Расчёт параметров опасных геологический процессов. Обследование и оценка физического износа инженерных систем зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Губкинский филиал

Кафедра «Городского кадастра и инженерных изысканий»

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине «Инженерные изыскания при ведении кадастра»

на тему: «Расчёт параметров опасных геологический процессов. Обследование и оценка физического износа инженерных систем зданий и сооружений»

Е.Е. Комаревцева

Губкин 2019 год

Содержание

Введение

Раздел 1. Опасные геологические процессы

1.1 Морозное пучение грунтов

1.2 Влияние морозного пучения на объекты недвижимости

1.3 Оценка морозного пучения различных видов грунтов

Раздел 2. Подтопляемость

2.1 Что такое подтопляемость грунтов

2.2 Влияние подтопляемости грунтов на объекты недвижимости

2.3 Оценка подтопляемости территории

Раздел 3. Опасные гравитационные (склоновые) процессы

3.1 Краткая характеристика процессов

3.2 Влияние гравитационных процессов на объекты недвижимости

3.3 Расчёт устойчивости откосов

Раздел 4. Физические и механические характеристики грунтов

4.1 Характеристика физических и механических свойств грунтов

4.2 Расчёт физических и механических характеристик грунтов

Раздел 5. Оценка физического износа

5.1 Методика обследования крыш и кровель с указанием необходимых нормативных документов и приборов.

Список используемых источников

Введение

Инженерные изыскания - это комплекс работ, проводимых с целью изучения технического состояния объекта капитального строительства, а также природных и техногенных условий строительства.

Инженерные изыскания являются основным инструментом для сбора информации при ведении кадастровой, проектной и иной деятельности.

В настоящее время ни один проект не может быть грамотно разработан и осуществлён без материалов инженерных изысканий. Инженерные изыскания следует рассматривать как составную и неотъемлемую часть строительного производства.

Инженерные изыскания являются одним из важнейших видов строительной деятельности, с них начинается любой процесс строительства и эксплуатации объектов. Комплексный подход, объединяющий различные виды инженерных изысканий позволяет проводить разностороннее и своевременное обследование строительных площадок, зданий и сооружений.

Основная цель изыскания: получение необходимых данных, обеспечивающих при проектировании, в строительстве, эксплуатации принятых рационально и экономически целесообразных решений.

Инженерные изыскания подразделяются на 3 вида:

1) Социальные;

2) Инженерно-экономические;

3) Инженерно-технические.

Комплексное изучение района строительства требует одновременного проведения нескольких видов изысканий.

Основные виды инженерных изысканий согласно СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» следующие: инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-геотехнические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические. К инженерным изысканиям для строительства также можно отнести специальные виды инженерных изысканий: геотехнические исследования, обследования состояния грунтов оснований зданий и сооружений, поиск и разведка подземных вод для целей водоснабжения, локальный мониторинг компонентов окружающей среды, разведка строительных грунтовых строительных материалов, локальные обследования загрязнения грунтов и грунтовых вод.

Инженерно-геологические изыскания для строительства - это работы, проводимые для получения топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности ( в том числе дна водотоков, водоёмов и акваторий), существующих зданиях и сооружениях (наземных, подземных и надземных) и других элементах планировки (в цифровой, графической, фотографической и иных формах), необходимых для комплексной оценки и техногенных условий территории (акватории) строительства и обоснования проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.

Инженерно-геологические изыскания - осуществляются при освоении территорий, выполнении проектных, строительных работ, а также при эксплуатации и ликвидации сооружений и зданий различного назначения. Используется для установления достоверных данных о состоянии и свойствах грунтов района застройки в своевременных условиях, а также определения гидрогеологических процессов с прогнозированием возможных изменений геологии при взаимодействии возведённых объектов и окружающей среды. морозное пучение грунт откос

Инженерно-гидрометеорологические изыскания - проводятся для создания градостроительной документации, разработки проектов и рабочей документации, а также обоснования инвестиции. Направлены на изучение климатических условий, гидрологического режима рек и водоёмов, а также прибрежных зон, определение гидрометеорологических явлений и процессов, а также техногенных изменений гидрологических условий района застройки.

К техническим изысканиям относят работы, которые связаны с изучением состава, состояния и свойств грунтов, как оснований и среды для устройства подземных сооружений, а также для оценки стойкости природных или искусственных массивов, склонов и откосов.

Инженерно-экологические изыскания выполняют для оценки своевременного состояния и прогноза возможных изменений окружающей среды под влиянием техногенной нагрузки.

Раздел 1. Опасные геологические процессы

1.1 Морозное пучение грунтов

Морозное пучение грунта - это результат объемного расширения воды (примерно 9%), находящейся в нём до промерзания и дополнительно мигрирующей к границе промерзания в процессе перехода воды из жидкого состояния в твёрдое (лёд).

В зависимости от уровня межпластовых вод пучинистые явления появляются в течение сезона в разной степени. Если водонасыщённые слои находятся высоко, то пучинистые явления проявляются и зимой, и весной. В этом случае низкие зимние температуры и повышенная влажность грунта усилят пучение грунта. Если же грунтовые воды залегают глубоко, то увлажнение верхних слоёв грунта «верховодкой» возникает не только при таянии снега весной, когда температура воздуха не такая низкая, как зимой. При таких условиях пучение грунта не будет стол значительным.

Набольшей территории России температура воздуха зимой опускается ниже 0є С и грунт промерзает в течение 2-9 месяцев. С наступлением отрицательной температуры воздуха каждый из элементарных слоев грунта находится последовательно в одной из следующих стадий:

- 1 стадия (подготовительная) - охлаждение грунта до температуры, при которой лёд в нем ещё не образуется.

- 2 стадия (основная) - охлаждение грунта в пределах интенсивных фазовых переходов, когда происходит объемное увеличение воды при переходе её в лед я (замерзание) и перераспределение влаги (миграция).

- 3 стадия (переохлаждение) - уменьшение грунта в объёме (усадка на морозе) при дальнейшем понижении температуры.

Переход из одной стадии замерзания в другую происходит плавно. Каждой стадии охлаждения соответствует вполне определённые физические процессы и связанные с ними изменения состояния и свойств грунта.

Главную роль при этом играют процессы перемещения (миграции) и кристаллизации (замерзания) воды.

Одним из наиболее важных процессов, происходящих при промерзании грунта, требующих учета в проекте оснований и фундаментов, является увеличение его объема (как правило, неравномерное) и последующая осадка-просадка при оттаивании (также неравномерная), которые являются самой распространенной причиной деформаций различных зданий и сооружений (особенно малонагруженных) при производстве работ в зимнее время.

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3...4% (закрытая система). В то же время в натуре объем грунта при его промерзании увеличивается на 10 - 50 и даже 100%. Рост объема грунта при промерзании (пучении) сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз и прослоек. Пучение грунта развивается вследствие притока (миграции) воды к фронту промерзания из нижележащих слоев (открытая система).

В природных условиях, и особенно в процессе строительства, вследствие неоднородности состава грунтов, распределения влаги, плотности, условий промерзания и ряда других факторов морозное пучение всегда бывает неравномерным, а поэтому опасным для сооружения, так как при этом возникают и неравномерные силы морозного пучения.

При положительной температуре грунты представляют собой обычно трехкомпонентную систему, состоящую из минеральных частиц, воды и воздуха (е). При отрицательной температуре грунты переходят в более сложную четырехкомпонентную систему. Лед в мерзлом грунте является цементирующим веществом между отдельными минеральными частицами. Кроме того, лед является заполнителем пор грунта и его разрыхлителем при промерзании (пучении).

Температурой начала замерзания считается наивысшая и наиболее устойчивая температура, наступающая вслед за температурным скачком и обусловленная кристаллизацией наименее связанной с минеральным скелетом воды в объеме грунта, охлажденного до температуры ниже нуля. Температура для разных грунтов различна (для песка 0° С, для глины - 0,5... - 1,5° С) и зависит в основном от влажности и наличия солей в растворенном виде. Так, температура начала замерзания суглинка при концентрации раствора солей и влажности 16% составляет - 10°, при концентрации 23,1% - соответственно -21,1°, а незасоленного - 1,0°. Эту особенность необходимо учитывать и принимать меры по понижению температуры начала замерзания грунта, находящегося вблизи фундамента или под ним.

1.2 Влияние морозного пучения на объекты недвижимости

Морозное пучение обусловлено особенностями воды. Эта жидкость отличается от всех остальных веществ на нашей планете. В отличие от других при замерзании она не уменьшается в объеме, а увеличивается примерно на 9%.

Если этот процесс происходит вблизи фундамента, то давление на конструкцию существенно возрастает. Это может привести к поднятию определенного участка фундамента по сравнению с остальными.

Для возникновения рассматриваемой неприятности необходимо одновременное воздействие двух факторов: воды и отрицательной температуры. Такое часто встречается при залегании глинистых грунтов, которые отлично удерживают влагу. Также повышена вероятность морозного пучения при высоком уровне грунтовых вод. Если грунт обладает невысокой влажностью, то опасность деформации невелика. В этом случае почва сильнее всего насыщенна водой весной за счёт верховодки, на повышение температуры предотвращает вспучивание.

Морозное пучение грунта обычно действует на наружные стены здания. В центре строения почва прогревается за счёт тепловых потерь, но по периметру она не защищена от зимнего холода. Именно здесь происходит поднятие фундаментов. Неравномерные деформации - самый опасный вид смещений. Последствием такого явления становятся появление трещин по фундаментам и стенам домов.

Кроме того, промерзание грунта происходит постепенно и начинается этот процесс сверху, проникая все глубже и глубже. Замерзший грунт начинает вытеснять присутствующую в нем влагу, которая через поры уходит в нижние слои грунта. В пористых грунтах влага беспрепятственно проходит сквозь поры и пучение грунта не происходит. Глина же, как известно, плохо пропускает влагу, которая не уходит вниз, вызывая тем самым подъем замерзшего грунта.

Согласно СП 22.13330.11 к пучинистым почвам относятся такие виды грунта как:

- Глины, суглинки, супеси;

- Мелкие и пылеватые пески;

- Крупнообломочные с мелким заполнителем.

Главными характеристиками, которые влияют на вероятность возникновения морозного пучения при строительстве и эксплуатации зданий являются:

- тип грунта и его физические и механические характеристики;

- климатические особенности местности;

- уровень расположения грунтовых вод;

- тип фундамента, форма и размеры подошвы.

Силы, действующие на фундамент при морозном пучении грунта, бывают значительными, и не считаться с этим явлением нельзя. Силы морозного пучения разделяют на два вида: вертикальные и касательные. При вертикальных силах грунт поднимает фундамент снизу, упираясь в его подошву или другие части. Поэтому большую ошибку допускают те, кто, соблазнившись удешевлением строительства, отказался от заглубления фундамента ниже расчетной точки промерзания. В случае касательных сил грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании. Примерзнув к стенкам фундамента, вспучивающийся грунт тоже старается поднимать фундамент, расслаивая его на части. Нужно отметить, что эти силы бывают очень большими и достигают 5 - 7 т на квадратный метр боковой поверхности фундамента. Именно по причине морозного пучения грунта облегченный вариант фундаментов, распространенный во многих странах Запада, для наших условий не подходит.

Здесь нужно учитывать, что средняя полоса России - это не Италия или Германия, где климатические условия намного мягче, а поэтому и силы морозного пучения не так опасны, как в Подмосковье, где глубина промерзания грунта может достигать 1,4 м.

Особенно явление морозного пучения опасно, когда вспучивание грунта происходит неравномерно. За несколько зим­них сезонов фундамент поднимается и опускается несколько раз, в результате чего он перекашивается, что в свою очередь сказывается на стенах и перекрытиях. Перекосившиеся стены, деформированные перекрытия теряют свою прочность и здание становится аварийным. Особенно разрушительны силы морозного пучения для бутобетонных, монолитных ленточных фундаментов, где нет армирующего каркаса. Наиболее опасны эти явления, когда уровень грунтовых вод расположен выше точки промерзания грунта. Обилие влаги многократно увеличивает морозное пучение, разрушительная сила которого огромна.

Итак, влияние сил морозного пучения на долговечность конструктивных элементов здания довольно большое и с ним приходится считаться. Чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов и их возникновения: воду или холод.

1.3 Оценка морозного пучения различных видов грунтов.

К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня.

Согласно заданию, необходимо определить пучинистость для 4 типов грунта:

Исходные данные:

L_p2 = 0,14

L_p3 = 0,13

L_p4 = 0,06

L_p6 = 0,2

W_p2 = 0,18%

W_p3 = 0,19%

W_p4 = 0,15%

W_p6 = 0,23%

W_L2 = 0,32%

W_L3 = 0,32%

W_L4 = 0,21%

W_L6 = 0,43%

Последовательность выполнения расчёта:

W_sat =

p_w = 1

p_s2 = 2,71

p_s3 = 2,70

p_s4 = 2,67

p_s6 = 2,74

W_sat2 = 0,29%

W_sat3 = 0,31%

W_sat4 = 0,19%

W_sat6 = 0,27%

С помощью таблицы СП 22.13330-2016, исходя из данных W_L, W_P вычислили значения W_cr

W_cr2 = 0,20%

W_cr3 = 0,20%

W_cr4 = 0,15%

W_cr6 = 0,24%

С помощью ниже представленной формулы вычислили параметр R_f

R_f = 0,67 * p_d *

где W, W_p - влажность в пределах слоя промерзающего грунта, соответственно природная и на границе раскатывания, доли единицы;

W_cr - критическая влажность, доли единицы, ниже значения которой в промерзающем пучинистом грунте прекращается перераспределение влаги, вызывающей морозное пучение;

W_sat - полная влагоемкость грунта, доли единицы;

P_d - плотность сухого грунта, т/м³;

M₀ - безразмерный коэффициент, численно равный абсолютному значению средней многолетней температуры воздуха за зимний период, определяемый в соответствии с СНиП 23-01.

R_f2 =0,001 (0,1)

R_f3 =0,007 (0,7)

R_f4= 0,006 (0,6)

R_f6= 0,022 (2,2)

С помощью таблицы СП 22.13330-2016, исходя из значений R_f, а также данному типу почв вычислили значение ?_fh:

?_fh2 =0,01

?_fh3 = 0,4

?_fh4 =0,04

?_fh6 =0,22

Вывод: исходя из полученных данных, можно сделать вывод, по каждому образцу данных почв:

2. Суглинок - слабопучинистый

3. Суглинок - сильнопучинистый

4. Супесь - среднепучинистая

6. Глина -

Раздел 2. Подтопляемость

2.1 Что такое подтопляемость грунтов

Одним из наиболее распространенных опасных геологических процессов является подтопление. Данный процесс приносит существенные проблемы при возведении фундамента строения. Причинами подтоплений зданий (сооружений) и фундаментов являются природный и техногенный факторы.

Инженерно-геологические изыскания обязательным элементом исследования считают грунтовые воды. И это не просто так, поскольку именно они становятся природной причиной возникновения подтоплений оснований. Уровень грунтовых вод в норме имеет определенную отметку, но при изменении геологических условий территории он может существенно повышаться и понижаться. Поэтому при возведении фундамента следует учитывать не только технические особенности будущего строения, но и погодные условия, сезонные колебания и т.п. Так, например, в зимнее время подтаивание снегов приводит к высвобождению влаги и просачиванию вглубь грунта, что приводит к повышению уровня грунтовых вод.

Подтопление территории вследствие техногенных явлений также часто встречается на застроенных территориях и приносит не меньше последствий. Техногенными явлениями зачастую приходятся прорывы водоносных коммуникаций (теплотрасса, канализация), следствием чего является попадание лишней влаги в грунт. При таком извержении воды происходит соединение технической воды с грунтовыми водами, что в свою очередь приводит к увеличению уровня подземных вод. Конечно, для разной местности характерна различная глубина водоносных слоев: ближе к водоемам она составляет от 2-х метров, а на холмах (возвышенностях) - до 20метров. Поэтому геологические изыскания считаются обязательными для выполнения перед проектированием какого-либо строения (здания, сооружения, дома, коттеджа). Заранее исследовав данную территорию можно более точно рассчитать глубину заложения фундамента, конструктивные особенности строения и возможные меры защиты при выявлении угрозы на подтопление.

Причины подтопления:

- укладка асфальта на застроенных территориях (а, следовательно, и снижение испарения и нарушение естественного водного баланса территории);

- утечка водоносных коммуникаций (аварийные ситуации);

- отсутствие специальной системы поверхностного стока воды, а также ливневой канализации;

- уничтожение верхнего слоя грунта при возведении фундаментов зданий (сооружений).

Для того чтобы подтопление котлованов (фундаментов и др.) избежать необходимо своевременно выявить наличие угрозы и предпринять следующие меры безопасности:

1. водопонижение;

2. провести противофильтрационные завесы;

3. скомбинировать оба первых метода (при максимальной опасности к подтоплению территории под застройку).

На выбор того или иного защитного метода оказывают влияние некоторые факторы, такие как: определенный вид подземных вод, свойства грунтов (несущая способность грунтов, плотность, пористость, водопроницаемость и т.д.), особенности напластования грунтовых слоев, глубина, размер и форма котлована и другие факторы.

2.2 Влияние подтопляемости грунтов на объекты недвижимости

Подземные воды являются одним из тех важнейших геологических агентов с которыми особенно часто приходится считаться строителям.

Стенты и подземные части сооружений окружены грунтом, содержащим влагу, а часто и подземными водами (зона насыщения). Наличие подземных вод и изменение их режима существенно осложняют эксплуатацию, проектирование производство работ по устройству оснований и возведению подземных частей сооружений.

Подземные воды содержащаяся в грунте, под действием капиллярных и молекулярных сил проникают в пористые материалы конструкций и поднимается в них на высоту до 6 м, чему способствует также гидростатическое и гидродинамическое давление воды. Периодическое замерзание и оттаивание воды в конструкции приводит к механическому разрушению, а наличие в воде ряда химических веществ делает ее агрессивно отношению к бетону и цементным растворам и вызывает химическое разрушение материала конструкции. Этим воздействиям особенно подвергаются цоколи и фундаменты зданий в пределах глубины промерзания.

Подземная вода и влага, проникая в заглубленные части зданий и сооружений, создают в них сырость, вызывают набухание, гниение, коррозию, механическое разрушение, всплытие полов, в некоторых случаях -- и затопление помещений.

Основными источниками увлажнения грунтов в природных условиях являются грунтовые воды, залегающие близко к дневной поверхности, атмосферные, эксплуатации сооружений - утечки из подземных коммуникаций, каналов и др.

В периоды выпадения обильных атмосферных осадков (осенью) и оттаивания грунтов) в обратных засыпках может формироваться «верховодка», затопляющая подвалы, а в период промерзания - наблюдаться интенсивное морозное пучение грунтов около фундаментов зданий.

Характер предупредительных мероприятий, направленных на борьбу указанными выше явлениями, весьма разнообразен. Он определи с одной стороны, рельефом площадки, гидрогеологическими условиями данной риторики (обводненностью), а с другой, - конструктивными характеристиками (характером застройки и типом подземных сооружений).

Мерами предупреждения от капиллярного подсоса влаги из грунта и воздействия подземных вод в общем случае могут быть:

- надлежащая организация стока поверхностных вод (инженерная подготовка территории);

- искусственное повышение планировочных отметок (подсыпка) территории;

- тщательное устройство водопроводно-канализационных коммуникаций и сооружений и правильная их эксплуатация;

- устройство защитной гидроизоляции (пассивный метод);

- устройство профилактических (систематических, головных, кольцевых, пластовых, комбинированных) дренажей (активный метод);

- применение плотного монолитного бетона со специальными пластифицирующими водоотталкивающими материалами и др.

2.3 Оценка подтопляемости территории

Критерии типизации территорий по подтопляемости

#G0Области (по наличию процесса подтопления)	Районы (по условиям развития процесса)	Участки (по времени развития процесса)
	I-A Подтопленные в естественных условиях	I-A-1 Постоянно подтопленные I-A-2 Сезонно (ежегодно) подтапливаемые
I Подтопленные	I-Б Подтопленные в техногенно измененных условиях	I-Б-1 Постоянно подтопленные в результате долговременных техногенных воздействий (старой застройки, ТЭЦ, оросительных систем и т.п.) I-Б-2 Регулярно (ежегодно) подтапливаемые в результате систематических техногенных воздействий (периодическая подача воды в оросительные системы, сбросы промстоков, утечки мокрых производств)
	II-AПотенциально подтопляемые в результате длительных климатических изменений (глобальное потепление климата, изменение циркуляции атмосферы, увеличение годовой суммы осадков, подъем уровней морей, водохранилищ)	ll-А-1,2,...n Медленное повышение уровня грунтовых вод с прогнозируемым подтоплением через Т лет, при Т=1,2,...n
II Потенциально подтопляемые	II-AПотенциально подтопляемые в результате экстремальных природных ситуаций (в многоводные годы, при катастрофических паводках)	II-А-1,2,...,n Периодическое быстрое повышение уровня, повторяющееся с вероятностью Р при (Р=1/Т, где Т=1,2,...n лет)
	II-БПотенциально подтопляемые в результате ожидаемых техногенных воздействий (планируемое строительство гидротехнических сооружений, проектируемая промышленная и гражданская застройка с комплексом водонесущих коммуникаций, вырубка лесов и т.п.)	II-Б-1,2,...,n Медленное повышение уровня грунтовых вод с прогнозируемым подтоплением через Т лет при Т=1,2,...n
	II-БПотенциально подтопляемые в результате техногенных аварий и катастроф	II-Б-1,2,...,n Периодическое быстрое повышение уровня, повторяющееся с вероятностью Р Р=1/Т, при Т=1,2,...n лет
	III-A Неподтопляемые в силу геологических, гидрогеологических, топографических и других естественных причин (скальные трещиноватые породы с глубиной залегания уровня 50 м и более; надежный естественный дренаж и др.)	III-A-1 Подтопление отсутствует и не прогнозируется в будущем
III Неподтопляемые	III-БНеподтопляемые в силу неосвоенности территории	III-Б-1 Подтопление отсутствует и не прогнозируется до начала освоения территории
	III-БНеподтопляемые благодаря осуществлению надежных технических мероприятий по снижению уровня грунтовых вод	III-Б-1 Подтопление отсутствует и не прогнозируется на период действия защитных мероприятий

- глубина среднего многолетнего положения УПВ

- глубина положения критического уровня

- прогнозируемое повышение уровня за счет естественных () и техногенных () факторов

Т - время

Порядок выполнения расчётов:

1. С помощью формул определили значение глубины положения критического уровня и среднего многолетнего положения УПВ:

H_ср = WL + Дh = 108,3 + 1 = 109,3

H_кр = H + h_пр = 109,3 - 3 = 106,3

2. Согласно критериям, содержащихся в СП 11-105-97, вычислили критерии подтопляемости территорий

= = > 0,97 < 1

Из чего можно сделать вывод, что почвы неподтопляемые.

= = > 1 ? 1 , согласно данному критерию можно сделать вывод, что почва неподтопляемая.

Вывод: благодаря полученным данным и сравнении их с значениями таблицы СП 11-105-97 можно сказать о том, что почвы данныхобразцов и территория их нахождения неподтопляемы.

Раздел 3. Опасные гравитационные (склоновые) процессы

3.1 Краткая характеристика процессов

Опасные гравитационные процессы - это гравитационный перенос, или перемещение обломков горных пород, происходит под действием силы тяжести из возвышенных мест в пониженные.

При гравитационном переносе материал может перемещаться разными способами: падение, скатывание и скольжение отдельных обломков по крутым склонам.

Суть гравитационных процессов заключается в разрушении горных пород которое происходит главным образом в верхней части склона, перемещении разрушенного материала вниз по склону и накоплении массы горных пород в пониженных частях склона или у его подножия. Горные породы, участвующие в гравитационных процессах, образуют отложения, которые называются коллювием (от лат. «коллювио» -- скопление). Коллювиальные отложения состоят из разнообразных по составу и размеру обломков пород: глыб, щебня, песков, алевритов, глин.

Гравитационные процессы могут совершаться с разной скоростью. Одни происходят очень быстро, мгновенно, например обвалы и камнепады, а другие протекают медленно. Последние именуются крипом (от англ. «крип» -- ползти, скользить). Большую роль в гравитационных процессах кроме гравитации играют подземные и поверхностные воды.

Таким образом, в гравитационных процессах и в формировании коллювиальных отложений принимают участие сила тяжести (собственно гравитационный фактор) и вода в разных своих формах (аквальный фактор).

Существует несколько классификаций склоновых процессов. По одной из них выделяются три главные категории гравитационного переноса, которые зависят от скорости переноса и механизма перемещения:

- Медленное течение блоков. Ему может подвергнуться блок почвы, коренных пород, осыпи, каменные потоки (курумники), солифлюкция.

- Быстрое течение - течение грунта, грязевые потоки, обвалы и оползни.

- Скольжение, обваливание, в том числе камнепады. В этом случае за счет скольжения и обвала перемещаются обломки и глыбы, оползни-обвалы и снежные лавины.

Гравитационные процессы разделяют на четыре категории:

1. собственно гравитационные;

2. водно-гравитационные;

3. гравитационно-водные;

4. подводно-гравитационные.

Медленное течение. Этот процесс проявляется в наклоне изгородей, телеграфных столбов, разрушении и смещении подпорных стенок, искривлении стволов деревьев расположенных на склонах. Оползание почвы отклоняет деревья вниз по склону («пьяный» лес).

Быстрое течение. Оно наблюдается при большой крутизне склона и значительной насыщенности рыхлого материала водой.Простой формой быстрого течения являются грунтовые потоки. Такие перемещения грунта могут длиться многие месяцы и даже года.Сели, или грязекаменные потоки, для своего движения используют русла и долины ранее существовавших водотоков.Лахары хотя и похожи на сели, но отличаются от них своим про­исхождением. Они возникают на склонах вулканов, которые покрыты слоем пепла, во время сильных грозовых ливней.

Обваливание. Ярким примером гравитационного движения является перемещение обломков горных пород в форме обваливания и осыпания (камнепада). Два условия необходимы для того, чтобы совершился обвал и возник камнепад: 1) потеря обломком породы сцепления с массивом горных пород, слагающих склон; 2) значительный уклон склона. Для того чтобы обломок мог удержать свое положение на склоне, необходимо, чтобы его крутизна не превышала 45°. Этот угол называется углом естественного откоса сыпучих тел.

Водно-гравитационные процессы. Водно-гравитационные процессы представлены оползнями. В оползневых перемещениях могут участвовать как крупные обломки (блоковые оползни), так и отдельные глыбы (глыбовые оползни).

Гравитационно-водные процессы. Это гравитационные явления, главным фактором гравитационного перемещения которых является вода. Существенная роль принадлежит не только поверхностным, но и подземным (грунтовым) водам. Во время действия этого процесса горная порода перемещается не в результате гравитационного сползания или обрушения, а способом сплывания или в форме потока.

Подводно-гравитационные процессы. Эти процессы перемещают материал, находящийся на неровном морском дне, со склонов подводных возвышенностей к их подножиям. Подводные оползни могут охватывать весь склон или часть его и перемещаться по существующим углублениям на подводном склоне к его подножию.

3.2 Влияние гравитационных процессов на объекты недвижимости

Они выражаются в перемещении массы горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Ввиду того что они наиболее ча­сто проявляются на склонах, их нередко называют склоновыми процессами. Скорость и масштабы перемещения обломочного материала зависят от крутизны склона и объема подготовленного к перемещению материала. Склоновые процессы проявляются на склонах гор и возвышенностей, на бортах речных долин и на крутых берегах морей и озер. Причиной вывода из состояния равновесия массы горных пород могут быть землетрясения, подмыв склонов при боковой эрозии, абразия, деятельность подземных вод и антропогенная деятельность.

Образовавшиеся в процессе гравитационного перемещения осадки, или коллювий, состоят из разнообразных по величине и составу обломков горных пород -- глыб, щебня, гравия, песка, алев­рита и пелита. Перемещение обломочного материала совершается с разной скоростью -- либо медленно, либо мгновенно. К последним относятся обвалы, камнепады, оползни и осыпи.

Обвалы - развиваются на отвесных обрывистых или очень крутых склонах. Под действием физического выветривания на склонах закладывается все расширяющаяся система параллельных трещин. Часть пород, отделенная от коренного массива, отклоняется в сто­рону склона, а затем под действием силы тяжести опрокидывается на поверхность склона, распадаясь на отдельные обломки.

Камнепады - разновидность обвалов. Отличаются размером перемещаемых блоков. Во время камнепадов вниз по склону движутся отдельные глыбы и крупный щебень.

Осыпи - скопления легко подвижной массы горных пород, со­стоящей из щебня и дресвы (продуктов физического выветривания). Под влиянием силы тяжести осыпи медленно перемещаются вниз по склону.

Оползни возникают в том случае, когда склон сложен водоносными и водоупорными породами. Могут двигаться крупные блоки твердых пород (блоковые оползни) и отдельные глыбы (глыбовые оползни).

Скорость движения оползней различна. Одни за год проходят расстояние около 100 м, другие перемещаются существенно быстрее и представляют собой опасные природные явления, способные накрыть жилые здания и хозяйственные постройки и привести к человеческим жертвам.

3.3 Расчёт устойчивости откосов

Ai м2	г кН/м2	Qi = г * Ai кН/м	бi гр.	sin б	Ti = Qi * sin б кН/м	cos б	Ni = Qi * cos б кН/м	ц гр	tg ц	Fi = Ni * tgц	c кПа	li м	c* li
12,18	18,8	228,98	59	0,8571	196,25	0,5150	117,92	18	0,3249	38,31	28	13,1	366,8
57,59	18,8	1082,69	35	0,5735	620,92	0,8191	886,83	18	0,3249	288,13	28	7,9	221,2
36,32	18,8	682,81	20	0,3420	233,52	0,9396	641,56	18	0,3249	208,44	28	6,8	190,4
23,01	18,8	432,58	8	0,1391	60,17	0,9902	428,34	18	0,3249	139,16	28	6,9	193,2
15,35	18,8	288,58	5	0,0871	25,13	0,9961	287,45	18	0,3249	93,39	28	6,3	176,4
7,79	18,8	146,45	-4	-0,0697	-10,20	0,9975	146,08	18	0,3249	47,46	28	6,3	176,4
2,36	18.8	44,36	-9	-0,0564	-2,50	0,9876	43,80	18	0,3249	14,23	28	6,4	179,2

Коэффициент устойчивости откоса:

з = = = 2,07

Откос считают устойчивым, если з>1,2.

Вывод: откос находиться в стабильном устойчивом состоянии (з=2,07). Уменьшение коэффициента з возможно при обводнении откоса, так как это приведёт к снижению прочностных характеристик грунта.

Раздел 4. Физические и механические характеристики грунтов

4.1 Характеристика физических и механических свойств грунтов

Грунт свойства. Определение и расчет основных физических и механических свойств грунта в лабораторных условиях регламентируется ГОСТ 5180-84, ГОСТ 12248-2010 и позволяет принимать соответствующие рациональные проектные решения на этапе проектирования строительства.

От 40 до 50% объема инженерно-геологических работ приходится на лабораторные испытания. Инженерные изыскания предоставляют заказчику детальную информацию об исследуемом участке под застройку: данные о геологии участка, основные геологические особенности территории, а также прогноз на возможное изменение данных условий в ходе строительства и эксплуатации возведенного здания или сооружения.

Физические свойства грунта

Физические свойства грунта характеризуют физические состояние грунта и способность изменять это состояние под влиянием физико-химических факторов. Они оказывают значительное влияние на технологию производства земляных работ.

Плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к объему грунта.

Влажность грунта характеризует насыщенность грунта водой и определяется отношением массы содержащейся в нём воды к массе твёрдых минеральных частиц грунта.

Сухие грунты имеют влажность до 5%, влажные - от 5 до 30%, мокрые - свыше 30%.

Удельный вес грунта - вес занимаемого грунтом объёма.

Относительное содержание твёрдых частиц - отношение объёма твёрдых частиц к объёму грунта

Пористость грунта - отношение объема пор к полному объему, занимаемого грунтом.

Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами.

Водонасыщение - степень заполнения объема пор грунта водой.

Набухание грунта - увеличение его объема при взаимодействии с водой; свойственно глинистым грунтам при их замачивании.

Механические свойства грунта

Механические свойства грунта определяются действием внешней нагрузки или при изменении их физического состояния.

1) Деформационные - способность грунта сопротивляться развитию деформаций:

Сжимаемость грунта - изменение своего первоначального объёма за счёт перекомпоновки частиц и уменьшения пористости; характеризуется модулем деформации, коэффициентом уплотнения и модулем осадки.

Зависит от его пористости, фанулометрического и минералогического составов, природы внутренних структурных связей и характера действия нагрузки;

Модуль общих деформаций - учитывает все упругие и остаточные деформации при одноразовом воздействии на грунтовое основание сжимающей нагрузки. Используется при расчёте осадок фундамента.

2) Прочностные - способность грунта сопротивляться разрушению:

Прочность грунта - сопротивляемость сдвигу;

Твердость грунта - сопротивление прониканию твердого тела.

3) Фильтрационные - способность грунта отжимать воду из своих пор:

Водопроницаемость грунта - способность пропускать через поры воду под действием разности напоров;

Скорость фильтрации - расход воды через единицу площади;

Коэффициент фильтрации характеризует фильтрационные свойства грунта и определяется эксперементально

Просадочность - способность грунта легко размокать, размываться, а при замачивании давать значительные просадки под действием нагрузки.

Пластичность (способность грунта под действием внешних сил изменять свои размеры и форму без образования трещин), размываемость (способность оказывать сопротивление разрушающему действию воды).

Разрыхляемость грунта характеризуется увеличением его объема при разработке, по сравнению с объемом в природном состоянии и выражается коэффициентом первоначального разрыхления. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт после уплотнения по сравнению с природным состоянием сохраняет остаточное разрыхление, которое характеризуется коэффициентом остаточного разрыхления.

4.2 Расчёт физических и механических характеристик грунтов

Характеристика грунтов

p_s - средняя плотность твёрдых частиц, г/см³, т/м³;

p - плотность, г/см³, т/м³;

p_d - средняя плотность сухого грунта, г/см³, т/м³;

e- коэффициент пористости;

W - влажность природная;

W_p - влажность на границе пластичности (раскатывания);

W_l - влажность на границе текучести;

S_r - степень влажности;

I_l - показатель текучести (консистенции);

I_p - число пластичности;

г_II - удельный вес, кН/м³;

г_sв - удельный вес с учётом взвешивающего действия воды кН/м³;

c - удельное сцепление, кПа;

ц - угол внутреннего трения, град.;

E₀ - модуль деформации, кПа.

Основные формулы:

I_p = W_l - W_p;

I_l = ;

P_d = ;

e = ;

г_II = p * g;

г_sв = * g

Раздел 5. Оценка физического износа

5.1 Методика обследования крыш и кровель с указанием необходимых нормативных документов и приборов

Крыша - важнейшая часть здания. Однако именно эта оставляющая больше всего подвергается негативному влиянию внешней среды. От состояния кровли может зависеть жизнь находящихся в здании людей, поэтому следует предъявлять повышенные требования к СНиПам, ГОСТам и другим документам строительного направления.

При осмотре кровли необходимо иметь проектную документацию: план крыши с ориентацией по странам света, с высотными отметками, размерами, уклонами кровли, инженерно-техническим оборудованием, водостоками, план верхнего этажа, разрезы, конструкции узлов, перечень материалов, применяемых в конструкциях крыши и кровельного ковра .

Для полноты картины желательно получить от службы эксплуатации документацию, в которой зафиксированы все изменения, произведенные в конструкции крыши, отдельных ее элементах при ремонтах крыши в процессе ее эксплуатации .

В том случае, если перечисленная документация отсутствует, то план кровли с расположенными на ней инженерными конструкциями и другими необходимыми данными, а также паспорт кровли , при необходимости, составляется на месте.

Учитывают также сообщения жильцов зданий об увлажнении, промерзании потолка, протечках, пониженной температуре, перегреве помещений и других недостатках, ухудшающих условия проживания.

Для выявления дефектов и причин их возникновения производят визуально-инструментальный осмотр кровли и помещений верхнего этажа.

Осмотр кровли возможно проводить по различным схемам. В качестве примера приводим следующую последовательность действий:

- общий осмотр кровли, следуя по челночной схеме от одного парапета до противоположного, с оценкой сохранности кровли на основной площади покрытия; выявление мест протечек и повреждений;

- измерение уклонов кровли и сравнение их с нормативными;

- осмотр внутренних водостоков и желобов;

- определение состояния гидроизоляции у мест примыканий рулонного ковра к вертикальным конструкциям (парапетам, вытяжным трубам, поверхностям вентшахт, выходам на кровлю, мест установки опор радио- и телеантенн и т.д.) и на карнизах;

- осмотр чердачных помещений с оценкой состояния утеплителя и пароизоляции;

- отбором, при необходимости, их проб; визуальной оценкой состояния бетонных конструкций;

- осмотр потолков и стен верхнего этажа здания;

- замеры необходимых параметров для расчета и оценки температурновлажностного режима помещений, теплопроводности конструкций.

Наряду с работами на самой кровле, осматривают также чердачные помещения и помещения верхнего этажа здания с целью установления мест протечек.

После выявления дефектов и выполнения необходимых замеров составляют план кровли или на имеющийся план наносят результаты осмотра, составляют дефектную ведомость .

Результатом обследования являются рекомендации по устранению выявленных дефектов.

При обследовании кровель из рулонных материалов изучаются:

- состояние изоляции у мест примыкания к выступающим конструкциям или инженерному оборудованию и правильность закрепления защитных металлических фартуков и свесов;

- состояние изоляции в местах пропуска через кровлю водосточных воронок, оттяжек, ограждений и т.п.;

- просадка участков кровель, механические повреждения кровель в местах перепада высот;

- фактический уклон кровли и соответствие проектным данным;

- соответствие направления приклейки уклонам кровли и проекту;

- состояние поверхности изоляционных слоев вмятины, воздушные и водяные мешки и потеки мастик в швах;

- детали сопряжения с выступающими элементами на покрытиях (фонарные конструкции, вентиляционные шахты, парапеты и т.п.). При этом определяются величины подъема ковра на вертикальную стенку, выясняются случаи растрескивания ковра, губчатость и оплывание приклеивающих мастик, надежность заделки ковра в местах примыкания.

При натурных обследованиях фактического состояния кровли производят ее вскрытие, в результате чего устанавливают: состояние и влажностный режим теплоизоляции, прочность приклейки пароизоляционного и гидроизоляционного слоев к основанию, величину нахлеста полотнищ и состояние выравнивающих слоев.

Количество вскрытий кровли назначают в соответствии с конкретными задачами исследований. Вскрытие защитного слоя и рулонной кровли выполняют на площади примерно 30x30 см. Здесь же удаляется стяжка на площади 15x15 см. Составляют эскизы конструкций с послойным описанием материалов и замеренной толщиной каждого слоя. Одновременно производят отбор проб материалов для определения их влажности и физико-технических характеристик. Вскрытие кровельного ковра допускается только при отсутствии атмосферных осадков. По окончании работ немедленно заделывают места вскрытий.

При обследовании стальных кровель следует проверить состояние окраски, плотность фальцев, разжелобков, свесов и крепление их к костылям, состояние

настенных желобов, лотков и воронок водосточных труб, наличие пробоин в кровле, в особенности в настенных желобах и возле стоячих фальцев, состояние покрытий брандмауэров, дымовых и вентиляционных труб.

При обследовании кровель из штучных материалов дополнительно выявляют:

- величины продольных и поперечных нахлесток и свеса за карнизную доску;

- соответствие количества и размещение креплений проекту;

- примыкания к выступающим над кровлей частям;

- наличие фартуков в местах примыкания к вертикальным конструкциям и воротников из оцинкованной стали к трубам;

- качество заделки зазоров между отделкой ендов, разжелобков и примыкающей поверхностью кровли;

- покрытие коньков и ребер фасонными элементами, плотность прилегания элементов кровель к обрешетке, наличие и состояние компенсационных швов, рабочих ходов по кровле.

При лабораторных испытаниях материалов, кроме влажности теплоизоляционного материала, определяют также прочность, плотность, водопоглощение, свойства гидро - пароизоляционных слоев.

Отбор проб утеплителя конструкций покрытия следует производить весной к концу периода влагонакопления и в конце летнего периода. При этом из утеплителя вырезают призму размером 10x10см на всю толщину утеплителя и помещают в полиэтиленовый пакет. На место отобранной пробы укладывают утеплитель из минеральной ваты, пенополистирола или других аналогичных теплоизоляционных материалов.

Результаты натурных обследований сопоставляют с нормативными требованиями на кровельные гидроизоляционные и герметизирующие материалы и изделия. На этой основе дают оценку технического состояния покрытий и разрабатывают рекомендации по восстановлению их эксплуатационных качеств.

Обследование чердачных крыш со скатной кровлей:

Холодные крыши. К чердачным помещениям предъявляются следующие требования:

- обеспечение вентиляции чердака через слуховые окна, вентиляционные прикарнизные и приконьковые продухи, площадь продухов карнизных (щели 2 - 2,5 см или отверстия 20 х 20 см) и коньковых (сплошной щелью шириной 5 см, либо отдельными отверстиями через 6 - 8 м с патрубками, флюгарками и поддонами) или площадь слуховых окон должна составлять 1/300 - 1/500 площади чердачного перекрытия. На 1000 м² площади чердака необходимо 2 - 5 м² слуховых окон;

обеспечение теплоизоляции трубопроводов, проходящих по чердаку (вентшахты, вентстояки, разводящие трубопроводы отопления и водоснабжения, воздухосборники, расширительные баки); проверяется отсутствие трещин в утеплителе, наличие оголенных участков, толщина утеплителя (табл. 2.25), определяется влажность утеплителя, замеряется температура наружного слоя изоляции термометром, прислоненного через пластилиновую накладку (температура должна быть выше температуры наружного воздуха не более, чем на 4°С);

Требуемая толщина утеплителя на чердачных перекрытиях. Таблица 1.

Диаметр труб (мм)	Минеральная вата, (см)	Толщина штукатурки, (см)	Всего, (см)
До 40	3	1	4
До 150	4	1	5
Более 150	5	1,5	6,5

- обеспечение теплоизоляции чердачного перекрытия: определяется толщина насыпного утеплителя щупом (стальным штырем с градацией по сантиметрам) в 5 точках в разных местах перекрытия; у наружных стен на расстоянии 0,8 - 0,6 м толщина должна быть примерно на 50 - 100% больше. У плитных утеплителей проверяется плотность их укладки и наличие предохранительной стяжки. Проверяется температура утеплителя термометром, погруженного в него на глубину 2 см;