4. Борьба с грунтовыми водами, виды дренажей.

При разработке котлованов и при подтоплении городских территорий применяют:

А. Открытый водоотлив,

Б. Горизонтальный дренаж в виде горизонтальных открытых и закрытых канав (траншей) глубиной до 5-6 м. Могут быть также дренажные прорези глубиной до 10-15 м и более, пройденные вдоль или поперек склона, заполненные дренажным материалом и вскрывающие водоносный слой. В дренажный материал помещают перфорированные трубы.

В. Подземные водосборные галереи чаще используют для осушения оползневых склонов.

Г. Вертикальный дренаж включает:

а) Водопонизительные скважины, вокруг которых при откачке воды образуются депрессионные воронки;

б) Иглофильтры, из которых откачивают воду насосами или применяют электроосмос. Их располагают рядами по периметру котлована;

в) Поглощающие скважины-колодцы. Может быть их засорение грязной фильтрующей водой.

Виды дренажей зависят от решаемых задач:

1. При близком расположении грунтовых вод применяют горизонтальный систематический дренаж, включающий дрены, дренажный коллектор и смотровой колодец;

2. Систематический дренаж вертикального типа, в котором вместо дрен применяют вертикальные поглощающие скважины, спускающие воду вниз в поглощающий слой;

3. Головной дренаж – горизонтальная дрена, перехватывающая грунтовые воды выше по течению грунтовых вод;

4. Береговые дренажи у водохранилищ и рек, аналогичны береговым головным дренажам для перехвата грунтовых вод, идущих от реки или водохранилища;

5. Кольцевой дренаж для защиты отдельных зданий и небольших участков;

6. Пластовый дренаж для защиты отдельных зданий;

7. Вентиляционный дренаж в грунтах – под фундаментами зданий укладывают дырчатые трубы, через которые постоянно движется воздух. В трубы можно поместить сухой хлористый кальций (предложил И.М.Литвинов для осушения лессовых грунтов).

5. Инженерно-геологические процессы, связанные с грунтовыми водами (плывуны, карст, суффозия, оползни).

Плывуны. Способность песков в водонасыщенном состоянии разжижаться, оплывать, засасывать в себя тяжелые предметы известна строителям очень давно (при вскрытии котлованов, бурении скважин и др. работах). Плывун – это не тип грунта, а его состояние. Выделяют два вида плывунов:

- Ложные, пассивные, «псевдоплывуны». Их плывунность вызвана гидравлическим градиентом, взвешивающим действием воды при фильтрации. Ложными плывунами может быть гравий и галечник при восходящем движении подземных вод. Но они легко отдают воду и становятся нормальными грунтами при устранении градиента воды. Псевдоплывун характеризует простой опыт. Пятак, положенный на песок, при фильтрации воды снизу тонет при критическом значении гидравлического градиента I_кр = (ρ_s – 1)(1-n) где ρ_s – плотность частиц грунта (≈2,7 г/см3), n – пористость в д.е.

- Истинные плывуны – это определенный тип грунтов – пылеватые пески и супеси, в которых кварцевые частицы окружены глинистой оболочкой. В замоченном состоянии они плохо отдают воду и не осушаются обычными способами (дренажом). Их коэффициент фильтрации мал (К_ф = доли м/сутки). Истинные плывуны обладают тиксотропией, т.е. разжижением при механическом воздействии и восстановлением прочности после прекращения воздействия.

Методы борьбы с плывунами:1) Шпунты; 2) Замораживание 9временная мера); 3) Иглофильтры; 4) Электроосмос и электрохимическое закрепление; 5) Силикатизация; 6) Различные конструктивные мероприятия (например, опускные колодцы)

Карст – это явление растворения некоторых горных пород (известняков- 14, мг/л, магнезита – 56 мг/л, гипса – 2 г/л, галита – поваренной соли). Карстовые пещеры известны в Абхазии, на Урале, в Карачаево-Черкесии, Мамонтова пещера в США длиной 250 км и высотой 30 м). Древний карст опасен провалами для всех видов строительства, особенно для гидротехнического строительства. Его изучают бурением и электроразведкой.

Борьба с карстом: 1) водоотвод поверхностных вод и дренажи; 2) нагнетание в карстовые полости цементных растворов и горячего битума.

Суффозия – (лат. – подкапывание): 1) химическая (карст), или растворение и вынос солей из горных пород и 2) механическая - вынос частиц грунта фильтрующейся водой с образованием подземных каналов, промоин и воронок.

Оползни – смещение горных пород на склонах по ясно выраженной поверхности скольжения под действием силы тяжести при участии поверхностных и подземных вод. Признаки оползневых процессов: 1) бугристая поверхность, 2) трещины отрыва в верхней части, 3) валы выдавливания в нижней части, 4) террасовидные уступы, 5) заболоченность склонов, 6) пьяный лес. В оползне выделяют следующие элементы (рис. 7.22): 1) оползневое тело, 2) поверхность скольжения, которая может быть цилиндрической, волнистой, плоской, 3) бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от коренного массива пород, 4) террасовидные уступы или оползневые террасы, 5) вал выпучивания, разбитый трещинами, 6) подошва оползня – место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может быть выше, ниже или на уровне поверхности склона.

Факторы (причины и условия) образования оползней: 1) высота, крутизна и форма склона, 2) геологическое строение, свойства грунтов, 3) гидрогеологические условия (гидродинамическое давление).

Устойчивость оползневого склона определяется соотношением сил, стремящихся столкнуть массу пород вниз по склону, и сил, которые сопротивляются этому процессу. Степень устойчивости определятся коэффициентом устойчивости К_уст, который может быть меньше 1,0, равен 1,0 и более 1,0.

Классификация оползней: 1) собственно оползни – смещение земляных масс по поверхности скольжения глубиной многие метры, 2) сплывы – небольшие смещения переувлажненного грунта толщиной до 1 м; 2) оползни-обвалы – смещение по типу скольжения и обвала, типичны для крутых склонов.

Противооползневые мероприятия: 1) водозащитные – нагорные канавы, дренажные прорези, вертикальные дрены, штольни для осушения, планировка местности; 2) подпорные стенки, глубокие фундаменты, сваи, электрохимическое закрепление, 3) контрбанкеты, 4) съем (удаление) оползневых масс, 5) сохранение растительности.