	90-180
BW 151 AD	7,1	45-95	85-170	105-210
BW 144 AD	7,5	45-90	80-165	100-205
BW 154 AD	8,0	55-105	95-190	120-240
BW 160 AD	8,9	60-120	110-220	135-255
BW 201 AD	10,1	75-150	140-280	170-320
Комбинированные катки
BW 100 AC	1,9	15-45	35-60	45-90
BW 120 AC	2,2	20-50	40-70	55-110
BW 130 AC	3,2	20-55	40-75	70-130
BW 141 AC	6,4	40-80	70-145	80-170
BW 141 AC	6,7	45-95	85-170	95-190
BW 154 AC	7,2	55-105	95-190	110-220
BW 160 AC	7,5	60-120	110-220	125-230

 

№1 Основные задачи инженерной геологии в строительстве.

 

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

— отрасль геологии, изучающая верхние горизонты земной коры и их динамику в связи с инженерной деятельностью человека. Прикладной задачей инженерной геологии является прогноз взаимодействия сооружения с геология. обстановкой во время его возведения и эксплуатации, а также получение всех необходимых для проектирования геология, данных. Сооружения (здания, дороги, мосты, плотины, аэродромы, метрополитены и др.) должны строиться с обязательным учетом геология, условий, к-рые влияют на выбор места, конструкции, методы производства строит, работ. Под гео- логич. условиями для стр-ва понимается вся совокупность грунтовых и гидрогеологических условий, естественных и вызванных строительством геологических процессов и явлений, которые необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

В инженерной геологии изучаются состав, строение, состояние, свойства и условия распространения горных пород (иногда и почв), как грунтов, определяющие их поведение во взаимодействии с сооружением; исследуются геологич. (в т. ч. гидрогеологич. и геоморфологич.) процессы естественные, а также возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, с целью установления возможного влияния этих процессов на проектируемые сооружения, определения характера и степени этого влияния, что должно быть учтено при расчете конструкций, расположении сооружений и выборе методов производства работ; рекомендуются защитные мероприятия, обеспечивающие устойчивость и нормальную эксплуатацию сооружений; устанавливаются закономерности пространственного распределения инженерно-геологич. условий. Соответственно этому инженерная геология разделяется на 3 осн. раздела: грунтоведение, инженерная динамич. геология (инженерная геодинамика) и региональная инженерная геология.

Инженерная геология широко применяет все методы геологич. наук и развивает их, дополняя своими спец. методами и средствами, используя достижения совр. техники, физики, механики, химии, физико-химии и др. наук. Для решения инженерно-геологич. задач, производятся специальные полевые и лабораторные работы. К полевым работам в районе и на участке стр-ва относятся инженерно-геологич. съемка и разведка с помощью бурения, проходки горных выработок и геофизич. методов, опытные работы, полевое моделирование процессов и наблюдения за геологич. и гидрогеологич. явлениями, установление влияния их на состояние инженерных сооружений.

 

 

Процессы, возникающие в геологич. среде под влиянием стр-ва и эксплуатации сооружений, наз. инженерно-геологич. процессами или явлениями. Среди них различают: неизбежно возникающие (напр., уплотнение относительно малопрочных пород в основании сооружений), подлежащие регулированию по соображениям технич. целесообразности путем выбора соответствующей конструкции сооружения; сознательно вызываемые по хозяйственным и технич. соображениям (осушение плывунов, понижение уровня грунтовых вод, оттаивание многолетнемерзлых грунтов, прекращение или ослабление оползневых, осыпных, карстовых, селевых и др. процессов и пр.); непроизвольно вызываемые инженерной (хозяйственной) деятельностью человека — оползание или обрушение откосов дорожных выемок, каналов, карьеров, сдвижение пород над подземными выработками, переработка берегов водохранилищ и др. Борьба с инженерно-геологич. процессами (предотвращение, прекращение или регулирование их) осуществляется с помощью инженерных, агромелиоративных и др. мероприятий. Мероприятия, изменяющие течение геологич. процессов, наз. инженерно-геологическими.

В зависимости от характера инженерного сооружения различают инженерно-геологич. процессы: поверхностные, связанные с дорожным и аэродромным стр-вом, ирригацией, и т. п.; средних глубин, возникающие в связи с гидроэнергетич., крупным городским и пром. стр-вом; глубинные, связанные с горными разработками, стр-вом метрополитенов и т. п.

Инженерно-геологические процессы обычно отличаются от природных ограниченностью площади проявления, непосредственно связанной с инженерным сооружением, большой интенсивностью проявления, вызванной скачкообразным изменением природной обстановки, в частности— состояния и свойств пород; быстрым протеканием во времени; направлением, отличным от свойственного аналогичным природным явлениям в данной местности, а часто и противоположным ему.

Всякое здание или сооружение необходимо построить и эксплуатировать таким образом, чтобы оно как можно меньше испытывало на себе вредное влияние природных и инженерно-геологических процессов или же изменяло геологич. обстановку местности в желательном направлении. Изучение горных пород, подземных вод и геологических процессов завершается оценкой их значения для строит, целей. В результате создается классификация объектов изучения, к-рая должна показывать зависимость практических (расчетных, конструктивных и строительных) рекомендаций от характера горных пород, подземных вод и геологич. явлений на территории стр-ва. Классификации могут быть общего, регионального и частного значений. Классификации общего значения имеют гл. обр. познавательное значение. Региональные классификации, содержащие количественные характеристики, учитывающие характер геологич. строения местности и ее геологич. развитие, имеют наибольшее прак- тич. значение. Частные классификации отражают зависимость свойств пород от их состава и состояния, форм и кинетики процессов, от отдельных факторов (геологич. строение, геоморфология, режим подземных вод и сезонных метеорологич. и гидрологич. условий и т. п.).

Вопросы, исследованием к-рых занимается инженерная геология, можно разделить по следующим признакам: а) в зависимости от рода стр-ва и характера отдельных сооружений; соответственно этому различают инженерно- геологич. работы при дорожном, городском, гидротехнич., подземном и др. видах стр-ва; б) инженерно-геологич. работы, проводимые для изучения геологич. процессов и явлений с целью предупреждения, локализации или прекращения их (изучение оползней, карста, лёссов и их просадочности, многолетней мерзлоты, переработки берегов, водохранилищ и др.); в) изучение закономерностей распределения на местности инженерно-геологич. условий с составлением инженерно-геологич. карт.

Региональные инженерно-геологич. исследования имеют общий характер (для всех или нескольких видов стр-ва) или специальное назначение (проектирование определенного вида стр-ва или защита от разрушительных геологич. процессов).

Региональные инженерно-геологич. исследования обычно заканчиваются районированием с разделением изучаемой территории на части, в пределах к-рых инженерно-геологич. условия для стр-ва практически одинаковы или близки.

Инженерно-геологич. исследования разбиваются на несколько этапов: на первых этапах проектирование ведется на большой территории (всей, на к-рой по общим экономич. и др. соображениям возможно размещение сооружений), но с малой детальностью; на последующих этапах сужается территория исследований и возрастает детальность работ и конкретность качественных и количественных геологич. характеристик. Значительное расширение площади инженерно-геологич. исследований в ряде случаев требуется вследствие того, что правильное представление об инженерно-геологич. условиях может быть найдено лишь вне границ площади, непосредственно охватываемой проектными поисками. На начальных этапах инженерно-геологич. исследований основным видом работ является инженерно-геологич. съемка в масштабе 1: 200 000—1: 25 000. При этом широко применяются методы геофизики, а также разведочные работы; производятся наблюдения над колебанием уровня воды в колодцах, в разведочных выработках, озерах, реках, болотах; изучаются химич. состав подземных вод, влияние метеорологич. условий на режим подземных вод, гл. обр. на колебание уровня грунтовых вод и на их состав. По мере уточнения места для стр-ва детальность исследований увеличивается.

Основную роль на этой стадии играют разведочные и экспериментальные работы— бурение, шурфование, опытные откачки из разведочных выработок, определение прочности пород с помощью опытных нагрузок и т. п.

На всех этапах инженерно-геологич. исследований большое значение имеет лабораторное изучение горных пород, помогающее правильно классифицировать породы в районе стр-ва для предварительной ориентировочной оценки их как строит.

грунтов и уточняющее показатели физико- технич. свойств пород в соответствии с требуемой точностью проектных расчетов.

 

№2 Основы общей инженерной геологии,минералогии.

Геоло́гия (от др.-греч. γῆ — Земля + λόγος — учение) — совокупность наук о строении Земли, её происхождении и развитии, основанная на изучении геологических процессов, вещественного состава, структуры земной коры и литосферы всеми доступными методами с привлечением данных других наук и дисциплин^[1].

Коротко геологию можно определить как науку о составе, строении и закономерностях развития Земли^[2].

Геология прошла длительный и сложный путь развития. Круг объектов её исследования расширялся, и распространился на всю Землю и объекты Солнечной системы. В геологии шли процессы дифференциации структур и объектов изучения, это сопровождалось специализацией научных направлений и интеграцией знаний, совершенствовались методы и инструменты исследований. В геологии предметом исследования является геологические объекты, их свойства, закономерности строения, взаиморасположения, происхождения и развития во времени и пространстве.

Термин

Первоначально слово геология означало земную науку в противоположность теологии — духовной науке. В таком контексте термин геология использовал епископ и библиофил Ричард де Бери (1287—1345) в 11 главе произведения «Любовь к книгам» (написана на латинском в 1345^[3], и впервые опубликована в Кёльне в 1473 году^[4][5])^[2].

Мнения о первом использовании слова геология в современном понимании расходятся:

· По одним источникам, этот термин впервые использовал норвежский учёный М. П. Эшольт (Mikkel Pedersøn Escholt, 1600—1699) в книге «Geologica Norvegica» в 1657 году^[2][6].

· По другим источникам, термин был впервые использован на 54 года раньше Улиссе Альдрованди в 1603 году^[7][8][9] для обозначения одного из царств природы и означал «земная наука». Затем Жан Андре Делюк в 1778 году, закрепил термин Орасом Бенедиктом де Соссюром в1779 году.

Учебник геогнозии

Исторически параллельно использовался термин геогнозия (или геогностика). Это название для науки oминералах, рудах, и горных породах было предложено немецкими учёными Г. Фюкселем (в 1761) и A. Г. Bернером(в 1780). Им обозначили практические области геологии, изучавшие объекты, которые можно было наблюдать на поверхности, в отличие от чисто теоретической в то время геологии, которая занималась происхождением и историей Земли, её внутренним строением. Термин геогнозия использовался в западной литературе до второй половины XIX века.

В России термин геогнозия сохранялся до конца XIX века в названиях дисциплин и званий: «доктор минералогии и геогнозии» или «профессор минералогии и геогнозии»^[2][10]. Например, В. В. Докучаев в 1883 году получил учёную степень доктора минералогии и геогнозии.

Разделы геологии[править | править вики-текст]

Основные направления геологических исследований [править | править вики-текст]

Инструменты геолога

1. Описательная — занимается изучением размещения и состава геологических тел, в том числе их форма, размер, взаимоотношение, последовательность залегания, а также описанием различныхминералов и горных пород.

2. Динамическая — рассматривает эволюцию геологических процессов, таких как разрушение горных пород, перенос их ветром, ледниками, наземными или подземными водами, накопление осадков (внешние по отношению к земной коре) или движение земной коры, землетрясения, извержения вулканов (внутренние).

3. Историческая геология — занимается изучением последовательности геологических процессов прошлого^[2].

Геологические дисциплины работают во всех трёх направлениях геологии и точного деления на группы не существует. Новые дисциплины появляются на стыке геологии с другими областями знаний. В БСЭ приводится следующая классификация: науки о земной коре, науки о современных геологических процессах, науки о исторической последовательности геологических процессов, прикладные дисциплины, а также региональная геология^[2].

Науки о земной коре [править | править вики-текст]

Объекты минералогии

· Минералогия — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферойЗемли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология.

· Петрография (Петрология) — раздел геологии, изучающий магматические, метаморфические и осадочные горные породы — их описание, происхождение, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.

· Структурная геология — раздел геологии, изучающий формы залегания геологических тел и нарушения земной коры.

· Кристаллография — первоначально одно из направлений минералогии, в настоящее время скорее физическая дисциплина^[2].

Науки о современных геологических процессах [править | править вики-текст]

Вулканология изучает вулканы

Или динамическая геология:

· Тектоника — раздел геологии, изучающий движение земной коры (геотектоника, неотектоника иэкспериментальная тектоника).

· Вулканология — раздел геологии, изучающий вулканизм.

· Сейсмология — раздел геологии, изучающий геологические процессы при землетрясениях, сейсморайонирование.

· Геокриология — раздел геологии, изучающий многолетнемёрзлые породы.

· Петрология (Петрография) — раздел геологии, изучающий генезис и условия происхождения магматических и метаморфических горных пород^[2].

Науки о исторической последовательности геологических процессов [править | править вики-текст]

Ископаемые останки изучает палеонтология

Геологические пласты изучает стратиграфия

Или историческая геология:

· Историческая геология — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий — время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.

· Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых останков, а также следов жизнедеятельности организмов.

· Стратиграфия — наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения^[2].

Прикладные дисциплины [править | править вики-текст]

· Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Делится на геологию нефти газа, геологию угля, металлогению.

· Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды.

· Инженерная геология — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений^[2].

 

№3 Геологические процессы. Эндогенные процессы. Экзогенные процессы..

Экзогенными (от греч. éxo – вне, снаружи) называют геологические процессы, которые обусловлены внешними по отношению к Земле источниками энергии: солнечной радиацией и гравитационным полем. Они протекают на поверхности земного шара или в приповерхностной зоне литосферы. К ним относятся гипергенез (выветривание), эрозия, абразия, седиментогенез и др.

Противоположные экзогенным процессам эндогенные (от греч. éndon – внутри) геологические процессы связаны с энергией, возникающей в недрах твердой части земного шара. Главными источниками эндогенных процессов считаются тепло и гравитационная дифференциация вещества по плотности с погружением более тяжелых составляющих элементов. К эндогенным процессам относятся вулканизм, сейсмичность, метаморфизм и др.

Использование представлений об экзогенных и эндогенных процессах, красочно иллюстрирующих динамику процессов в каменной оболочке в борьбе противоположностей, подтверждает справедливость высказывания Ж. Бодрийяра, что «Всякая унитарная система, если она хочет выжить, должна обрести бинарную регуляцию». Если имеется оппозиция, то существование симулякра, т. е. представления, скрывающего, что его нет, возможно.

В модели реального мира природы, очертывающейся законами естествознания, которые не имеют исключений, бинарность объяснений недопустима. Например, два человека держат в руке по камню. Один из них заявляет, что когда опустит камень, тот полетит к Луне. Это его мнение. Другой говорит, что камень упадет вниз. Спорить им, кто из них прав, не нужно. Есть закон всемирного тяготения, по которому в 100% случаев камень упадет вниз.

Согласно второму началу термодинамики нагретое тело на контакте с холодным в 100 % случаев остынет, нагревая холодное.

Если реально наблюдаемое строение литосферы из аморфного базальта, ниже глины, потом сцементированной глины – аргиллита, мелкокристаллического сланца, среднекристаллического гнейса и крупнокристаллического граница, то перекристаллизация вещества с глубиной с увеличением размера кристаллов однозначно свидетельствует о не поступлении из-под гранита тепловой энергии. В противном случае на глубине были бы аморфные горные породы, сменяющиеся к поверхности все более крупнокристаллическими образованиями.

Отсюда, глубинной тепловой энергии нет, а, стало быть, и эндогенных геологических процессов. Если нет эндогенных процессов, то теряет смысл выделение и противоположных им экзогенных геологических процессов.

А что же есть? В каменной оболочке земного шара, как и в атмосфере, гидросфере и биосфере, взаимосвязанных между собой, составляющих единую систему планеты Земля, происходит круговорот энергии и вещества, вызванный поступлением солнечной радиации и наличием энергии гравитационного поля. Этот круговорот энергии и вещества в литосфере и составляет систему геологических процессов.

Круговорот энергии состоит из трех звеньев. 1. Начальное звено – накопление веществом энергии. 2. Промежуточное звено – освобождение накопленной энергии. 3. Заключительное звено – удаление освобожденной тепловой энергии.

Круговорот вещества также состоит из трех звеньев. 1. Начальное звено – перемешивание разных веществ с усреднением химического состава. 2. Промежуточное звено – разделение усредненного вещества на две части разного химического состава. 3. Заключительное звено – удаление одной части, которая поглотила выделившееся тепло и стала разуплотненной, легкой.

Суть начального звена круговорота энергии вещества в литосфере в поглощении горными породами на поверхности суши поступающей солнечной радиации, что приводит к разрушению их до глины и обломков (процесс гипергенеза). Продукты разрушения накапливают громадное количество солнечной радиации в виде потенциальной свободной поверхностной, внутренней, геохимической энергии. Под действием силы тяжести продукты гипергенеза сносятся в пониженные участки, перемешиваясь, усредняя свой химический состав. В конечном счете, глина и пески сносятся на дно морей, где накапливаются слоями (процесс седиментогенеза). Формируется слоистая оболочка литосферы, около 80% которой приходится на глину. Химический состав глины = (гранит + базальт)/2.

На промежуточном звене круговорота слои глины погружаются в недра, перекрываясь новыми слоями. Возрастающее литостатическое давление (массы вышележащих слоев) приводит к отжатию из глины воды с растворенными солями и газами, сдавливанию глинистых минералов, уменьшению расстояний между их атомами. Это вызывает перекристаллизацию глинистой массы до кристаллических сланцев, гнейсов и гранитов. При перекристаллизации потенциальная энергия (аккумулированная солнечная) переходит в кинетическую тепловую, которая выделяется из кристаллического гранита и поглощается водно-силикатным раствором базальтового состава, находящимся в порах между кристаллами гранита.

На заключительное звено круговорота приходится удаление нагретого базальтового раствора на поверхность литосферы, где люди называют его лавой. Вулканизм – заключительное звено круговорота энергии и вещества в литосфере, суть которого в удалении нагретого базальтового раствора, образовавшегося при перекристаллизации глины в гранит.

Образующаяся при перекристаллизации глины тепловая энергия, поднимаясь на поверхность литосферы, создает для человека иллюзию поступления глубинной (эндогенной) энергии. На самом деле, это освобожденная солнечная энергия, преобразованная в тепловую. Как только тепловая энергия возникает при перекристаллизации, она сразу же удаляет вверх, поэтому на глубине нет эндогенной энергии (эндогенных процессов).

Таким образом, представление об экзогенных и эндогенных процессах представляет собой симулякр.

Ноотик – круговорот энергии и вещества в литосфере, вызванный поступлением солнечной энергии и наличием гравитационного поля.

Представление об экзогенных и эндогенных процессах в геологии является результатом восприятия мира каменной оболочки земного шара таким, каким его видит (хочет видеть) человек. Это и определило дедуктивный и фрагментарный способ мышления геологов.

Но, мир природы не создан человеком, и какой он, неизвестно. Для познания его необходимо применять индуктивный и системный способ мышления, что и реализовано в модели круговорота энергии и вещества в литосфере, как системе геологических процессов.

 

 

№4 Подземные воды. Их классификация.