Опасности обусловленные действием подземных вод

    Федеральное агентство по образованию 

    Астраханский  государственный 

    технический университет

    Кафедра Строительство 
 
 
 
 

    Реферат 

    Тема: «Опасности обусловленные

    действием подземных вод» 
 
 
 

    Выполнил: студент группы ДСС-51

    Гавриленко  С.С.

    Проверил: Умеров Р.З.  
 
 
 

    Астрахань 2011

Введение 

     Подземные воды имеют весьма большое значение для народного хозяйства; они широко используются для целей водоснабжения городов, сельского хозяйства, населенных пунктов и промышленных предприятий, в то же время, как и всякие подземные воды, они создают проблемы при строительных работах. 

     Актуальность  работы обусловлена увеличением  объёмов как надземного, так и  подземного строительства во всех крупнейших городах России, и необходимостью в тщательных исследованиях, предшествующих этому строительству. Одним из важнейших  аспектов строительства является выявление  наличия подземных вод. 

     Целью работы является всестороннее изучение подземных вод. 

     В работе для достижения цели были рассмотрены  следующие вопросы:

• классификация подземных вод;
• трудности, возникающие из-за наличия подземных вод;
• обеспечение безопасного строительства.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Классификация подземных вод

    Подземные воды - воды, находятся в верхней (до глубины 12-16 км) части земной коры в жидком, твердом и парообразном состоянии. Полезное ископаемое, особенно ценное своей возобновляемостью в естественных условиях и в процессе эксплуатации. Количество подземных вод оценивается их запасами.

    По условиям залегания подземные воды подразделяются на: почвенные, верховодку, грунтовые, артезианские, межпластовые.

    Верховодкой называют воду, находящуюся на глубине 2-3 м от поверхности земли над водоупорным слоем.

    Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными.

    Грунтовые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению.

    Артезианские — напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

    Минеральные воды — природные воды, которые характеризуются наличием определённых минеральных солей, газов, органических веществ и других химических соединений. В отличие от питьевых, в более высоких концентрациях минерализации или обладающие специфическими химико–физическими и другими свойствами, содержание биологически активных компонентов.

    Межпластовые  воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых вод, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах.

    По  степени минерализации подземные воды делятся на:

- пресные

- солоноватые 

- соленые 

- рассолы 

    По  температуре подземные воды делятся на:

- переохлажденные

- холодные

- термальные

Агрессивность подземных вод.

      Агрессивность подземных вод - способность подземных вод путем химического воздействия разрушать горные породы и различные материалы: бетон, известковые материалы, металлы. Агрессивность подземных вод подразделяется на:

    - углекислотную, является результатом воздействия углекислоты;

    - выщелачивающую, характеризующуюся растворением  карбоната кальция и вымывание из бетона извести, возникает при малом содержании в воде ионов;

    - общекислотную,  обусловливается низким значением водородного показателя pH, в результате чего происходит растворение извести бетона;

    - сульфатную, характерна при наличии в воде сульфата. Это обуславливает кристаллизацию новых соединений, которая приводит к увеличению объема и разрушению бетона;

    - магнезиальную, аналогична сульфатной, приводит к разрушению бетона при контакте с водой, содержащей высокое количество ионов магния.

    Для борьбы с агрессивностью воды применяют  специальные цементы, производят гидроизоляцию  подземных конструкций, понижают уровень грунтовых вод и т. д.

    Изучение  режима подземных вод необходимо для решения многих задач, в том  числе по проектированию и возведению зданий и сооружений. Рассматривается  совокупность изменений, связанных  с положением уровня, температуры, химического  состава, характера поверхности  и т. д.

    Горные  породы подвергаются воздействию движущихся подземных вод механически и  химически. В результате происходит вынос частиц пород, образуются провалы  и пустоты и поверхность земли  оседает. Этот процесс называется суффозией. Вынос частиц пород зависит от многих факторов, в том числе от таких, как размеры пор и частиц, минералогический состав, скорость фильтрации воды, гидродинамический напор. Различают  два вида суффозии - механическую и  химическую. Механическая суффозия обусловлена  перемещением частиц пород, химическая определяется процессами выщелачивания, в результате чего разрушаются кристаллические  связи и породы перемещаются. При  этом сначала растворяются соли стенок оборот, в таких горных породах, как  гипс и каменная соль, в силу их большой  растворимости угроза интенсивного развития карстовых явлений становится реальной. В сульфатных породах карст  развивается также очень быстро, что следует учитывать при  строительстве зданий и сооружений. Формы карста на земной поверхности  характеризуются самыми разнообразными очертаниями - канавками, бороздами, щелями размером от нескольких сантиметров  до метра. Эти формы носят название карров; они обычно распространяются на больших площадях, которые называются карстовыми полями. Среди карров распространены глубокие трещины, называемые понорами. Наиболее распространенной формой карстовых явлений являются карстовые воронки, достигающие по своим размерам 1 . 100 м в поперечнике и глубины 1 . 20 м. К наиболее крупным карстовым явлениям относятся карстовые котловины и поля, шахты и пропасти, карстовые колодцы и пещеры. Следует отметить, что развитию карстовых форм способствуют эрозионные процессы.

    Строительство зданий и сооружений в районах  распространения карстовых явлений  представляет немалые трудности, особенно при расположении карстовых полей  ниже полотна железных и автодорог, проходке тоннелей. Большую опасность  представляют собой карстовые полости  для зданий и сооружений, передающих на грунт значительные нагрузки, сооружения береговых мостовых опор, поэтому  сооружения стремятся разместить в  более благоприятном месте. Если это не представляется возможным, то требуемая прочность закарстованных пород обеспечивается путем инъекции сначала смесей с мелкозернистым или тонкозернистым песком, затем - цементно-глинистым раствором.

    Защита  фундаментов от подземных  вод

    Подземные воды являются слабыми растворами химических веществ. Некоторые из этих веществ, при определенной концентрации образуют агрессивную по отношению к бетону среду. Под воздействием агрессивных подземных вод бетон фундаментов разрушается, арматура оголяется и корродирует. Интенсивность процесса зависит от степени и вида агрессивности подземных вод, водопроницаемости грунтов, скорости перемещения воды относительно фундамента, плотности бетона, наличия в нем трещин, особенно в зоне растяжения, и от толщины конструкции.

     Для  конструкций, располагающихся в  грунте, установлены определенные  нормы содержания химических  веществ в подземной воде, при  которых она считается агрессивной  по отношению к бетону. Избежать  воздействия некоторых видов  агрессивности подземных вод на бетон можно применением более стойких к данному виду агрессивности цементов (например, сульфатостойких цементов при сульфатной агрессивности воды). Хорошо сопротивляются агрессивности подземных вод очень плотные бетоны в трещиностойких конструкциях.

     Если  нет гарантии получения очень  плотного бетона, приходится изолировать  фундаменты от агрессивных подземных  вод. Особое внимание уделяют  гидроизоляции фундамента снизу,  где арматура защищена лишь  небольшим слоем бетона. Для этого  при устройстве монолитных фундаментов  делают подготовку из щебня,  втрамбованного в грунт и политого  битумом, или из асфальта. Подготовку  покрывают за 2 раза битумной мастикой  или мастикой из полимерных  смол, В исключительных случаях  по подготовке, выровненной стяжкой,  укладывают рулонную гидроизоляцию  на соответствующей мастике.

     Разрушение  бетона с боков фундамента  менее опасно, поэтому в таких  местах часто ограничиваются  покрытием поверхностей фундамента  за 2 раза черным вяжущим или  мастикой из полимерных смол. Дополнительно вокруг фундамента делают замок из перемятой глины. Когда агрессивность грунтовых вод велика или возможен разлив агрессивных химических растворов на пол по грунту, устраивают более сложную гидроизоляцию из рулонных материалов.

     При  агрессивной среде тщательно  изолируют стены здания для  предотвращения подсоса капиллярной  воды из грунта через фундамент.

    Агрессивность подземных вод по отношению к  бетону и железобетону. Выщелачиванию  из бетона в первую очередь подвергается свободная кристаллическая известь, являющаяся основной частью обычных  схватившихся бетонов. Выщелачивание  извести не только приводит к значительному  уменьшению крепости бетона, но и подготавливает условия для разложения других составных частей бетона.

     К  наиболее вредным соединениям,  кристаллизующимся в порах бетона, относятся сульфаты, главным образом  гипс. Последний образуется в результате реакции между содержащимися в воде сульфатами и известью бетона. Переход извести в гипс, как известно, сопровождается значительным увеличением объема, что естественно, приводит к напряжениям и даже разрушению бетона.

    В связи  с неблагоприятным воздействием подземных вод на несущую способность  грунтовых оснований и материалы  подземных конструкций необходимо при проектировании и строительстве  фундаментов учитывать возможность  изменения гидрогеологических условий  площадки в процессе строительства  и эксплуатации объектов. В первую очередь к этим неблагоприятным  факторам относятся следующие: естественные сезонные и многолетние колебания  уровня подземных вод; возможное  изменение уровня подземных вод  по технологическим причинам; увеличение агрессивности подземных вод  по отношению к материалам подземных  конструкций и возрастание коррозионной активности грунтов, обусловливаемые  технологическими особенностями производства.

Повышение уровня подземных  вод

    Повышение уровня грунтовых  вод связано с увеличением приходных составляющих в общем балансе грунтовых вод за счет дополнительного питания, возникающего в результате техногенных процессов и явлений. Неглубокое залегание грунтовых вод, природное или связанное с техногенным воздействием, вызывает сложные технические проблемы, включая осушение подтопленных сооружений. Увлажнение в прошлом сухих пород уменьшает их несущую способность и может вызвать оседание сооружений. Неравномерное оседание поверхности сопровождается образованием трещин в сооружениях, их разрушением.

    Повышение уровня грунтовых  вод в центральных городских районах представляет угрозу сохранности находящихся в земле технических сооружений, таких как тоннели и глубокие фундаменты, проложенные ранее в обезвоженной зоне.