close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Подтопление как один из основных факторов проявления плывунных свойств у песчаных грунтов.

код для вставкиСкачать
Vesnik_MGSU_4_7_new1.qxd
29.11.2007
14:03
Page 103
4/2007
???????
????
ГЕОЭКОЛОГИЯ
ПОДТОПЛЕНИЕ КАК ОДИН ИЗ ОСНОВНЫХ
ФАКТОРОВ ПРОЯВЛЕНИЯ ПЛЫВУННЫХ СВОЙСТВ
У ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ.
Лебедева М. Д.
(МГСУ)
Развитие крупных городов, интенсивное строительство, освоение подземного пространства городов неизбежно сопровождаются изменениями естественного режима поверхностных и подземных вод.
Увеличение грунтовых вод на городской территории примерно в 2-3 раза превышает
аналогичный естественный процесс за его пределами. Среди причин такого положения
можно отметить: - трансформацию гидрографической сети города; наличие утечек из водонесущих коммуникаций, создание экранов на пути естественного подземного стока,
уплотнение грунтов под действием нагрузки от зданий и сооружений, накопление в котлованах и траншеях стока атмосферных осадков, застройка территорий и уменьшение естественного испарения, изменение температурного режима грунтов и усиление внутригрунтовой конденсации влаги и т.д.
Питание грунтовых вод в Москве только на 30% определяется атмосферными осадками, остальные 70% формируются утечками из водонесущих коммуникаций, общая протяженность которых составляет выше 20 тысяч километров. В настоящее время возникает
подтопление городской территории - в постоянно подтопленном состоянии находятся 30%
городской территории, в периодическом подтоплении - 37%. В столице сейчас насчитывается 36 участков постоянного затопления при интенсивных атмосферных осадках.
Подтопление прежде всего приводит к ухудшению инженерно-геологических условий строительства.
Установлено, что застройка территорий различной интенсивности ведет к изменению уровней подземных вод, влажностного режима грунтов и изменению несущей способности грунтов.
Влияние подтопления на состояние, структуру и свойства грунтов изучено достаточно полно. Подъем уровней грунтовых вод и (или) увеличение влажности грунтов ведет к
возникновению и активизации опасных геологических процессов, изменению показателей
физико-механических, прочностных и деформационных свойств грунтов, изменению химического состава и повышению агрессивности грунтов, затоплению подземных сооружений и коммуникаций, ускорению миграции загрязнителей, загрязнению дренажных вод.
Особенно сильно влияние влажностного режима сказывается на свойствах и структуре тонко-дисперсных грунтов, поскольку они подвержены разжижению при гидродинамических нагрузках.
Согласно определению, данному Кожобаевым К.А: «под разжижением грунта понимается его переход из твердообразного в жидкообразное (текучее) состояние с потерей
несущей способности под влиянием механических воздействий. В понятие ?механические? включаются и газогидродинамические воздействия, а жидкообразное состояние характеризуется отсутствием предела текучести за практически значимое время и вязким
характером деформирования».
В разжиженное состояние песчаный грунт может перейти следующим образом. При
полном водонасыщении грунта из-за взвешивающего действия воды вес частиц и величина эффективного напряжения на контакта частиц уменьшаются более чем на 50%. Это
приводит к уменьшению коэффициентов трения и облегчению взаимного сдвига частиц.
Частицы, находившиеся в неустойчивом состоянии, скатываются и стремятся занять более низкое и устойчивое положении, вызывая нарушение исходной структуры. Частицы,
103
Vesnik_MGSU_4_7_new1.qxd
???????
????
29.11.2007
14:03
Page 104
4/2007
потерявшие на определенное время контакт друг с другом, оказываются взвешенными в
воде, увеличивают поровое давление и тем самым способствуют пароходу грунта в жидкое состояние.
Основной причиной проявления у пород плывунных свойств является гидродинамическое давление поровой воды, которое создается в результате перепада (градиента) давления грунтовых вод. В связи с обычно малой водопроницаемостью и большой пористостью плывунных пород гидравлический градиент вызывает фильтрационное давление на
частицы породы, обуславливая их движение по направлению градиента.
Также подтопление способствует развитию суффозионных процессов ? выносу мелких минеральных частиц, в том числе за счет их растворимости. А это в свою очередь
способствует развитию плывунных свойств у песков. Такие факторы, как высокая пористость (43 - 45%) и механический состав двух преобладающих в породе фракций, резко
различающихся по величине диаметра частиц (1>20) облегчает возможность суффозии
при малом содержании наиболее мелкой из этих фракций (2 - 4%) или при большем содержании мелких фракций иного диаметра, но при гидрофильности их составляющих.
По данным инженерно-геологических изысканий на 3-х строительных объектах в
2000-2004гг. на территории Москвы и Московской области (г.Москва, ул. Волхонка, д.6,
г. Москва, Проспект Мира, вл.211 КЦ ?Ростокино?, г.Москва, ТОК на площади Курского
вокзала, Левобережная пойма р.Москвы у деревни Захаркого в Красногорском районе
Московской области), было установлено, что в условиях повышенной увлажненности
тонкозернистые пески водно-озерно-ледникового происхождения проявляют плывунные
свойства. Также установлено, что данные объекты находятся в зоне подтопления.
Результаты исследований грунтовых вод по данным объектам свидетельствуют о повышенной минерализации, что свидетельствует о техногенном загрязнении. Атмосферные осадки, пополняющие подземные воды, проходя через загазованную и задымленную
атмосферу над территорией г. Москвы, значительно изменяют свой состав еще в пределах атмосферы. Дальнейшая метаморфизация атмосферных осадков происходит на поверхности земли в процессе растворения дождевыми и талыми водами солей из твердых
отходов и сырья производства. Значительные изменения состава подземных вод обусловлены попаданием в водоносный горизонт промышленных сточных вод. По изменению
химического состава грунтовых вод при подтоплении территории можно установить источник подтопления. Основными химическими компонентами грунтовых вод на территории исследованных объектов, явились ионы хлора, нитраты и нитриты. Повышенное
количество этих ионов характерно для территорий, где расположены промышленные
предприятия, а также транспортные объекты.
Как известно интенсивность проявления плывунных свойств у песчаных пород зависит от гранулометрического, химического и минерального составов грунтов, напряженного состояния грунтов, а также от химического состава и температуры техногенных вод,
формирующихся на данных территориях.
Как показали лабораторные испытания, данные грунты имеют весьма неустойчивую
структуру и характеризуются весьма неоднородным составом с преобладанием фракции
0,25-0,1мм. Коэффициент пористости исследуемых песков в среднем составляет 0,56 ?
0,58. Все это способствует разжижению этих пород в результате их водонасыщения. Обводнение этих грунтов приводит к существенному изменению их консистенции, снижению прочности и ухудшению деформационных свойств.
При проектировании инженерных сооружений на потенциально подтопляемых территориях необходимо иметь прогнозные данные о неблагоприятных изменениях физикомеханических свойств грунтов в условиях их подтопления. С целью выяснения изменения прочностных и деформационных свойств тонко-дисперсных песчаных грунтов при
насыщении водой проведены многочисленные исследования многими учеными (А. Ф.
Лебедев, И.М. Горькова, Н.Н. Маслов и др.). Результаты этих исследований свидетельствуют о значительном снижении модуля общей деформации песчаных грунтов.
Таким образом, в условиях подтопления создается серьезная опасность ухудшения
104
Vesnik_MGSU_4_7_new1.qxd
29.11.2007
14:03
Page 105
4/2007
???????
????
прочностных свойств песчаных грунтов, что может привести к осадке фундаментов сооружений и обрушению конструкций. Особенно это актуально для территории мегаполисов, таких как Москва, поскольку строительство в условиях плотной городской застройки и неблагоприятных инженерно-геологических условиях, усугубленных техногенными
факторами приводят к серьезным геоэкологическим последствиям.
а
б
в
Рис. 1. Инженерно-геологические разрезы. Объекты:
а) г.Москва, ТОК на площади Курского вокзала.
б) г. Москва, ул.. Волчонка, д.6; в) г. Москва, Проспект Мира, вл.211.
Список литературы:
1. О.В. Тюменцева. Геоэкологическая проблема г. Омска в связи с подтоплением
территории. Омск, СибАДИ, 2003г.
2. Н.П. Куранов, А.Ж. Муфтахов, А.П. Шевчик, И.М. Бывальцев. Гидрогеология.
Инженерная геология. Монография. Москва, 1991г.
3. Сологаев В.И. Прогнозы и моделирование подтопления и дренирования в городском строительстве: автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн.
Наук, Москва, 2003г.
4. Кожобаев К.А. Тиксотропия, дилатансия и разжижение дисперсных грунтов: монография. - Бишкек : Илим, 1991.
105
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
309 Кб
Теги
один, грунтов, основные, плывунных, свойства, факторов, подтопления, проявления, песчаных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа