Просадочность

Содержание Введение. 1. Инженерно-геологические процессы при антропогенном воздействии на лёссовые массивы. 2. Характеристики просадочных грунтов.
2.1 Типы просадочности. 3. Цикличность и просадочность лессовых толщ Северного Кавказа. 4. Общая инженерно – геологическая характеристика Ростовской области. 4.1 Меры борьбы с просадочностью в г.Ростов-на-Дону. Заключение. Список использованной литературы. Введение Проблема лёссовых пород, или лёссов, уже более ста лет обсуждается геологами, почвоведами, геогра­фами, археологами, строителями, мелиораторами. Этот интерес обусловлен широким распространени­ем лёссовых пород, неясностью их происхождения и такими неблагоприятными в строительном и гидро­мелиоративном отношении особенностями, как интенсивное размокание в воде и высокая просадочность (способность породы к сильному уплот­нению при промачивании ее водой под действием собственного веса или внешней нагрузки). Кроме того, благодаря специфическим свойствам и нали­чию больших запасов питательных веществ, лёссо­вые породы являются хорошим субстратом для раз­вития черноземов и сероземов, то есть почв, отличающихся высоким плодородием. В настоящее время к лёссам относится однород­ная, неслоистая, сильно пылеватая (содержание фракций 0,005 – 0,05 мм более 50%), пористая (по­ристость более 42%), часто имеющая макропоры маловлажная порода, проявляющая просадку при замачивании (“Лёссовые породы СССР”, 1986). Лёсс подразделяется на просадочный, при природ­ном давлении, и проявляющий просадочность при дополнительных нагрузках. Лёссовые породы, для которых не характерны перечисленные признаки, следует отнести к лёссовидным. В дан­ной курсовой работе автор попытался рассмотреть проблему лёссов в основном с инженерно-геологических по­зиций, упор делается на объяснение читателям при­роды одного из основных специфических свойств лёссов – их просадочности на примере Северо Кавказского региона и в частности г. Ростов-на-Дону. 1.Инженерно-геологические процессы при антропогенном воздействии на лёссовые массивы. Просадочность это важнейший вид процессов, который является главной особенностью лессовых массивов. Первые описания просадок лессов сделаны в начале XX века Штукенбергом. В конце 20-х и начале 30-х годов в связи с развертыванием широкого гидромелиоративного строительства обнаружились просадочные деформации магистральных каналов на Северном Кавказе и в Средней Азии. Примерно в это же время обнаружились просадки сооружений, вызванных увлажнением лессовых оснований. Просадочные явления делятся на три группы: 1) собственно просадки (естественные) - деформации поверхности лессовых массивов при увлажнении под действием собственной массы грунтовой толщи; 2) дополнительные осадки сооружений, вызываемые замачиванием лессовых оснований в условиях напряженного состояния массива под сооружениями; 3) просадки на каналах, полях орошения, различных водоемах. В последнем случае происходит: интенсивное увлажнение массива под воздействием собственной массы и столба воды. В результате просадок на поверхности лессовых массивов образуются своеобразные микро- и мезорельефные формы: а) степные блюдца, б) долы и поды. Степные блюдца (западины) чаще всего округлой формы. Среди них различаются: малые (диаметром 3-30м, при глубине 0,5-1,5м), крупные (диаметром более 30м, при глубине 1,5-5м). Долы и поды достигают длины от 80 до 400м и более. Они нередко представляют собой 2-5 слившихся блюдец. Весьма своеобразные просадочные деформации возникают в лессовых массивах вокруг водоемов и вдоль каналов к таким просадкам относится образование террасовидных ступенчатых депрессий вдоль каналов и вокруг водохранилищ, возникновение на дневной поверхности трещин, ширина которых колеблется от 1 до 20см и более. В районах развития лессовых пород построено более 80% от общего числа оросительных систем. Их кажущаяся однородность нарушается неравномерным распределением по разрезу погребенных почв, изменением содержания и состава солей, характера пористости. Все это обусловливает величины просадочных и послепросадочных (в основном суффозионных) деформаций, водонепроницаемости, определяющей способность пород к переносу ингредиентов загрязнения, размываемости и т.д. Свойства лессовых пород определяют весьма частую и значительную дефектность и аварийность гидромелиоративных сооружений. По данным исследователей за первые пять лет на орошаемой площади около 3 млн.га, за первые пять лет эксплуатации на сдабопросадочных породах разрушено до 3% сооружений, требуют ремонта более 20%, капитального ремонта требуют более 4%. На средне- и сильнопросадочных породах разрушено более 10% сооружений, требуют капитального ремонта более 35% сооружений. В процессе эксплуатации гидромелиоративных сооружений наиболее значительные просадочные явления наблюдались в тех районах, где грунтовые воды залегали достаточно глубоко (более 8-10м). Величины просадок могут колебаться от 0,5м до 2м и более. Вдоль каналов наблюдается образование воронок и трещин. Просадочные деформации могут захватывать даже глубокозалегающие горизонты (до глубины 25м и более). Интенсивное орошение межканальных поверхностей лессовых массивов приводит к таким явлениям как повышение уровня канолов за счет общего проседания межканальных территорий. Превышение поверхности каналов над дном межканальных «чаш» может достигать 4-6м. Значительную роль в образовании шросадочных явлений при эксплуатации постоянных и периодических каналов для орошения в южных регионах приобретает наличие крупных мегапор образованных роющими животными и насекомыми. Испещренные многочисленными ходами термитов грунты на значительной площади имели пористость превышающую 80%. Просадки на таких лессовых породах при обводнении измерялись несколькими метрами, что зачастую приводило к серьезным авариям на гидротехнических сооружениях. На территориях где такие животные и насекомые отсутствовали величина просадки могла достигать 0,5-1м. Поэтому строительство каналов обычно осуществляется в два этапа: 1) подготовка участка канала протяженностью 100Х200м и его замачивание; 2) после просадки окончательное проектное строительство канала и сооружений. Лессовый псевдокарст и плывуны В определенных условиях в лессовых массивах могут развиваться суффозионные процессы. Особенно предрасположены к ним лессы, имеющие зернисто-пленчатую структуру и обладающие высокой активной пористостью. В случае если в лессах имеются депрессии с крутыми обрывистыми берегами (овражно-балочные системы, террасовые уступы речных долин, карьеры, глубоко врезанные каналы и др.), то возможно развитие лессового суффозионного псевдокарста. Для этого необходимо, чтобы в лессовом массиве имелись исходные «водоводы», в которых возможно турбулентное движение потока. К ним относятся пустоты в лессовых толщах, 'образовавшиеся при вытаивании пластов и жил льда, кротовины и крупные пустоты от корней растений, просадочные трещины образовавшиеся вдоль каналов и водохранилищ, трещины оседания и оползневые у краевых частей уступов и берегов водохранилищ, искусственные выемки в краевых частях лессовых массивов (канавы, траншеи, шурфы, редко действующие каналы и т.д.).
Лессовый карст зарегистрирован во многих лессовых областях: на Северном Кавказе, в Средней Азии, на Украине и в некоторых других районах. Псевдокарстовая зона обычно располагается вдоль депрессий на расстоянии от 20 до 50м. Наибольшая зарегистрированная ширина этой зоны - 160м. Все разнообразие форм лессового псевдокарста можно разделить на три группы: поверхностные, глубинные и скрытые.
К поверхностным формам относится различные воронки и прогибы Воронки обычно имеют округлую форму. Их диаметр редко превышает 3-5м при глубине 2-4м. Нередко они располагаются по хорошо фиксируемым линиям. Иногда отмечаются случаи формирования вдоль них карстово-эрозионных оврагов. По происхождению воронки могут быть суффозионно-эрозионными и провальными. Последние образуются при провалах поверхности над глубинными пеевдокарстовыми формами. Иногда могут встречаться более крупные замкнутые депрессии, образующиеся в результате прогиба поверхности над глубинными формами псевдокарста. Глубинные формы - карстовый -грубы, колодцы и шахты отличаются своими размерами (от долей метра до 1-2м). К этому типу относятся также поноры, берущие начало в донных частях воронок, гидромелиоративных каналов, подземные трубы и каналы. Вдоль этих подземных форм развиваются пещеры. Они могут встречаться как внутри лессовых массивов, так и на краевых уступах рельефа (обрывах, откосах искусственных выемок и т.д.). Высота пещер колеблется от 0,5 до 4м, протяженность их невелика и не превосходит 3-бм. Исследования лессового псевдокарста на Северном Кавказе показали, что он формируется в лессовых породах, обладающих зернисто-пленчатой структурой, высокой активной пористостью (более15-18%) и естественной влажностью менее 15%. В лессовых породах с агрегативной структурой псевдокарстовые процессы обычно не развиваются. Особенно интенсивно идет развитие псевдокарста в тех случаях, когда лессовая толща подстилается хорошо фильтрующимися породами (крупнозернистыми песками, галечниками, песчано-гравийными породами). Такое строение лессовых массивов особенно характерно для Средней Азии. Установлена зависимость формы псевдокарста от глубины базиса эрозии. Если она значительна, то могут образовываться колодцы и шахты. В Киргизии в районе Южного Большого Чуйского канала карст распространен в лессовых пролювиальных конусах и массивах лесса вдоль канала. Встречаются все основные карстовые проявления. Высота пещер в этом районе достигает 2-Зм. Они имеют неправильные очертания и обычно вытянуты вдоль вертикальной оси. Развиты многочисленные скрытые подземные полости и трубы, выходящие в бортах эрозионных врезов. Глубина развития псевдокарста колеблется от 0,5 до 20м. При вскрытии строительных котлованов в районе г.Красноярска обнаружены в лессовых толщах закрытые псевдокарстовые формы на глубинах от 1 до 9м. Размеры этих полостей колебались от нескольких сантиметров до 1м и более. Предполагается, что их образование связано с вытаиванием различных по форме ледяных тел. Одним из достаточно серьезных факторов влияющих на активное развитие суффозионных процессов является постоянное и значительное просачивание воды и водных растворов различных соединений (удобрения, пестициды) из ирригационных каналов в зонах развития благоприятных для этого процесса циклически построенных толщ лессов. В особенности, когда в разрезе залегают несколько горизонтов крупнозернистых песков или галечников. Как указывалось выше, такие разрезы лессовых массивов характерны для южных предгорньх районов развития лессов. На этих же территориях, в основном, расположены старые, глубоко врезанные ирригационные каналы. Их днище порой расположено ниже основной поверхности лессовых массивов на 10-15м, что еще более усиливает суффозионные процессы. Суффозия - очень сложный процесс, который до настоящего времени остается недостаточно изученным. Обычно его развитие предполагается в лессах со значительным содержанием легкорастворимых в воде солей и минералов. В то же время отмечены многочисленные случаи когда суффозионные и просадочные явления интенсивно развивались в лессовых породах с весьма незначительным содержанием таких солей и минералов. Следовательно, необходимо привлекать другие механизмы для объяснения таких явлений. Наиболее вероятен или в значительной мере доминирует механизм разрушения глобулярной структуры лессов и вынос мелких частиц водным потоком. Постоянная или периодическая утечка воды из каналов насыщает грунт водой уменьшая его прочностные свойства и активизирует развитие псевдокарста, который в свою очередь может спровоцировать активизацию таких процессов как обвалы и оползни. Описан случай, когда строительство траншеи и автодороги вдоль бровки берега водохранилища на лессовых грунтах; спровоцировало образование оползня объемом 1,3млн.м. 2. Характеристики просадочных грунтов Просадочные грунты широко распространены в Южной и Северной Америке, Новой Зеландии, Северной Африке, Средней Азии, в Европе и Азии. На Украине они занимают свыше 70 % территории. На Северном Кавказе и Закавказье просадочные грунты встречаются в районах земледелия, промышленного и гражданского строительства. Распространены они на территории ЦЧР. Характерными внешними признаками лессовых и лессовидных пород являются : видимая невооруженным глазом пористость, обусловленная наличием тонких, более или менее вертикальных канальцев; способностью держаться вертикальными обрывами значительной высоты; быстрая размокаемость в воде; отсутствие мелкой слоистости; светлая окраска в сухом состоянии; наличие ходов мелких животных (кротовин); большие неравномерные деформации (просадки) при увлажнении под действием веса здания или только от действия собственного веса; существенное изменение физико-механических свойств под влиянием влаги и напряженного состояния. Отличается высокая изменчивость основных характеристик просадочности : относительной просадочности εsl и начального просадочного давления рsl. Среднее квадратичное отклонение просадки от собственного веса (1.1) где σεsl – среднее квадратичное отклонение εsl . Осреднение εsl и рsl выполняется двумя способами. Первый заключается в осреднении опытных значений в пределах выделенных на площадке ИГЭ. По второму способу по всем техническим скважинам вычисляется средняя зависимость εsl = f (n) для разных нагрузок, а также средняя зависимость psl = f (n) . Под действием нагрузки и замачивания наблюдаются вертикальные деформации провального характера, связанные с коренным нарушением структуры. Абсолютные величины просадок часто превышают предельно допустимые. Замачивание, как правило, не равномерно на площади. По этой причине возникают значительные неравномерные деформации. Замачивание грунта приводит к изменению напряженного состояния в массиве грунтов. Происходит это вследствие [34]: увеличения влажности при аварийном замачивании; уплотнения грунтов при ликвидации их просадочных свойств; устройства обратных засыпок котлованов (в двух последних случаях плотность грунта в сухом состоянии возрастает с 1,35 . 1,5 до 1,75 . 1,95 г/см3); применения фундаментов из
забивных, набивных и буронабивных свай; устройства фундаментов под технологическое оборудование; постоянной и временной нагрузки на полы, от веса зданий и сооружений (их необходимо учитывать не только в пределах активной и деформируемой зон, но и в пределах всей просадочной толщи, в том числе и при сжатии подстилающих ее грунтов); динамических воздействий от работающих внутри и вокруг зданий технологического оборудования, железнодорожного и автомобильного транспорта.
При устройстве планировочных насыпей вертикальные напряжения в просадочной толще возрастают. Срезы грунта, устройство подвалов, тоннелей приводит к разгрузке грунтовой толщи. Увеличение напряженного состояния приводит к дополнительным осадкам подстилающих просадочную толщу непросадочных грунтов. В случае подъема подземных грунтовых вод просадки грунтов происходят со значительным запаздыванием и водонасыщенный грунт сохраняет остаточную просадочность. При снижении быстро поднявшегося УПВ интенсивность прироста просадок возрастает. Для оценки технического состояния зданий, построенных на просадочных грунтах, часто используют критерий Е. С. Руденко, включающий пять степеней: I – наличие в стенах и фундаментах волосяных трещин, с раскрытием не более 3 мм; II – то же, с раcкрытием трещин до 10 мм, имеющих протяженность в пределах двух-трех этажей; III – то же, в большом количестве, с раскрытием 10 … 30 мм, в пределах двух и более этажей; IV – аварийное состояние здания с раскрытием сквозных трещин более 20 мм, с опасностью разрушения отдельных узлов конструкций; V – разрушение здания или его части. Причинами значительных деформаций зданий на свайных фундаментах в сложных инженерно-геологических условиях являются: неполная прорезка сваями просадочных грунтов, расположение концов свай в слабых грунтах (торфы, сапропели, илистые грунты), подъем свай в пучинистых грунтах, расположение концов свай в грунтах разной плотности и на крутопадающем рельефе, изменение гидрогеологических условий (подтопление), провоцированные подвижки больших масс грунта, многократное приложение значительных временных нагрузок, внецентренное приложениe временных нагрузок (разгрузка и загрузка силосных банок). В случаях, когда исключается замачивание просадочных грунтов сверху или вследствие подъема уровня грунтовых вод, а возможно лишь медленное повышение влажности, основания и фундаменты проектируют как на обычных непросадочных грунтах. При возможности и неизбежности замачивания нормальная эксплуатация здания и сооружения достигается применением одного из следующих принципов : • устранения просадочных свойств грунтов; • прорезки просадочных грунтов глубокими фундаментами; • комплекса мероприятий, включающих подготовку основания, водозащитные и конструктивные мероприятия. Устранение просадочных свойств достигается путем уплотнения и закрепления. Для уплотнения просадочных грунтов с I типом грунтовых условий по просадочности применяют: поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, вытрамбовывание котлованов, устройство грунтовых подушек. На площадках со II типом применяют: предварительное замачивание, в том числе, с глубинными взрывами, глубинное уплотнение пробивкой скважин (грунтовыми сваями) и др. Закрепляют просадочные грунты силикатизацией, обжигом. Прорезкой просадочных грунтов глубокими фундаментами обеспечивается передача нагрузки фундаментов на подстилающий грунт. Она выполняется свайными фундаментами из забивных и набивных свай, столбами из закрепленного грунта. Водозащитные мероприятия применяются, как правило, на площадках со вторым типом грунтовых условий по просадочности с целью снижения вероятности замачивания грунтов, исключения интенсивного замачивания на всю толщину, контроля за состоянием сетей. 2.1 Типы просадочности. При строительстве на просадочных грунтах фундаменты зданий дают дополнительные деформации при повышении влажности основания, причем эти деформации могут возникать не только от внешней нагрузки, но и от собственного веса грунта. Замачивание возможно как сверху, из внешних источников, так и снизу при подьеме уровня подземных вод, а также в результате постепенного накопления влаги в грунте. Просадочные грунты характеризуются: а) относительной просадочностью εsl – относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания где hp – высота образца обжатого без возможности бокового расширения давлением р, равным давлению от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента; hsl – высота того же образца после замачивания до полного водонасыщения при том же р; hg – высота того же образца обжатого давлением, равным давлению от собственного веса на рассматриваемой глубине; б) начальным просадочным давлением рsl – минимальным давлением, при котором начинают проявляться просадочные свойства грунтов при их полном водонасыщении, при лабораторных испытаниях оно соответствует εsl = 0,01; при полевых –резкому излому на графике р–s (пределу пропорциональности), когда осадка возрастает на следующей ступени нагружения не менее чем в полтора раза; в) начальной просадочной влажностью ωsl – минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов. Просадочные деформации по глубине могут характеризоваться наличием трех зон: 1) верхняя зона – просадка происходит от внешней нагрузки в пределах деформируемой зоны от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные давления равны начальному просадочному где σzg – напряжения от собственного веса, σzp – дополнительные напряжения; 2) нейтральная зона, в пределах которой просадка грунтов отсутствует; 3) нижняя зона просадки от точки, где суммарное давление σz = psl или σz минимально до нижней границы просадочной толщи. Грунтовые условия строительных площадок в зависимости от возможности проявления просадочных свойств делятся на два типа: I тип – в которых возможна в основном просадка от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса не превышает пяти сантиметров; II тип – кроме просадки от внешней нагрузки возможна и просадка от собственного веса и размер ее превышает пяти сантиметров. 3. Цикличность и просадочность лессовых толщ Северного Кавказа Лесс является одним из наиболее сложных геологических образований нашей планеты. Эта молодая, загадочная, красивая, нежная на ощупь, плодородная, широко распространенная, опасная и парадоксальная порода не оставляет равнодушным каждого, кто к ней прикоснулся. Великие сатирики также не обошли ее вниманием, причислив к пахотной земле. Их замечание особенно справедливо для юга России, где лесс является материнской породой, на которой сформировались наиболее плодородные почвы нашей
страны. Лессовые породы покрывают более 3,2% площади суши; они обнаружены на всех континентах, за исключением Антарктиды / 1 /. На территории стран СНГ лессовые грунты занимают около 15% площади, на них возводится 25% зданий и сооружений. В равнинной степной части
Северного Кавказа лессовые отложения распространены практически повсеместно (80 % площади). На них ведется массовое строительство городов и сельских населенных пунктов. Проектирование и возведение зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах с обеспечением их прочности и эксплуатационной надежности – одна из наиболее важных и сложных проблем современного строительства. С просадочными грунтами связаны массовые деформации зданий и сооружений юга России, в том числе аварийные деформации всех объектов Атоммаша в г.Волгодонске и нового военного городка в г.Буденновске. Следует отметить, что в восточных районах Ставропольского края обнаружены наиболее просадочные лессы нашей планеты, а г.Буденновск можно смело назвать столицей просадочных грунтов мира. Достаточно мощные лессовые толщи всех континентов всегда имеют четкое, циклическое строение. В Российских строительных нормативах, утвержденных Госстроем РФ / 2, п. 4.1.9 /, указано: "При проведении инженерно-геологических изысканий в районах распространения просадочных грунтов следует устанавливать и отражать в техническом отчете цикличность строения толщипросадочных грунтов (чередование горизонтов лессовых пород и погребенных почв, периодичность изменений свойств грунтов по глубине и т.п.)". Это важное указание государственного норматива изыскателями России и особенно Северного Кавказа в полной мере не осознано. В изыскательских отчетах и экспертных заключениях по просадочным грунтам региона понятие цикличности практически не используется. Непонимание природы цикличности мощных лессовых толщ снижает качество изысканий и является одной из причин массовых деформаций зданий и сооружений, построенных на просадочных грунтах в Ставропольском крае. Цикличность лессовых толщ рассмотрена во многих работах / 3, 4, 5, 6 /. В 1986-1990 годах по решению Госстроя, Академии наук и МинВУЗа на территории СССР были проведены специальные исследования и составлены Методические указания / 7 / по изучению опорных лессовых разрезов. Один из авторов был научным руководителем этих работ по Центральному Предкавказью. Цикличность строения лессовых толщ была включена сначала в рекомендации головного института Госстроя СССР / 8 /, а затем и в федеральный норматив / 2 /. Возникает вопрос: почему плодотворная идея цикличности опасных в строительном отношении грунтов, поддержанная мощными ведомствами страны, "не овладела массами" изыскателей и проектировщиков нашего и других регионов? Значительную часть вины в этом должны принять на себя сами ученые-лёссоведы, которые не довели ее до понятного практического завершения, оставив нерешенными и дискуссионными ряд принципиальных вопросов. К этим вопросам прежде всего относятся "сведения, позволяющие выполнить стратификацию геологического разреза на основе региональной схемы оледенения при многоярусном строении толщи просадочных грунтов" / 2, п.4.2.2 /. Включение этого пункта в федеральный строительный норматив заставляет изыскателей-практиков заниматься несвойственным им делом – стратиграфическим расчленением 4. Общая инженерно – геологическая характеристика Ростовской области. Территория Ростовской области простирается;с запада на восток на 455 км (от 38°16' до 44°20' в.д.) и с севера на юг - на 475 км (от 45ч57' до 50°13' с.ш.). На западе и северо-западе область граничит с Украиной, на>,северё и северо-востоке - с Воронежской и Волгоградской областями, на востоке и юго-востоке - с Калмыкией, на юге - со Ставропольским и Краснодарским краями, а на юго-западе омывается водами Таганрогского залива Азовского моря. Ростовская область расположена в пределах Русской платформы и Предкавказской плиты. По характеру поверхности территория области представляет собой равнину, расчленённую долинами рек и балками. Максимальная высота поверхности - 253 м над уровнем моря. С севера на территорию области заходит Среднерусская возвышенность, на западе вклинивается восточная часть Донецкого кряжа, представляющего собой!возвышенную равнину, юго-западную часть области занимает Причерноморская низменность, а в юго-восточной -Сальско-Манычская гряда и Ергенинская возвышенность. Вся территория Ростовской области, кроме небольших площадей в ее западной и юго-западной частях, относится к бассейну реки Дон. В пределах области (на севере его среднее течение, на юге - нижнее) протяженность реки составляет около 450 km.TIo характеру долины и русла р.Дон является типичной равнинной рекой. Годовой-сток рек бассейна Дона зарегулирован системой водохранилищ, из которых наиболее; крупные - Воронежское (за пределами области), Цимлянское, Веселовское, -Пролетарское. Роль подземных вод в экономическом и социальном развитии территории Ростовской области весьма различна. Пресные и слабосолоноватые подземные воды используются для централизованного и технического водоснабжения населенных пунктов и предприятий, и в незначительной степени для орошения. Прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод по данным, приведенным в работе "Определение"ресурсов подземных вод по административным районам Ростовской области для целей водоснабжения" (Крахмалец B.C. и др., 1989 г), составляют 3906,7 тыс.мЗ/оут. Из них запасы с минерализацией подземных вод до 1 г/дмЗ - 1436,5 тыс.мЗ/сут., до 1,5 г/дмЗ - 1078,7 тыс.мЗ/сут., 1-3 г/дмЗ - 1303,3 тыс.мЗ/сут., 3-5 г/дмЗ - 83,1 тыс.мЗ/сут., более 5 г/дмЗ - 5,0 тыс.мЗ/сут. Обеспеченность общими ресурсами подземных вод составляет 0,89 мЗ/сут. на человека, обеспеченность прогнозными ресурсами подземных вод питьевого качества (с минерализацией до 1,5 г/дмЗ, разрешаемой областными органами СЭС Ростовской области к использованию в качестве хозяйственно-питьевых из-за недостатка в регионе тестируемых питьевых вод) не превышает 0,57 мЗ/сут. на человека. Модуль общих прогнозных ресурсов - 0,448 л/сек'км2,кмодуль прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод с минерализацией до 1,5'г/дмЗ - 0,29 л/сек»км2. Отношение разведанных эксплуатационных запасов (по сумме всех категорий) к общим прогнозным ресурсам равно 32,6%, а по отношению к прогнозным ресурсам подземных вод питьевого качества (с минерализацией 1,5 г/дмЗ) - 50,7 %. Грунтовые воды, залегающие на малых глубинах в пределах населенных пунктов, уменьшают несущую способность грунтов, вызывают просадочные явления, способствуют развитию осовов, оплывин и оползней, что приводит к деформации и разрушению зданий и сооружений; На пахотных землях и массивах орошения залегающие близко к дневной: поверхности грунтовые воды вызывают заболачивание и засоление территорий, оказывая отрицательное влияние на объем продуктов сельскохозяйственного производства. Загрязненные воды шахтных водоотливов ухудшают качество поверхностных вод.
Отрицательные последствия воздействия хозяйственной деятельности человека на гидрогеологические условия проявляются в двух основных направлениях: изменения гидрохимических условий и загрязнение подземных вод; в сработке уровней и истощении запасов подземных вод. 4.1 Меры борьбы с просадочностью в г.Ростов-на-Дону.
Явление просадочности, характерное для лессовых пород, заключается в уменьшении их прочности при увлажнении и доуплотнении, сопровождаемым необратимым изменением структуры. Просадки отмечаются в Западном, Северном микрорайонах, поселках Гниловском , Александровка, в центральной части города-ул. Б.Садовая, ул. Горького и др. Данные районы представлены на рисунке 1.1 Для города Ростова-на-Дону характерны просадочные грунты второго типа. Основными мероприятиями инженерной подготовки являются: - организация отведения стока поверхностных вод; - организация системы дренажа на подтопляемых территориях. Рисунок 1.1 Основные районы просадочности в г. Ростов-на-дону: 1-Западный микрорайон; 2- Гниловская; 3 Северный микрорайон; 4-Центральная часть города (Б. Садовая ул, М.Горького ул); 5- Александровка. Известно, что в основе обеспечения геостойкости зданий в системе "здание-основание" лежат ограничения деформаций оснований и перемещений фундаментов. Практика проектирования, возведения и эксплуатации зданий с ограничением деформаций оснований нормируемыми пределами показала, что традиционные противодеформационные мероприятия, предусматриваемые действующими СНиП, требует огромных трудовых, материальных и финансовых затрат и не всегда устраняют деформационные конфликты между основаниями и зданиями в будущем. Наиболее часты деформационные конфликты между нескальными основаниями и зданиями на фундаментах мелкого заложения, т.к. нормируемые ограничения перемещений фундаментов практически сохраняют природные лабиринты "активных" пор в основаниях, что делает основания доступными для проникновения атмосферных и трубопроводных вод и изменения деформационных свойств. (Для справки: пора - слово греческое, в переводе обозначающее отверстие; поры, имеющие размеры больше 0,01 мм, в отличие от пор меньшего размера, пропускают через себя воду, поэтому их называют "активными"). От неравномерного изменения деформационных свойств в напряженной зоне оснований, фундаменты нормально эксплуатируемых зданий получают дополнительные перемещения, нередко с превышением установленных норм. В результате чего в конструкциях зданий возникают дефекты и повреждения. По оценке специалистов более 3000 жилых домов в СНГ, около 30% зданий образовательных учреждений и более 40% промышленных предприятий в Ростовской области требуют немедленного практического действия по укреплению фундаментов. Но не все поврежденные основаниями здания эксплуатируются в деформируемом состоянии. Некоторым бескаркасным зданиям восстанавливают проектную форму и возвращают горизонтальное положение подъемом и выравниванием с помощью гидравлических домкратов, устанавливаемых на фундаменты в технологические проемы, вырезаемые для них в стенах подвала. Таким образом, зданиям, контактируемым с чрезмерно деформируемыми основаниями, восстанавливают утраченные эксплуатационные качества. Правда, в этих случаях неустраненная "активная" пористость оснований сможет снова стать причиной их повреждения. Первый бескаркасный жилой дом в СССР был поднят домкратами в 1958 г. Этим подъемом, сделанным для научных целей, реализована новая технология, способная приспосабливать как эксплуатируемые здания к сверхнормативно деформируемым основаниям, так и сверхнормативно деформирующиеся основания к возводимым обычным зданиям. Однако до сегодняшнего дня домкратную технику и технологию используют только для восстановления формы и положения эксплуатируемых зданий (СНиП 2.01.09-91 "Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах", Приложение 2), в том числе и аварийных. Совмещение процесса строительства зданий с процессом их выравнивания рождает уникальное направление в проектировании бескаркасных и каркасных зданий (нижние этажи бескаркасные) на естественных нескальных основаниях. Уникальность этого направления заключается в том, что оно полностью вписывается в отдельные пункты действующих СНиП, хотя полярно противоположно их обязательным требованиям: 1) проектирование зданий с дискретными ленточными фундаментами, с проемами для размещения гидравлических домкратов в стенах подвалов, с разделительным швом между поднимаемыми и опорными частями зданий может осуществляться согласно требованиям пунктов 1-8 Приложения 2 СНиП 2.01.09-91 "Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах"; 2) расчет оснований по несущей способности может производиться по пунктам 2.57-2.66 СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений". Возведение зданий (патент РФ № 2167243, Бюл. № 14 от 20.05.2001 г.) должно осуществляться в следующей последовательности: отрывают котлован, в него укладывают дискретные фундаменты, на которых возводят стены подвалов с проемами по центрам фундаментов, в которые устанавливают домкраты, при помощи которых в процессе возведения зданий осуществляют многоразовое взвешивание и горизонтирование надфундаментных конструкций, а в образующиеся щели между фундаментами и надфундаментными конструкциями временно закладывают пакеты из жестких пластин, причем домкраты убирают только тогда, когда текущая неравномерность перемещений фундаментов от максимально возможных нагрузок на основания достигнет безопасного для зданий уровня, и когда образовавшиеся щели между фундаментами и надфундаментными конструкциями будут заделаны жестким материалом, например, бетоном. Для того чтобы реальные давления в просадочных грунтах превышали пределы давления второго порога просадочности, необходимо вдоль свободных граней фундаментов после их укладки на дно котлована в просадочных слоях создавать вертикальные поверхности скольжения (патент РФ № 2170305, Бюл. № 19 от 10.07.2001 г.). (Для справки: давление второго порога просадочности - это давление, при котором просадка грунтов отсутствует). Этими мероприятиями на порядок увеличивают не только давления на основания, но и деформации оснований, что обеспечивает переупаковку минеральных частиц в плотную структуру с ликвидацией "активных" пор. Нет сомнения, обеспечение геостойкости зданий ограничением нагрузок на основания - это то направление, которое в разы уменьшает ресурсопотребление в фундаментостроении: не требуется рассчитывать основания по деформациям, создавать искусственные основания, устраивать плитные и свайные фундаменты, резервировать прочность в основаниях и конструкциях зданий. Но самое главное то, что оно обеспечивает гарантированную геостойкость зданий, потому что эксплуатация зданий теперь будет начинаться с проектного положения, с соответствующей проекту формой, при этом надфундаментные конструкции будут иметь максимальную изгибно-сдвиговую жесткость, а основания, максимально уплотненные весом зданий, - минимальную перераспределительную способность. Независимые от деформаций оснований конструктивные, объемно-планировочные и высотные решения зданий при максимальном КПД оснований способны резко изменить архитектурный облик наших городов. Текущий 2002 г. должен стать начальным годом государственного реформирования строительного проектирования и производства. Ведь для этого сегодня ни технических, ни технологических, ни финансовых препятствий не существует. Необходимо лишь привести требования п. 2.2 СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений", в котором обязывают все основания рассчитывать по деформациям, в соответствие с требованиями СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения", который требует устанавливать обязательные требования только к строительной продукции (см. текст Введения), а основания, по определению пп. 4.2 и 4.4 (Приложения А) этих СНиП, в состав строительной продукции не входят. Поэтому СНиП 2.02.01-83* обязан установить обязательные деформационные требования только к поднимаемой части зданий, а обязательные требования к выполнению расчетов, к деформированию оснований, к перемещениям фундаментов заменить на рекомендуемые и справочные. (В качестве пояснения: фундамент - слово латинское, в переводе обозначающее основание, следовательно, фундамент не является частью здания, а должен быть самостоятельным звеном в системе "здание - фундамент - основание"). В условиях строительства домкратная система должна периодически, систематически или эпизодически выставлять наддомкратные строительные конструкции в относительно горизонтальное положение, измерять и регистрировать текущую неравномерность перемещений фундаментов для установления факта условной стабилизации неравномерного деформирования оснований. Перечисленным требованиям в полной мере отвечают разработанные мною гидравлические домкраты грузоподъемностью до 600 тонн и система управления ими, работающая в ручном или полуавтоматическом режиме. Она способна обнаруживать и исправлять неравномерность перемещений наддомкратных конструкций с точностью до долей миллиметра. Домкратам безразлично: выравнивать здания в процессе строительства, или выравнивать их процессе эксплуатации. Только в первом случае малыми затратами ликвидируется причина деформирования зданий, а во втором - ведется ресурсоемкая борьба с ее последствиями. Если бы Сизиф "срезал" остроконечную вершину горы, то ему не пришлось тратить свои силы на бесполезный и изнурительный труд. Без устранения "активной" пористости оснований, являющейся причиной деформирования зданий на фундаментах мелкого заложения, мы, уподобляясь Сизифу, боролись, боремся, и будем бороться с последствиями вандализма нескальных оснований. На сегодняшний день ростовская фирма "Интербиотех" восстановила 26 объектов строительства, а "Ростовский Промстрой-НИИпроект" закрепил свыше 1000 объектов. Становится очевидным, что обеспечение геостойкости зданий нормированным ограничением деформирования оснований и перемещений фундаментов беспредельно ресурсорасточительно. Возведение зданий с превышением норм деформирования оснований и перемещений фундаментов не только устраняет сизифовские проблемы в процессе эксплуатации, но и до 80% снижает ресурсопотребление в фундаментостроении при проектировании и строительстве. Освоение новой технологии строительства, в которой здания собственной возрастающей массой способны уплотнять основания до необходимого им качества, должно осуществляться в следующей последовательности: 1) Управление технормирования Госстроя России письмом № 9-22/55 от 08.02.2001 года информирует: "Проектирование и строительство экспериментальных объектов с применением выравнивания в процессе строительства может быть осуществлено в соответствии с пунктом 8.4 СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения" по специально разработанным техническим условиям, согласованным с Госстроем России и утвержденным заказчиками объектов"; 2) НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя России в своем письме № 12-103 от 25.01.2001 года сообщает: "… институт будет готов рассмотреть вопрос об участии в указанном выше проекте"; 3) ОАО "Ростовгражданпроект" имеет возможность взять на себя функцию генпроектировщика жилого экспериментального дома с предоставлением заказчику смет по вариантным решениям; 4) многоразовое выравнивание жилого дома по ходу строительства должна взять на себя научно-производственная фирма "Интербиотех", имеющая многолетний положительный опыт выравнивания зданий в процессе эксплуатации с помощью плоских домкратов; 5) создать рабочий проект разработанной мною электрогидравлической системы, изготовить опытный образец, запатентовать и довести его до внедрения может ростовская фирма ОАО ЭПКБ "Вира", имеющая государственную лицензию Госгортехнадзора России на проектирование, модернизацию и испытание грузоподъемной техники; 6) промышленность нашего города может наладить производство новой электрогидравлической техники, которая по техническим и экономическим характеристикам превосходит существующие аналоги, и обеспечить ею внутренний и мировой рынок.
Заключение Проблема лёссов, возникшая более ста лет на­зад, все еще существует и далека до полного разре­шения. Тем не менее, сейчас можно говорить о раз­личных условиях происхождения лёссов и о весьма сложной и многофакторной природе их просадочности. Во многом просадочность лёссов может объ­ясняться формированием в них особой лёссовой структуры. Последующее углубленное изучение тончайших особенностей структуры лёссовых по­род, по-видимому, и является ключом к разгадке проблемы лёссов. Решение этой проблемы позво­лит достичь существенного прогресса в создании эффективных методов борьбы с просадочностью лёссовых пород, что повысит надежность строи­тельства и исключит возможность разрушения воз­водимых на этих породах инженерных сооружений.
Список использованной литературы. 1. Лессовый покров Земли и его свойства /В.Т.Трофимов и др. М.: Изд-во МГУ, 2001. 2. СП 11-105-97.Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов Госстрой России. М.: ПНИИИС Госстроя России, 2000. 3. Цикличность формирования субаэральных пород /отв. ред И.А.Волков. Труды Ин-та геологии и геофизики Сиб. отделения АН СССР. Новосибирск: Наука, 1980. 4. Теория цикличности лессов в практике инженерно-геологических изысканий /отв.ред В.Т.Трофимов. М.: Наука, 1985. 5. Инженерно-геологические особенности цикличности лессов /отв. ред. В.Т.Трофимов, Я.Е.Шаевич. М.: Наука, 1987. 6. Шаевич Я.Е. Цикличность в формировании лессов (опыт системного подхода). М.:Наука, 1987. 7. Опорные инженерно-геологические разрезы территорий распространения лессовых просадочных грунтов СССР (Методические указания). М.: ПНИИИС Госстроя СССР, АН СССР, МинВУЗ СССР, 1986. 8. Рекомендации по инженерно-геологической разведке и опробованию лессовых отложений (системно-структурный метод) / ПНИИИС. М.: Стройиздат, 1984. 9. Вассоевич Н.Б., Бергер М.Г. О познании генезиса геологических объектов / Известия АН СССР, сер. геол., 1973, № 11. 10. Палеогеография Европы за последние сто тысяч лет (Атлас-монография). М.:Наука, 1984. 11. Герасимов И.П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии мира. М.: Наука, 1985.