Искусственное уплотнение и закрепление грунтов на склоне предусматривает проведение различных инъекций (цементация, спликатизация, битумизация, глинизация), замораживание грунтов, уплотненно электроосмосом.
Обеспечение устойчивости возводимых сооружений в зоне действий оползня преследует цель повышения безопасности и включает мероприятия;
•по удалению неустойчивого массива на всю его мощность (до коренных неоползнеопасных пород);
•закладку глубоких фундаментов, опирающихся, на устойчивые породы;
•устройство фундаментов из буронабивных свай;
•использование каркасных конструкций;
•армирование крутых откосов геосинтетическими сетками и каркасами;
• применение железобетонных поясов;
- • устройство деформационных швов.
Задание 8
Охарактеризовать методы инженерно–геологических и гидрогеологических исследований.
Определение направления, скорости и глубины залегания подземных вод
По условиям залегания различают воды в поверхностных слоях воды глубокие, или межпластовые, т. е. заключенные в водопроницаемом слое между водоупорными слоями. Подземные воды, кроме того, разделяются на пластовые, т. е. насыщающие определенный водопроницаемый слой, и трещинные воды, т. е. движущиеся по трещинам, пересекающим ряд пластов, или в пустотах, пещерах, подземных ходах (карстовые воды).
В рыхлых проницаемых породах подземные воды скопляются на некоторой глубине и образуют здесь насыщенный водой слой, верхняя поверхность которого называется зеркалом, или скатертью грунтовых вод. Так как толща рыхлых пород по большей части бывает ограничена, то залегание грунтовых вод определяется положением первого от поверхности непроницаемого слоя, над которым и скопляются грунтовые воды. Вообще говоря, обычно наклон поверхности грунтовых вод (зеркала) совпадает с наклоном водонепроницаемого слоя. Однако могут быть случаи, когда усиленный приток воды сверху создает наклон поверхности грунтовых вод независимо от наклона водонепроницаемого слоя.
Рельеф поверхности страны также оказывает некоторое влияние на залегание грунтовых вод; в случае волнистости поверхности поверхность грунтовых вод также не горизонтальна, а следует за изгибами рельефа, лишь несколько их сглаживая. Особенно хорошо это выражено в дюпах. Такое залегание грунтовых вод обусловливается тем, что понижения рельефа дренируют грунтовые воды, тогда как в повышенных участках вода поднимается в силу волосности, действующей в направлении, обратном силе тяжести.
Положение горизонта грунтовых вод находится также в соответствии с уровнем поверхностных вод - рек, озер и морей.
Рассматривая соотношение между реками, протекающими в проницаемых рыхлых породах, и грунтовыми водами, можно убедиться в существовании тесной связи между уровнем реки и уровнем грунтовых вод. При нормальных условиях, т. е. при среднем стоянии воды в реке, поверхность грунтовых вод, начиная от реки, постепенно повышается к краям долины в поперечном к реке направлении, и грунтовые воды имеют сток от краев долины к реке.
Но это соотношение изменяется, как только вода в реке начнет прибывать. В случае быстрого подъема воды в реке грунтовые воды же не будут в состоянии вливаться в реку, уровень которой стоит теперь выше прилегающей грунтовой воды, и процесс, описанный выше, сменится обратным, т. е. речная вода или сама начнет переходить в грунтовую или будет задерживать ее сток. В результате начнется поднятие грунтовой воды сначала вдоль реки, а затем в поперечном направлении от реки пойдет волна грунтовой воды, которая в ближайших к реке областях обнаружится через несколько часов, а в более отдаленных - лишь через несколько дней или даже недель. Надвигание этой волны может продолжаться еще и тогда, когда сама река уже начала спадать. В общем грунтовые воды можно рассматривать как мощный регулятор рек, задерживающий большие количества влаги во влажное время года и отдающий ее постепенно в сухое время. На берегу моря грунтовые воды испытывают подпор во время приливов, и их горизонт в это время повышается. Впрочем, это влияние распространяется на небольшое расстояние от берега. До сих пор мы рассматривали подземные воды, залегающие на первом от поверхности непроницаемом слое, но водоносный горизонт может быть также заключен между двумя слоями водонепроницаемых пород и в этом случае совершенно бывает насыщен водой.
Заключающаяся в нем вода находится под напором и называется напорной, или артезианской.
Высота стояния и колебания грунтовых вод, как обычно принималось после исследований Сойки, определяется, главным образом, количеством осадков и дефицитом влажности воздуха, т. е. количеством водяных паров, которое может быть еще поглощено воздухом при данной его влажности и данной температуре.
В зависимости от того, какой из этих факторов, т. е. количество осадков или дефицит влажности, перевешивает, колебания уровня грунтовых вод следуют то первому, то второму фактору.
1. При большом количестве осадков и малом дефиците влажности годичные колебания уровня грунтовых вод определяются годичным ходом атмосферных осадков, как это, например, наблюдается в Мюнхене, климат которого характеризуется сравнительно большим количеством осадков (800 мм), умеренной годовой температурой (7°,3 ) и относительно малым дефицитом влажности.
2. При малом количестве осадков и высоком дефиците влажности годичные колебания уровня грунтовых вод следуют колебаниям дефицита влажности. Примером для этого типа может служить Берлин со средним годовым количеством осадков в 594 мм, с средней годовой температурой в 9° и с недостатком насыщения в 3 мм.
Кроме влияния этих двух факторов, уже давно было также констатировано влияние на уровень грунтовых вод атмосферного давления. Новейшие изыскания показали, однако, что дело обстоит сложнее.
В 1892 г. появилась работа Кинга, который с помощью специально сконструированных им для изучения подземной гидрологии самопишущих приборов показал, что поверхность подземного океана находится в таком же непрерывном движении, как и поверхность открытого моря, и колебания ее совпадают не только с колебаниями осадков и барометра, но также с фазами вегетации и действием механических агентов (сотрясений).
В питании грунтовых вод имеют большое значение геологические условия, рельеф местности и растительный покров.
В зависимости от степени проницаемости пород и условий рельефа возможны различные случаи:
1. В водоупорных породах вода стекает по поверхности в понижения рельефа и образует временные или постоянные озера в холодном климате с избыточным увлажнением, а в умеренном или сухом климате воды будут в меньшей или большей мере теряться через испарение. Грунтовые воды в этих условиях пе будут получать пополнения от атмосферных осадков.
2. В породах средней проницаемости атмосферные осадки, выпадая па повышенные части рельефа и на склоны, частично стекают в понижения и частично впитываются вглубь. Питание грунтовых вод происходит, главным образом, за счет пониженных участков.
3. В породах легко проницаемых, как, например, в крупнозернистых песках, атмосферные воды поглощаются не только в понижениях, но и (в меньшей степени) также на повышениях рельефа и на склонах.
Питание грунтовых вод повсеместное, хотя и неравномерное.
Влияние рельефа, по наблюдениям Измаильского, выражается также в том, что овраги и балки дренируют местность. «Чем ближе к устью балки, тем глубже лежит верхний уровень грунтовой воды и тем беднее колодец водой. Наоборот, чем дальше вглубь степи, т. е. ближе к верховьям балок, тем грунтовые воды лежат ближе от поверхности почвы и колодцы обильнее водой», т. е. нижние части балок оказывают дренирующее влияние, прорезая водоносный горизонт. В степных блюдцах влажность почвы больше, чем на ровных местах, и, по Измаильскому, воронки являются как бы регуляторами грунтовой воды.
В настоящее время можно считать установленным, что колебания уровня грунтовых вод могут быть более длительные (с большим периодом и амплитудой) и кратковременные (с малым периодом и амплитудой). Первые связаны с атмосферными осадками, разливом рек, подпором воды в водоемах, а также с дефицитом влажности воздуха. Вторые зависят от колебаний барометрического давления, температуры воздуха и некоторых случайных причин, например от кратковременных колебаний соседнего водоема. Не покрытые растительностью пространства также облегчают сток и уменьшают инфильтрацию. Обработанные поля с разрыхленной почвой или покрытые посевами, а также луга способствуют просачиванию воды в глубину.
Влияние лесов на обилие и залегание грунтовых вод довольно сложно. Во-первых, не все количество выпавших над лесом осадков достигает почвы - часть испаряется непосредственно с листьев; так, например, в буковом лесу лишь 61% осадков достигает почвы, в дубовом 68%, в хвойном 31%. Во-вторых, лесная подстилка не дает стекать воде и, на первый взгляд, благоприятна инфильтрации, но, с другой стороны (в случае болотистой, поросшей мхом почвы), она, задерживая влагу, расходует ее испарением. Наконец, и сами деревья потребляют массу влаги на свое развитие и расходуют ее путем испарения. Количество осадков в лесу, достигающих почвы, зависит также от интенсивности и продолжительности дождей. Опыты Вольни, Отоцкого, Анри показали, что грунтовые воды стоят в лесу шире, чем в безлесных окрестностях. Так, по опытам Отоцкого, как в северной полосе Европейской части СССР, так и средней и южной оказалось, что грунтовые воды здесь залегают глубже по сравнению с соседними безлесными участками. Но в этих наблюдениях отсутствуют данные о геологическом строении и мало освещен рельеф местности. Из наблюдений Отоцкого над положением уровня грунтовых вод в различных районах Европейской части СССР оказывается, что на севере (в тундре) слой подземных вод совпадает со слоем поверхностных вод; в северной лесной половине он лежит неглубоко, тогда как в степных губерниях глубина залегания грунтовых вод достигает 30 м.