Geologijos taikymas inžinerinėse konstrukcijose

Šiame straipsnyje apžvelgiamos šešios geriausios inžinerinės statybos geologijos programos.

1. Statybiniai akmenys:

Yra įvairių rūšių uolų, kurios turi būti apsirengusios ir apdorotos, kad jas panaudotų statybose. Tam tikros geologinės ir fizinės savybės turi būti tenkinamos, kad būtų užtikrintas geras statybinis akmuo. Patvarumas, paprastas transportavimas ir maloni išvaizda, be paprasto karjerų eksploatavimo proceso, yra svarbios akmenų statybos savybės.

Norint nustatyti jo tinkamumą ir ilgaamžiškumą, būtina žinoti, kokia yra akmens mineralinė sudėtis. Tam tikri mineralai, tokie kaip chert, piritas, didelis žėručio kiekis, yra kenksmingi ir žalingi, todėl reikia vengti jų turinčių uolų. Mineralinių medžiagų, pvz., Pirito, kuris oksiduoja lengvai susidarantį negražus dėmes, buvimas daro akmenis nepageidaujamus. Šiurkštūs akmenys yra silpnesni nei smulkiagrūdės uolienos.

Kad akmuo būtų patvarus, jis turi išlaikyti savo pradinį dydį, stiprumą ir išvaizdą labai ilgai. Tai įmanoma tik tada, kai akmenys turi galimybę atsispirti atmosferos poveikiui ir lietui. Kitos statybos darbų savybės ir kitos gerų statybinių akmenų savybės yra gniuždymo stipris, atsparumas ugniai, absorbcija ir kt.

Paprastai naudojami pastatų ir kitų konstrukcijų uolienos yra granitas ir kitos su jais susijusios akmeninės uolienos bei kalkakmenis, marmuras, skalūnas, smiltainis. Tarp šlaunikaulio ir vėžinių metamorfinių uolienų paprastai naudojami akmenys yra granitai ir gneissai.

Granitai dėl savo granuliuotos tekstūros dažniausiai naudojami maloniai spalvai ir palankioms savybėms, pvz., Aukštam slėgio stiprumui ir mažai absorbcijai. Granitai gali būti lengvai išpjauti, nes jie turi tam tikrų gerai išvystytų sąnarių ir padalintų lėktuvų. Kelių metalams tinkami baziniai ir doleritai. Tačiau jie paprastai nėra tinkami statyboms, nes jie yra tamsūs arba nuobodu.

Smėlio akmenys ir kvarcitai pasitaiko gausiai ir naudojami statybos darbams. Kvarcitai dėl didelio kietumo daro sunkų darbą ir gali būti nenaudojami mūro darbams. Kalkakmenis, kurie yra lengvai išpjauti, daugiausia naudoja statyboms. Jie yra lengvi ir prieinami malonių spalvų. Marmuras dažniausiai naudojamas dekoratyviniams darbams pastatuose.

Šiferis, kuris yra metamorfinis akmuo, gali būti tolygiai padalintas į plonus sluoksnius ir naudojamas pastatų stogams ir grindims kloti. Lateritas, tvirtas akmuo, naudojamas kaip statybinis akmuo. Jis taip pat naudojamas kaip kelių metalas, ypač tropinėse šalyse, pvz., Indijoje. Platus cemento betono panaudojimas pastatuose ir kitose konstrukcijose uolienai sutraiškomi iki nedidelių agregatų ir naudojami cemento betonui gaminti.

Užpildai, skirti betono granitams gaminti, dažniausiai naudojami kvarcitams ir bazaltui. Šiuo metu pastatai betono ir gelžbetonio sienos kartais susiduria su akmenimis, kad būtų patraukli išvaizda ir taip pat tarnauja kaip apsauginis sluoksnis nuo lietaus ir atmosferos dujų.

Gamtiniai akmenys pastatams suteikia didybę ir grožį. Be to, akmens konstrukcijų priežiūra ir priežiūra nėra sudėtinga, todėl granitai ir kalkakmeniai plačiai naudojami kaip akmenys.

Indijos statybiniai akmenys:

Didžioji dalis Pietų Indijos šventyklų ir viešųjų pastatų buvo pastatyta iš granitų ir gnešelių, esančių seniausiuose Archaeano uolose Indijoje. Granito, vadinamo charnockite, veislė yra puikus statybinis akmuo, naudojamas statant septynias pagodas Mahabalipurame netoli Chennai. Indijos vindhyan smėlio akmenys ir kitų vyresnių formacijų smėlio akmenys naudojami labai gerai.

Vindhyan smėlio akmenys buvo naudojami didelių struktūrų, tokių kaip Saranath budistų stupas, Barhutas, Sanchi, imperatoriaus Akbaro miesto Fatehpur Sikri šalia Agros, ir garsių Mughal pastatų Agra ir Delyje, Loksabha pastatų, Rashtrapati Bhavan ir administracinių Indijos Vyriausybės biurų pastatai Naujajame Delyje. Vindhyan smėlio akmenys naudojami grindims, stogams, telegrafo stulpams, palangėms ir pan.

Orisos viršutinių Gondvano uolienų „Athgarh“ smėlio akmenys yra puikus grožio ir ilgaamžiškumo įvairovė. Šie smėlio akmenys buvo naudojami Puri-Jagannath, Bhubaneswar, Konark ir Budos urvų Kandagiryje ir Udayagiryje statybose. Andhra Pradešo Tirupathi smėlio akmenys ir Tamil Nadu Sathyavedu smėlio akmenys naudojami pastatuose ir šie smiltainiai taip pat gaunami iš Gowandos formacijų.

Kalkakmenis galima rasti daugelyje Indijos vietų. Tai yra puikus pastatas ir dekoratyviniai akmenys. Prestižinis Taj Mahal buvo pastatytas iš Archanen Dharwars Makranos rutuliukų. Guntur ir Kurnool rajonuose Andhra Pradeše yra geros kokybės kalkakmenio.

Garsūs Cadappa plokštės, naudojamos kaip grindinio akmenys, stalviršiai, laipteliai ir tvoros, yra iš kalkakmenio karjerų, esančių Andhra Pradeše netoli Yerraguntha (Cadappa rajonas) ir Betamcherla (Kurnool rajonas). Jie pasižymi geru poliravimu ir gali būti padalyti į plokštes, kurių storis ne didesnis kaip 1, 25 m.

Maharashtra, Madhja Pradešas, Vakarų Malabar pakrantė ir kitos vietos yra žinomos dėl geros kokybės laterito. Tai tvirtas statybinis akmuo. Jis leidžia supjaustyti į blokus, kai jie yra tušti. Jis tampa kietas dėl oro poveikio. Dėl savo gausaus įvykio jis taip pat naudojamas kaip kelio metalas.

Plytelės yra karjeros netoli Dharmsala Kangros rajone, Kund Gurgaono rajone, Monghyras Bihare ir Markapuras Nellore-Kurnool pasienyje.

Akmenų karjera:

Laikomasi dviejų skirtingų rūšių karjerų eksploatavimo. Vieno tipo karjerų eksploatavimo objektas yra gauti akmenis didelių ir nesulaužytų blokų pavidalu. Kitas tipas - gauti neapdorotus netaisyklingus akmenų, skirtų betono užpildui, kelių metalui ir įvairiems gamybos procesams, formas.

Karjerų eksploatavimo metodai priklauso nuo struktūros, skilimo, kietumo, sudėties ir kitų fizinių savybių, taip pat nuo nuosėdų padėties ir pobūdžio.

Pagrindinis karjerų eksploatavimo principas yra tas, kad karjero darbinis paviršius turėtų būti suplanuotas taip, kad atskirtas uolos sluoksnis būtų laisvas ir slenkamas į priekį daugiausia dėl savo svorio. Gali būti nepagrįsta pradėti indėlių kūrimo darbus, kol bus užtikrintas norimas kokybės uolos prieinamumas ir gausus, pelningai išnaudojamo kiekio kiekis.

Kadangi pakilimas ar uolos palei gulley ar upę gali būti vertingas rodiklis, skirtas suprasti skerspjūvį įvairiais lygiais, ir taip pat leidžia atlikti skirtingų lygių kokybės bandymus. Tais atvejais, kai toje vietoje nėra tokių sąlygų, gali būti pageidautina, kad intervalais būtų išgręžtos bandymo angos, siekiant surinkti duomenis apie uolos kokybę.

Karjero, kuriam reikia karjeros, kokybė ir savybės priklauso nuo jo panaudojimo. Pavyzdžiui, cheminė uolienų sudėtis yra svarbus aspektas, naudojamas kalkių ar cemento krosnies srautui. Fizinės savybės yra svarbesnės, kai akmenys yra skirti statybiniams akmenims ar matmenų akmenims, išskyrus chemines savybes. (Matmenų akmenys reiškia akmens masę, reikalingą tam tikrų formų ir dydžių blokų pavidalu).

Karjerų eksploatavimo metodai priklauso nuo geologinių savybių. Yra trys svarbūs karjerų eksploatavimo būdai, pvz. Prietaiso ir plunksnų metodas. Sprogstamasis arba sprogdinimo metodas ir nukreipimas pagal mašinas.

Pleištų ir plunksnų metodas pleištams ir pjovimui atliekamas smėlio akmens karjeruose. Sprogstamosios arba sprogdinimo metodas naudojamas smulkintam akmens karjerui. Metodas yra gręžti, sprogti su sprogmenimis ir išpjauti medžiagą. Kalkių karjerų eksploatavimui naudojamas metodas nukreipti mašinas.

2. Vandens tiekimas:

Vandens tiekimo šaltiniai yra: i) upių ir saugojimo rezervuarų paviršiniai vandenys; ii) požeminiai vandenys iš gręžinių, giliųjų gręžinių ir artezinių šulinių. Kai lietus patenka į žemę, jis iš dalies išsisklaido iš paviršiaus ir iš dalies perpylimas į žemę. Drėgnose vidutinio žemo žemėse apskaičiuota, kad vienas trečdalis surenkamų lietaus kritimo sudaro nuotėkį, vienas trečdalis nuleidžia į žemę ir balansas prarandamas garinant.

Gruntinio vandens šaltiniai:

Požeminis vanduo gaunamas iš daugelio šaltinių. Iš dalies požeminis vanduo yra tiesioginis magmatinio ar vulkaninio aktyvumo indėlis. Kristalizacijos procese neįtraukiamas vanduo, kuris juda į gretimą uolą, kad taptų požeminio tiekimo dalimi. Toks vanduo, neįtrauktas į akmenų uolienų kristalizaciją, vadinamas jaunatviniu vandeniu arba magmatiniu vandeniu. (Daugelis rūdos nuosėdų ir mineralinių venų buvo pagaminti jaunų vandenų).

Po jūra nusėdusiose nuosėdose tarpuose yra šiek tiek vandens. Kai kai kurios nelaidžios nuosėdos nusodinamos, dalis šio vandens gali būti įkalinta ir sulaikoma nuosėdose, kol ji bus užsikimšusi. Vanduo, susikaupęs nuosėdose jų nusodinimo metu, vadinamas jungiamuoju vandeniu. Druskingas vanduo, susidaręs vietose kai kuriuose vidaus šuliniuose, yra jungiamasis vanduo.

Pagrindinis požeminio vandens šaltinis yra kritulių dalis, kuri nusėda į žemę. Ši pagrindinė gruntinio vandens dalis vadinama meteoriniu vandeniu.

Vandens tiekimas iš paviršiaus šaltinių apima ne tik vandenį, gautą iš upių ir ežerų, bet ir iš užsikimšusių rezervuarų, daugiausia esančių tam tikru atstumu nuo tiekiamo ploto. Taigi miestas, esantis netoli didelės upės, dažnai naudoja tą vandenį iš šio šaltinio. Prieš naudojimą vanduo filtruojamas ir, jei reikia, chemiškai ir bakteriologiškai išvalomas.

Upių šaltiniai gali būti lengvai prieinami ir dažnai brangesni nei gerai tiekiami, kurie gali apimti brangią gręžimo programą. Atvirkščiai, upės vandens valymo išlaidos, prieš jas tiekiant visuomenei, yra didesnės nei išlaidos, susijusios su geriamojo vandens valymu.

Ežerai ir upės buvo paprasčiausia vieta, iš kurios galima gauti vandens. Tačiau net ir ankstyvojoje civilizacijoje yra gerai žinoma, kad egzistavo poreikis gręžti gręžinius, kad būtų ištrauktas vanduo iš požeminės. Uolų akmenų erdvės turi vandenį. Ne cementuotuose smėlio akmenyse poros sudaro 20–25 proc. Uolienos.

Skalūnuose poringumas gali būti dar didesnis. Tačiau galima gauti vandenį tik iš tokių akmenų, kurie turi didelį pralaidumą be poringumo. Šios rezervuaro uolos vadinamos vandeningais sluoksniais. Vandens sluoksniai dažniausiai susideda iš smėlio akmenų. Kai kuriose kalkakmenių ir kitų uolienų juose yra vandens. Tikėtina, kad vandens judėjimo greitis bus didelis išilgai gedimų ir jungtinių zonų.

3. Vandens lentelė:

Vandens stalas yra vienas iš svarbiausių požeminio vandens tyrimo bruožų. Vandens stalas yra lygis, žemiau kurio žemė yra visiškai prisotinta vandeniu ir virš kurios akmenų porų erdvės turi šiek tiek vandens ir oro. Vandens stalas pakyla po kalvomis ir nukrenta į ežerus ir upelius.

18.1 pav. Pavaizduotas tipinis vandens stalo ir topografijos santykis. Akivaizdu, kad vandens stalas bus upių ir ežerų lygiu. Gylis nuo žemės paviršiaus iki vandens stalo labai priklauso nuo uolos tipo ir klimato. Drėgnuose regionuose prisotintas žemės paviršius gali būti pasiekiamas per keletą metrų gylyje.

Vandens stalas pelkėse yra ar šiek tiek virš žemės paviršiaus. Priešingai, dykumose vandens stalas gali būti šimtai metrų žemiau žemės paviršiaus. Apskritai visi po vandeniniu stogu esantys uolai prisotinami vandeniu tol, kol pasiekiamas žemesnis lygis, kai aukštas slėgis dėl pernelyg didelės apkrovos sumažina porų erdvę beveik iki nulio. Yra keletas nepralaidžių sluoksnių atvejų, kurie gali turėti šiek tiek vandens, kurio gylis yra didesnis nei įprastas gruntinio vandens lygis.

Gali būti tam tikrų situacijų, kai nepralaidūs sluoksniai gali turėti vandens telkinį, kuris yra aukštesnis už įprastinio gruntinio vandens lygio lygį. Tokiais atvejais, kaip parodyta 18.2 pav., Akivaizdu, kad viršutinį vandens kūną galima prasiskverbti, gręžiant šulinį, o pagrindas gali būti beveik sausas.

Vandens stalo sąlygos daugelyje sričių gali skirtis dėl periferinių ir nepralaidžių sluoksnių, lankstymo ir gedimo linijų kaitos. Neperšlampami sluoksniai gali trukdyti požeminio vandens srautui ir izoliuoti vandenį turinčius horizontus, todėl kiekviena pralaidinio sluoksnio grupė gali turėti savo nepriklausomą vandens stalą. Tokių sluoksnių pasėliai paprastai yra atsakingi už pertrūkių spyruoklių linijas išilgai kalno pusės, kaip pavaizduota 18.3 pav.

4. Artezijos šuliniai:

Tam tikrose vietose gruntinis vanduo yra laikomas pralaidžioje zonoje neperšlampančiais akmenimis iš dviejų pusių. Tokiu būdu laikomas vanduo yra uždaras vanduo ir pralaidi zona vadinama vandeninguoju sluoksniu. Šis vanduo paprastai yra spaudžiamas ir todėl pakils į šulinį, kuris jį paliečia. Toks uždaras vanduo, esant slėgiui, vadinamas arteziniu vandeniu. Šulinys, kuriame vanduo pakyla virš gruntinio vandens lygio, vadinamas arteziniu šuliniu.

Artezijos srautui reikalingos šios sąlygos:

i) pralaidi zona arba lova, ty vandeningasis sluoksnis.

ii) santykinai nepralaidūs uolienai virš ir žemiau, kad vanduo būtų ribojamas vandeningame sluoksnyje.

iii) Tinkamas vandeningojo sluoksnio kritimas, kad būtų užtikrintas hidraulinis gradientas.

iv) įsiurbimo zona taip, kad vandeningasis sluoksnis būtų įkrautas vandeniu.

Šios sąlygos pateiktos 18.4 pav. Neperšlampamas uolienų sluoksnis, esantis virš ir po vandeniniu sluoksniu, reikalingas, kad būtų apsaugotas nuo galvos praradimo. Lovos nuolydis suteikia hidraulinį gradientą, kuris nuo sodrumo lygio iki konstrukcijos kritimo pasiekia tolygų struktūrą. Arteziniai vandenys dažniausiai randami pralaidžiuose smiltainio sluoksniuose, dengtuose nepralaidžiu skalūnu ar kitokiais nuosėdų uolienų serijomis.

Kai vanduo nuolat pumpuojamas iš šulinio, išpylimo greitis per akmenis paprastai yra daug mažesnis nei siurbimo greitis, o srautas per uolieną nepakaks, kad išlaikytų pradinę galvą, taigi vandens stalas yra nuspaustas aplink šulinį. nuspaudęs kūginis vandens stalas, vadinamas depresijos kūgiu arba išsekimo kūgiu. Gilus šulinys, iš kurio pumpuojamas didelis išsikrovimo greitis, gali sukelti kaimyninių mažesnių šulinių, esančių depresijos kūgio diapazone, įsiurbimo būseną.

Požeminis vanduo pakrančių regionuose ir salose:

Svarbus dalykas yra šviežio požeminio vandens buvimas pakrančių regionuose ir salose. Tokių vietovių sluoksniai yra pralaidūs, daugiausia susidedantys iš smėlio, priemolio, koralų, kalkakmenio ir kt. Lietaus kritimo metu lietaus vanduo įsiskverbia per šį sluoksnį ir tampa šviežia gruntiniu vandeniu.

Jūros druskos vanduo visuomet patenka į substratus, stumiantį šviežio vandens, kad jis plauktų ant jo, nes jūros vanduo yra tankesnis nei gėlo vandens. (Galima pažymėti, kad 12 m storio jūros druskos vandens kolonėlė sudaro 12, 3 m gryną vandenį). 18.6 pav. Gėlusis vanduo Colum H yra subalansuotas druskos vandens aukščiu h. Jei gėlo vandens stalo aukštis virš jūros lygio yra t.

tada, H = h + t = Sh

kur S = druskos vandens savitasis tankis.

(S - 1) h = t

H = t / S - 1

Požeminio vandens įvykiai Indijoje:

Indo ir Gango upės lygumos yra didžiuliai gėlo vandens rezervuarai, tiekiantys šulinius. Kalnuotuose regionuose yra šaltinių, kur perteklius ir nepralaidūs uolai yra tarpusavyje sujungti ir pasvirę. Jie yra suformuoti ten, kur uolienos, skiltelės ir gedimai kertasi uolomis.

Vulkaniniai bazalai sudaro gerus vandeninguosius sluoksnius Maharaštros ir Madhja Pradešo „Deccan“ spąstų formavimuose, gaudami gerą vandenį. „Gujarat“, „South Arcot“ Tamil Nadu, Pondicherry ir Rytų bei Vakarų Godavari rajonuose Andhra Pradeše yra artezinių šaltinių.

Tanjore, Madurai ir Trunelveli rajonuose Tamil Nadu rajonas yra molis arba minkštas uoliena, gaunantis teisingą kiekį gero vandens. Vakarų pakrantės regionuose, tokiuose kaip Kerala ir Karnataka, substratas yra lateritas, kuriam būdingas geras gruntinio vandens kiekis. Šilumos ir mineralinių šaltinių yra keliose Indijos dalyse - Mumbajus, Punjabas, Biharas, Asamas, Himalajų ir Kašmyro papėdės.

5. Užtvankų sklypai ir rezervuarai:

Skirtingai nuo upių atsargų, kalnų paviršiaus šaltiniai miestams suteikia vandenį, vanduo yra laikomas užsandarinančiuose rezervuaruose ir perkeliamas į miestus vamzdynais ir akvedukais. Užtvankos taip pat yra skirtos vandeniui hidroenergijai užteršti kartu su tuneliais, kuriais galima transportuoti vandenį.

Kai tokiu būdu naudojamas nuotėkis (kuris skiriasi nuo lietaus kritimo frakcijos) ir vanduo yra užsikimšęs, yra daug geologinių veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti pasirinkus rezervuaro ir užtvankos vietą. Rezervuaras turi būti didžiausias vandens išlaikymo efektyvumas, o užtvankos turi būti saugiai pastatytos.

Geologiniai patarimai dabar yra ieškoma daugelio didelių civilinės inžinerijos įmonių, ir paprastai tai yra būtina, kai reikia pasirinkti bet kokio dydžio rezervuaro vietą.

Ištyrus geologines sąlygas ir išsiaiškinus, kad jos yra patenkinamos, inžinierius gali jį tvarkyti, tačiau inžinierius turėtų turėti pakankamai žinių apie geologiją, kad galėtų atpažinti galimas problemas, su kuriomis gali tekti susidurti, ir kada reikia ekspertų patarimų.

Prieš pradedant darbus turėtų būti atliktas išsamus geologinis tyrimas ir visi jų stebėjimo etapai turėtų būti tęsiami, nes gali būti prieinama papildoma informacija ir gali prireikti geologinių prognozių, kad būtų galima nukreipti kasimo programą kaip statybos pajamas.

Reikėtų suprasti, kad dėl didelės užtvankos nesėkmės susidaro plataus masto nelaimės, katastrofos, susijusios su tinkamai ir šimtų žmonių gyvenimu. Todėl inžinieriams ir jų darbuotojams tenka ypatinga atsakomybė. Kai kuriose vietovėse geologinės problemos gali kilti netikėtai ir jos gali būti sudėtingos, reikalaujančios aukštos kvalifikacijos profesinės analizės.

Negalima paminėti, kad tiesa, kad daugelis užtvankų gedimų atsiranda ne dėl netinkamo paties konstrukcijos, bet dėl ​​tokių geologinių sąlygų, kurios nebuvo tinkamai suvoktos iš anksto. Jei nepastebėta antžeminio nuotėkio sunkumo ir užtvankos yra pastatytos didelėmis išlaidomis, užtvankos netgi gali išlikti stiprios ir tvirtos, tačiau nekeliant vandens lygio prieš srovę, taip nugalėdami užtvankos tikslą.

Autorius yra linkęs cituoti šiuos labiausiai liudijančius didžiojo geologo žodžius. Berkey savo darbe Geologų atsakomybė inžinerijos projektuose.

Užtvankos turi stovėti. Ne visi jie tai daro, ir yra visų jų neapibrėžtumo laipsnių. Rezervuarai turi turėti vandenį. Ne visi jie daro, ir yra daug būdų, kaip vanduo gali būti prarastas.

Darbas turi būti saugiai atliekamas kaip statybos darbas. Ne visi jie yra, yra daug pavojaus šaltinių.

Visa struktūra turi būti nuolatinė ir darbas turi būti atliktas pagal pradinį įvertinimą. Ne visi iš jų yra, ir yra daug priežasčių, dėl kurių jų gedimas ar perteklius, dauguma jų yra geologinės ar geologinės priklausomybės priežastys.

Užtvankų tipai ir tikslai:

Užtvankos yra konstruojamos taip, kad veiktų kaip kliūtys įvairiems tikslams skirtiems vandens ištekliams. Pagrindinė paskirtis - teikti srauto reguliavimą ir saugojimą bendruomenės ar pramonės vandentiekio, galios, drėkinimo, potvynių kontrolės, upelių nuosėdų reguliavimo ir kt.

Pagrindinės užtvankų klasės yra žemės arba uolienų užpildymo ir mūro užtvankos. Žemės ar uolienų užpildymo tipo parinkimas grindžiamas pamatais, medžiagos šaltiniais ir, žinoma, projekto ekonomika. Tais atvejais, kai pagrindinė medžiaga yra per silpna, kad paremtų mūro užtvarą ir stiprios uolienos egzistuoja tik labai dideliuose gylyje, naudojamos žemės ar uolienų užpildytos užtvankos.

Kai nedidelio gylio, kuris yra pakankamai stiprus, kad paremtų mūro struktūrą, nepastebimas uolienas, gali būti pastatytas mūro užtvanka arba žemės užtvanka. Pasirinkimas būtų ekonominės analizės rezultatas.

Žemės užtvankos gali būti homogeninės arba gali būti aprūpintos nepralaidžiais, šerdimis ir dangomis. Įprasti betono užtvankų tipai yra gravitacijos, arkos ir atramos. Žemės ir mūrinės užtvankos reikalauja būtinų statybai reikalingų medžiagų ekonominių šaltinių.

6. Tuneliai:

Galbūt jokiuose kituose inžineriniuose projektuose nėra galimybių, planavimo, sąnaudų apskaičiavimo, projektavimo, naudojamų metodų ir didelių nelaimingų atsitikimų statybos metu rizika priklauso nuo objekto geologijos, kaip ir tunelių.

Nors zoną, kurioje tunelis yra pastatytas, lemia jo paskirtis, sprendimas tuneliu (o ne pasakyti, statyti tiltą) priklauso nuo santykinių geologinių sunkumų. Tikslią tunelio liniją galima spręsti pasirinkus palankias ar sunkias vietines geologines sąlygas.

Santykinis lengvas uolienų gavyba ir uolos bei veido stabilumas yra pagrindiniai pažangos ir nustatymo kaštų veiksniai, taip pat išsiaiškinant, ar galima naudoti uolienų gręžimo mašiną ir ar žemei reikia paramos, ar reikia būtina naudoti suslėgtą orą.

Pvz., Jei paslėptas kanalas ar gilus valymas, pripildytas prisotintu smėliu ir žvyru, buvo patenkintas nenumatytu būdu, dėl to, kad vanduo prasidėjo tuneliu, įvyktų rimta avarija.

Tunelių projektavimo metu reikia atsižvelgti į šiuos geologinius veiksnius:

a) Akmenų ir dirvožemio gavybos lengvumas.

b) uolienų stiprumas ir poreikis juos paremti.

c) Kiek uolienų netyčia iškasama už planuojamo tunelio kontūro perimetro (ty pertraukos), kai naudojami sprogmenys.

d) esamo gruntinio vandens sąlygos ir poreikis išleisti tą patį.

e) Galima aukšta temperatūra labai ilguose tuneliuose ir dėl to būtinybė vėdinti.

Planavimo ir svarbių sąnaudų atžvilgiu minėtų sąlygų pokyčių laipsnis tunelio linijoje yra svarbus. Pakeitimai susiję su struktūra, kuri kontroliuoja, koks roko tipas yra tam tikroje tunelio dalyje, ir kaip roko sluoksniai ir kitos anizotropinės savybės yra orientuotos į tunelio veidą, ir kiek susilpnėja lūžis.

Tunelio kasimui idealios geologinės sąlygos yra šios:

(a) susiduriama su vienu tipu uolų.

(b) Nėra gedimų zonų ir įsibrovimų.

c) Netoliese veido nereikia specialių paramos priemonių.

d) uolos yra nepralaidžios.

Vienodomis geologinėmis sąlygomis gali būti vienodas pažangos tempas be laiko poreikio keisti techniką ir parengti pažeidžiamus susitarimus. Akmenų gebėjimas pjauti ir sąnaudų veiksnys yra svarbūs aspektai.

Konstrukcija yra labai brangi šiose situacijose:

a) susiduriama su dideliu vandens kiekiu.

b) Dėl pernelyg didelės akmens temperatūros vieta yra netinkama darbuotojams.

c) uolieną užkrauna kenksmingos dujos.

Tuneliai palaidiose žemėse:

Tais atvejais, kai tunelis važiuoja sekliuose gyliuose (pvz., Apie 15 m gylyje), gali kilti stogo žlugimo pavojus, o taip pat dėl ​​radialinio slėgio gali žlugti šoninės pusės. Todėl operacijos ir pamušalo metu būtina imtis atsargumo priemonių.

Tais atvejais, kai tunelis važiuoja dideliu gyliu (pvz., 30–60 m gylyje), konsoliduota medžiaga gali stovėti gerai, nebent ji būtų labai mirkoma vandeniu. Tokiu atveju slėgis ant stogo ir šonų bus mažesnis, o akmenų kritimas iš viršaus ir šonų yra mažesnis. Tačiau tunelis turi būti išklotas.

Šiuo atveju egzistuoja aukštos uolienos temperatūros. Kuo giliau tunelis, tuo aukštesnė bus temperatūra. Aukštą temperatūrą galima įveikti laistydami arba šaltuoju sprogimu. Šiuo atveju mažai tikėtina, kad pavasario vanduo susidurs. Gali būti, kad nereikia medienos, išskyrus keletą atvejų. Taip pat gali būti išvengta pamušalo.

Tuneliai nuosėdose:

Tokiais atvejais gali būti patenkintos sunkios spyruoklės. Todėl būtina pateikti pamušalą. Kartais susiduriama su angliavandenilių dujomis, kurias įveikia vandens srove.

Tuneliai metamorfinėse uolose:

Tunelių eiga priklauso nuo uolų pobūdžio ir jų savybių, pvz., Kietumo, sanglaudos. Tunelių kasimas yra gana paprastas konsoliduotuose uoluose, pvz., Akmeninėse ir metamorfinėse uolose. Pavyzdžiui, granitas, kalkakmenis, marmuras.

Sluoksniuotųjų nuosėdų uolų atveju tunelio vairavimas turėtų būti palei lovų streiką, kad tos pačios lovos būtų patenkintos pažangos kryptimi, o darbo sąlygos bus tokios pačios. Nuosėdų formavimuose pagrindinė tunelio dalis gali būti skalūnų ir marlėje, nes pjovimo procesas bus lengvas.

Be to, viršutinis smiltainis tarnaus kaip geras stogas, o apatinis kietas kalkakmenis gali tarnauti kaip geras grindys. Tunelio įrengimas smiltainiu pakreiptuose sluoksniuose yra pavojingas. Sausos uolienos sąlygomis gali nebūti pavojingos būklės, tačiau, kai vanduo susikaupia, būklė tampa pavojinga (18.17 pav.).

Sluoksniuose plonesniuose sluoksniuose vienas ar daugiau lovų yra veikiami tuneliu, o vanduo gali rasti kelią. Yra galimybių judėti išilgai lovos plokštumų, todėl gali būti, kad visą tunelio ilgį galima kirpti.

Jei lovos yra staigiai pasvirusios, mes neturėtume įdėti tunelio į smiltainį. Be to, nerekomenduojama tunelio įrengti tarp smiltainio ir skalūno, nes smiltainis gali nuslysti nuo skalūno ir užblokuoti tunelį.

Tuneliai sluoksniuose sluoksniuose:

Tokiu atveju, jei tunelis važiuoja per pasvirusį sluoksnį, tikėtina, kad daugiausia bus patenkintas vanduo. Yra pavojus, kad viena lova gali slysti, palyginti su šalia esančia lova.

Tuneliai per antgalį:

Tokiu atveju yra baimė, kad stogas nukris po lanku arka, tiesiai virš tunelio.

Tuneliai per sinchroninę dalį:

Tokiu atveju bus sunkios problemos, atsirandančios dėl vandens, esančio artezinėmis sąlygomis, poringose ​​lovų dalyse.

Kasimo metodai:

Kai tunelis turi būti pastatytas per nesuderinamus dirvožemius ar silpnus (minkštus) uolus, pagrindinė problema yra paremti žemę, o ne ją iškasti. Paprastai kasinėjimas atliekamas naudojant minkštos žemės tunelių mašiną su sukamuoju pjovimo galvute. Tai gali turėti visą veidą veikiančią sukamąją krūtų sistemą, kuri lieka kontaktuojanti su dirvožemio veidu, kai pjaunamas galvutė.

Maži dirvožemio griežinėliai per pjautuvo galvutę tiekiami per lizdus. Darbo veidą palaiko suslėgtas skystis, kuris gali būti suslėgtas oras tunelyje arba kur yra naudojama sudėtinga mašina, kurią riboja pertvaros paviršius.

Ankstesnis suslėgto oro tunelyje esantis metodas darbuotojams kelia neįgalumo riziką ir reikalauja, kad kiekvieno dekompresijos poslinkio pabaigoje būtų praleistas laikas.

Vėlesniuose sėkminguose pokyčiuose, o ne ore, ant veido yra naudojamas purvo ir vandens su tixotropiniu moliu. Molis priešinasi srutoms ir linkęs suformuoti užsandarinimą. Kai mašina veikia į priekį, už jos yra sumontuotos atramos.

Pagrindinis veiksnys, lemiantis greitį ir išlaidas statant tunelį stipriose (kietose) uolose, dažniausiai yra santykinai paprastas kasinėjimas. Tradiciniu metodu sekantys tunelio ruožai yra išpurškiami, gręžiant akmenų skylę ir įkraunant juos sprogmenimis ir deginant.

Bet kokios atramos ir numatomo atramos tipo būtinybė priklauso nuo stogo ir tunelio sienų santykinio stabilumo. Smulkiems palaidiems fragmentams gali būti naudojami plačiai išdėstyti akmeniniai varžtai ir vielos tinkleliai, o gali būti naudojamos glaudžiai išdėstytos žiedinės sijos, kai kyla roko kritimo pavojus.

Pastaruoju metu sprogmenų naudojimas palaipsniui pakeičiamas roko gręžimo mašinomis tam tikriems pagrindiniams tunelių projektams. Mašinos, aprūpintos specialiais pjovimo įrankiais, turinčiais glaudžiai išdėstytus volframo karbido įdėklus, gali susidoroti su suspaudžiamojo stiprumo akmenimis, viršijančiomis 300 MN / m2.

Sunkumai, kylantys dėl vietinių geologinių sąlygų:

Dirbant su minkštais uolais tuneliais, heterogeninės uolienos arba kintamos sąlygos, esančios tunelio paviršiuje, gali kelti rimtų problemų, padidinančių išlaidas. Jei akmens molis ar kitas dirvožemis su dideliais akmenimis susiduria su beveik beveik neįmanoma, gali būti susiduriama, kai veikia srutų paviršiaus mašinos.

Kieto akmens riedėjimo pjovimo staklės yra veiksmingos kietiems rieduliams, bet negali būti naudojamos minkštuose dirvožemiuose. Reikėtų numatyti dirvožemio stiprumo kitimą tunelio linijoje, kad būtų galima panaudoti atitinkamą atramą, kai tunelio paviršius yra iškastas. Nesugebėjimas to padaryti gali sukelti perkasinimą.

Be akivaizdžių dirvožemio tipų stiprumo skirtumų (pvz., Tarp nesuderinto smėlio ir iš dalies sutvirtinto molio), dėl poringumo ir prisotinimo kitimas gali sukelti reikšmingų skirtumų. Nedidelis vandens kiekio pokytis gali pakeisti kitaip stabilų dirvožemį į važiuojamą žemę. Nestabilios vietovės dirvožemiai gali būti sutvirtinami švirkščiant chemines medžiagas ar cementą arba užšaldant.

Su tuneliu per kietą uolieną santykinis sunkumas, susijęs su konkrečių uolienų kasimo darbais, iš dalies priklauso nuo to, ar naudojamos sprogstamosios medžiagos, ar naudojama akmenų gręžimo mašina. Nepaisant to, abu metodai turi tam tikrus svarbius veiksnius. Abiem atvejais kasinėjimo greitis yra atvirkščiai susijęs su uolienų trupinimo jėgomis ir tiesiogiai susijęs su lūžių kiekiu.

Sprogmenų panaudojimo procese ryšį su stiprumu apsunkina tai, kaip kai kurie silpni, ne trapūs akmenys, pavyzdžiui, žėručio šlakas, reaguoja į sprogimą ir netraukia už tam tikrą mokestį ir daug didesnį vaidmenį, kurį lūžinėja vaidina.

Lūžiai ne tik tarnauja kaip sprogimo dujų išsiskleidimo keliai, bet ir kaip silpnosios plokštumos, iš kurių yra dalis uolos. Tuneliu gręžimo skylių gręžimo paprastumas priklauso nuo uolienos paviršiaus kietumo ir abrazyvumo, taip pat nuo jo kietumo kitimo. Sėjamoji gali būti nukreipta aštria riba tarp kietų ir minkštų būsenų.

Labiausiai tikėtina, kad sunkūs mineralai, kurie gali sukelti problemų, yra silicio rūšys, pvz., Kvarcas, vynuogių ar cherto, kurie gali atsirasti kaip venai arba mazgeliai. Skalūnai, kuriuose yra geležies akmenų, taip pat gali būti nepatogūs. Santykinai kieti mineralai ir stiprios uolienos dažnai susidaro dėl terminio metamorfizmo.

Silpnas ir minkštas kalkakmenis gali tapti stipriais kietaisiais veršeliais. Nustatyta, kad tai yra reikšmingas geologinis veiksnys kai kuriuose hidroelektrinių projektuose, kuriuose rezervuaras yra aukšto lygio aikštelėje, atitinkančioje didelį granito įsibrovimą.

Tuneliavimas šiluminėje zonoje paprastai tampa vis sudėtingesnis, kai grįžtama prie granito. Pernelyg didelis uolienų išgavimas dėl silpnumo lėktuvų gali sukelti pertrauką ir roko kritimą iš stogo.

Tam tikras procentas perteklinių kasinėjimų, palyginti su tobula sekcija, paprastai yra įtrauktas į sutartį. Išsiskyrimas, kuris įvyksta kasimo metu, priklauso nuo jungimo intensyvumo ir kitų silpnumo plokštumų, pvz., Paklotų plokštumų, švelnumo. Apskritai gerai išklotos uolienos su lūžiais suteikia protrūkį, o masyvi vienoda uola tinkamai išpurkšta suteiks švarią sekciją.

Pernelyg didelis uolienų patekimo ir pavojaus iš stogo protrūkis yra atsakingas šiais atvejais:

(a) Gedimų zonose, ypač jei jos yra laisvai užsandarintos.

b) Siauresniuose užtvaruose nei sąnarius išplitęs tunelis.

(c) sinchroninėse ašyse, kuriose yra įtampos jungtys.

d) Laisvai suspaustų fragmentinių uolienų sluoksniuose.

(e) Kai yra stambių stiprių ir silpnų uolienų sluoksnių (pvz., kalkakmenio ir skalūno pokyčiai) stogo lygmenyje arba streikuojant tuneliu ir stačiu kritimu.

Išėjimas į tunelį:

Svarbus dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra įsiurbimo į tunelį pernelyg didelė dalis. Tai turėtų būti vertinama pagal žinias apie gruntinio vandens sąlygas, uolienų pralaidumą ir geologinę struktūrą.

Pavyzdžiui, granitas, gneisas, šašas ir tokios kristalinės uolos paprastai yra sausos, išskyrus galimą srautą išilgai sąnarių ir gedimų, o galbūt ir bet kokių pylimų, kurie juos kerta, ribose.

Perdengiančių uolienų atveju požeminio vandens srautas į tunelį greičiausiai padidės gedimų zonoje ir sinchroninėse ašyse. Rūkas, užpildytas vandeniu, ypač kalkakmenyje, kelia rimtą pavojų. Tai turi būti apdrausta prieš pradedant darbinį veidą mažomis horizontaliomis angomis.