Почвенно-геологические исследования в дорожном деле

Привет, Вы узнаете о том , что такое геологические исследования, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое геологические исследования, треугольник фере , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Военная геология.

Обычно технические изыскания дорог делятся на 1) рекогносцировочные, 2) подробные и 3) восстановительные.
Рекогносцировочные изыскания начинаются с изучения направления дороги по картам. На топографических картах намечаются линия траосы, места возможных подъемов, мостов, перевалов и т. д. Обследование на местности производится
на основе предварительных наметок по картам. Во время непосредственного объезда илн обхода изучаются рельеф, физикогеологическне явления, угрожающие дороге (оползни, обвалы,
карстовые процессы и др.), болота, выясняются категории почвогрунтов с дорожной точки зрения, дается оценка проезжаемости
существующих дорог и т. д. Обследование приходится производить по нескольким вариантам трассы дороги, чтобы иметь критерии для сравнительной оценки. На основе рекогносцировочных
исследований выясняется направление трассы, намечаются основные типы дорожных сооружений —
земляное полотно, мосты, дорожная одежда п т. д.

Подробные изыскания заключаются в производстве
на месте инструментальных съемок, трассировки линий на планах с горизонталями, а также в разбивке их на местности, нивелировке основного направления и т. д. Инженерно- геологические исследования н зондирование являются обязательными для
составления проекта дороги.
Восстановительные изыскания производятся перед самой постройкой дороги: для восстановления лиинн, для
внесения необходимых корректив в проект дороги и для составления чертежей и других документов рабочего проекта.
Требования и нормы для проектирования и строительства дорог в условиях мирного времени разработаны Гушосдором НКВД СССР и опубликованы © целом ряде инструкций, с которыми
геолог должен ознакомиться. В условиях военного времени требования и нормы могут быть иными, в зависимости от сложившейся обстановки.
В задачу дорожных почвепно-инженерно-геологических исследований входит разрешение следующих -вопросов:
1. Выбор наиболее удобной трассы дороги.
2. Изучение почво-грунтов, как основания дорожного полотна.
3. Оценка дорожно-строительных материалов.
4. Определение наилучшей песчано-глинистой смеси в целях улучшения дорог добавками.

Выбор трассы дороги

Дорога между заданными пунктами должна быть возможно
ближе к прямой линии. В условиях мирного времени отклонения
оправдываются экономическими соображениями; во время войны
основными требованиями являются быстрота сооружения и обеспечение проезда того или иного рода войск. Кроме того, при
проектировании и сооружении военных дорог обязательны требования маскировки, заключающиеся в проведении трассы по «рисунку местности», примыкании к теневой стороне оврагов, избегании «узлов» дорог и т. д.
Таким образом, целесообразный выбор трассы определяется
сложным комплексом причин, и не всегда прямая линия будет
удобным направлением военной дороги. Кроме того, приходится
считаться с месторасположением местных дорожных материалов,
так как сокращение сроков строительства связано с сокращением
транспортных операций, в первую очередь по доставке материалов. Трасса дороги должна быть приближена к месторождениям естественных дорожных материалов. Значительно облегчает определение наиболее выгодного направления трассы аэрофотосъемка и дешифрирование аэроснимков.

Следующие моменты определяют правильность выбора трассы дороги:
1) наименьшее количество земляных работ и мостов;
2) устойчивость н прочность почв и пород, достаточные для передвижения по дороге намеченных командованием родов войск;
3) близкое местонахождение требуемых строительных материалов (песок, щебень, камень, дерево и т. д.);
4) благоприятные, по возможности, для маскировки как самой дороги, так и движения войск но ней, естественные условия местности.
Изучение иочво-груптов как основания дорожного полотна
Грунт служит основанием дороги, материалом для полотна и
дорожной одеждой (для грунтовых дорог). Без производства полевых почвенно-грунтовых дорожных изысканий нельзя рационально построить илн реконструировать дороги.
Наиболее удобной при разрешении вопросов дорожного строительства является классификация почв Н. М. Сибирцева, которая разбивает все почвы на три класса: 1) зональные, 2) интра- зональные, 3) азональные.
I класс. Зональные почвы.

1) тундровые почвы,
2) подзолистые почвы (почвы лесной зоны),

3) деградированные почвы (переходные почвы лесо-степи),

4) черноземные почвы(почвы степей),

5) каштановые и бурые почвы, сероземы (почвы сухих степей и полупустыни),

6) латеритные (почвы субтропиков).

II класс. Интразональные почвы.

1) солонцовые почвы: солонцы и солоди,

2) солончаковые почвы: солончаки и солончаково-болотные почвы,

3) болотные почвы: торфяные, торфо-глеевые, лугово- н нловато-глеевые,

4) глеево-подзолистые почвы (полуболотные),

5) темноцветные почвы (черноземновидные),

6) перегнойно-карбонатные почвы.

III класс. Азональные почвы.

1) аллювиальные почвы (пойменные),

2) смытые, перемытые и намытые почвы,

3) грубые каменистые, хрящевые, галечные и дресвянистые почвы,

4) боровые песчаные почвы,

5) выход па дневную поверхность н обнажения почвообразующих пород.

В распределении почв необходимо учитывать известные закономерности:
1. Закон горизонтальных почвенных зон (сформулированный И. М. Сибирцевым). Почвы распространены зонами (полосами), сменяющимися с севера на юг.
2. Закон вертикальных почвенных зон (предложен В. В. Докучаевым). Если подобрать два склона, подошвы которых лежат в одинаковых условиях, то вверх по склонам будет наблюдаться одинаковая смена почвенных типов.
3. Закон почвенных микрозон (акад. Афанасьев).
Почвы располагаются по небольшим понижениям рельефа в виде
миниатюрных вертикальных зон.
Все эти три закона могут быть объединены в один общий закон аналогичных топографических рядов 'почв
(каждой горизонтальной зоне соответствует вертикальная зонаХ

4. Закон инверсии почвенных зон (М. М. Филатов п И. М. Крашенинников). Расположение горных стран, хребтов и направление (экспозиция) склонов вызывают перемещение и
сдвиги почвенных зон как в вертикальном направлении, так и по склонам, в зависимости от ориептлровкп по отношению к странам света.
5. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Закон почвенных провинций (Л. И. Прасолов).
Почвенные зоны, вследствие местных фнзпко-географических
условий, разделяются на более нли меиее крупные области, нередко далеко отстоящие друг от друга.
Полевое обследование почво-грунтов производится с помощью
небольших шурфов, закопушек (прикопок) п буровых скважпп.
Шурфы сечением 0,80 X 1,70 т углубляются обычно до 1,5—2 л.
Одну из сторон ориентируют так, чтобы опа находилась против
солнца и позволила внимательно изучить все морфологические
признаки почвы и выделить генетические горизонты и подгорнзонты. Одновременно берется образец. Контрольные шурфы (полушурфы) делают меньшей глубины —
до 1 л (сечением 0,65 X
X 1,30 л).
Закопушки (прикопки), глубиной до 0,5 д, применяются дтя
ускорения обследования. Буровые скважины закладываются
в случае необходимости уточнить данные о геологическом строении и гидрогеологических условиях местности.
Записи обследования ведутся по определенной форме
(табл. 23). Место для заложепия разрезов необходимо согласовать с рельефом, каждый элемент рельефа должен быть охарактеризован отдельным шурфом; чем спокойнее рельеф, тем меньше можно закладывать шурфов.

Оценка грунтов с точки зрения дорожного строительства производится для определения прочности дорожного полотна и удобства движения по дороге. Например, оно должно быть по воз¬
можности беспыльным.
По степени прочности грунты располагаются в следующем порядке: камень, галька, щебень, гравий, песок, известковые глины, глинистые мергели и черноземы. Грунты, легко отделимые лопа¬
той, идут на устройство дорожной насыпи при условии достаточной вязкости грунта и устойчивости естественных откосов, более
прочные идут на верхнее строение дороги и укрепление ее проезжей части.

В зоне степей при прокладке трассы дорог летом на пути могут встретиться солонцы, которые в сухом состоянии представляют чрезвычайно твердую массу. При увлажнении этот же
участок дороги придет в совершенно непроезжее состояние (липкая грязь, глубокие колеи, вызывающие буксование автомашин;, что, конечно, затруднит использование дороги в целом и заставитустраивать объезд, ибо просыхаппе солонцов происходит очень медленно.

Следовательно, геолог должен внимательно изучить физико- механические свойства грунтов, уметь оценить их несущую способность и правильно ответить на вопросы о прочности дорожного полотна. В вопросах дорожного строительства большое значение имеет также учет поглощающего комплекса почво-грунтов.

1. Если в поглощающем комплексе почво-грунтов имеются катионы щелочных металлов (К’, Ка"). то вследствие гидролиза при избытке влажности почвенные растворы приобретают щелочную реакцию. Почва начинает диспергировать, делается липкой и пластичной, теряет несущую способность и т. д. Происходит изменение почвы в худшую сторону.

2. Почвы и грунты, поглощающий комплекс которых насыщен двухвалентными катионами (Са’*, Мд’’), наоборот, очень стойки по отношению к переменной влажности, ибо коллоиды в них находятся в свернутом состоянии.

2. Если в грунте частиц крупнее 2 м.ч содержится больше 10%, то такие грунты относятся к гравелистым (хрящеватым^ или каменистым (наиболее удобна классификация гравелистых грунтов Н. И. Иванова).

Ориентировочные признаки для определения граиулометрнчессой разиости грунтов в поле для дорожных целей (по М. М. Филатову)

о ветрах, элементы мезо- и микрорельефа и их генезиса, структура грунтов в естественном состоянии и т. д.). Гранулометрический состав, т. е. относительное содержание частиц различной крупности, является важнейшей характеристикой почво-грунтов для дорожных целей. Крупнозернистые пески обладают хорошей водопроницаемостью, но незначительным капиллярным поднятием; мелкозернистые грунты плохо водопроницаемы, но имеют большую способность к капиллярному

поднятию. Это имеет значение для установления высоты дорожной насыпи. Необходимо учитывать сложность электрохимических процессов, происходящих при капиллярных явлениях. В грунтах одного и того же гранулометрического состава, но различного генезиса эти явления будут проходить различно. Свойства грунтов зависят также от химико-минералогического состава, формы частиц и фактуры их поверхности (гладкая, шероховатая). Физические свойства частиц различных диаметров не бдинаковы, поэтому необходимо их классифицировать. В табл. 24 приводится принятая в дорожном деле гганулометрическая классификация грунтов (по Гушосдору НКВД СССР). Одновременно приводятся две таблицы, полезные для оценки, грунтов при полевых исследованиях:

таблица ориентировочных признаков для определения гранулометрических разностей в поле (табл. 25) н таблица физико-механических свойств грунтов (табл. 26). В условиях военного времени при изысканиях в прифронтовой полосе можно руководствоваться табл. 27 и 28, рекомендуемыми Л. В. Новиковым. Гранулометрический состав для наглядности и удобства сравнения различных грунтов представляется на различных графиках (методом прямоугольных координат, интегральных кривых и т. п.). Для военно-дорожных целей наиболее удобно на картах и профилях давать циклограммы гранулометрического состава (рис. 77). Оценка дорожно-строительных материалов Одним из важнейших вопросов инженерно-геологической разведки прн строительстве порог являются изыскание дорожностроительных материалов и их оценка не только визуальная, ноп при помощи лабораторных определений. Количественные и качественные нормы, по возможности, устанавливаются методами,

хотя бы до некоторой степени воспроизводящими те воздействия, которым подвергается дорожное полотно. На дорожную одежду оказывает влияние комплекс факторов, связанных с климатическими агентами и механическим воздействием транспортных средств (конных повозок, орудий, танков и т. д.). В результате часто происходит преждевременное изнашивание дороги, которое воспроизводит в усиленной степени явления, хорошо известные •геологам и почвоведам в скоре выветривания». Механические воздействия, воспринимаемые дорогой, невелики: вертикальная нагрузка для автотранспорта 4—6 кг/см2, для гужевого транспорта— до 10,0 кг/сл2; касательные усилия для первого равны 4 кг/см2, для второго — 8 яг/сл2. Предел временной прочности большинства пород во много раз превосходит вышеприведенные величины. Но для вопросов дорожной геологии важен учет не абсолютных величин усилий, а их многократность, вызывающая уменьшение прочности каменных материалов. Наилучшим методом изучения дорожных строительных материалов является длительное наблюдение за ними в процессе эксплоатации, что довольно затруднительно и сложно. Иногда создаются специальные опытные участки или имитирующие модели. Единой международной системы испытаний каменных материалов нет. В настоящее время методика испытания каменных дорожных строительных материалов на основе опыта в СССР н за рубежом разработана в ДорНИИ. Для установления, качества дорожного материала надо определить: 1) удельный вес, 2) объемный вес, 3) водопоглощаемость, 4) морозостойкость, 5) погодоустойчивость, 6) цементирующую способность, 7) влияние нагрева. Механические испытания заключаются в применении ряда воздействий: 1) сжатие, 2) изнашивание в барабане, 4) определение сопротивления на разрыв, б) испытание щебня сжатием в цилиндрической форме. Геолог Н. X. Платонов, указывая на трудность применения в военных условиях некоторых сложных способов оценки прочности дорожных материалов, рекомендует определять прочность пород по степени выветривания отдельных компонентов <табл. 29). Для полных испытаний материалов Ленинградский филиал ДорНИИ Гушосдора разработал упрощенную методику и походную лабораторию, весьма удобную для военно-геологических исследований. Лаборатория смонтирована в заплечном армейском ранце п имеет вес 10 кг. В походной лаборатории с портативными простыми приборами можно определить: 1) влажность грунтов, 2) группу грунта (качественно—с вдавливанием штампа, под нагрузкой), з) гранулометрический состав пипет-апализом (определяемый в 4 часа, что скорее метода Рутковского в шесть раз), 4) коэфициепт фильтрации песков ( по видоизмененному методу Каменского), 5) пластичность (по Аттербергу), 6) объемный вес, 7) количество карбонатов, 8) ориентировочную прочность каменных материалов по удару молотком с выделением трех пород:

а) вполне годных, б) средней годности, в) негодных для строительства.
Ниже мы приводим требования, предъявляемые к основным
естественным дорожным материалам.
Песок —
для подстилающего слоя должен удовлетворять
следующим условиям:
1) состоять нз твердых пород,
2) не содержать примеси органических веществ по весу более 2%,
3) по гранулометрическому составу быть крупным или средним (табл. 30).
Гравий должен быть не ниже средней твердости и удовлетворять следующим условиям: 1) истирание ио Девалю с шарами
для твердого гравия <25%,

Таблица 30
Гранулометрический состав иесков
для подстилающего слоя
Частицы, задерживаюКрупный Средиий щиеся иа ситах с отверпесок, песок,
стием, ММ % % ——
>2 <10 >ю 2 —1 >60 <50 1 -0,6 —
>50 0,5—0,25 75 75
Содержание гл или¬
стых частиц <0,005 8 3
для среднего 25—35%, для
мягкого 35—50%. для очень
мягк^ -50%; 2) водопоглощ.. еь в 2% от веса
в воздушно-сухом состоянии
при полном насыщении;
3) основной состав оболочки пород высокой прочности
(преимущественно изверженных и не имеющих заметных признаков выветривания).

Примеры состава гравий¬
ного материала, укладывае¬
мого на проезжую часть,
для различных случаев (А, Б и В) приведены в табл. 31.
Камень для мощения проезжей части и для приготовления
щебня применяется валунный или рваный из коренных скальных
пород без слабых прослоек.
Щебень с водопоглощепнем свыше 2% по весу должен бытьиспытан на морозостойкость. Для верхнего слоя берется твердый

щебень, для нижпего допускается средней мягкости. Обязательно требуется однородность пород для равномерности износа и гладкости поверхности. Определение панлучшей песчапо-глпнистой смеси („оптимальные грунты") Ввиду того, что главным недостатком большинства грунтов при устройстве проезжей части или основания дороги является изменяемость их свойств в зависимости от климатических факторов, приходится искусственно регулировать гранулометрический состав грунтов. Действительно, песчаные групты удовлетворяют требованиям только во влажные периоды, —глинистые — в сухом состоянии, а пылеватые грунты вообще неудовлетворительны. Однако при известном соотношении в грунте отдельных фракий леска, пыли и глипы можно создать как бы «оптимальный» групт с большой устойчивостью, мало зависимой от увлажнения. Для этого используются положительные качества гранулометрических фракций — удовлетворительная несущая способность мокрого песка и значительная связность высушенной глины. Таким образом, отдельные участки дороги с большой грузонапряженностью, при наличии необходимого времени, улучшаются путем добавки или к песку глипы или к глипе песка. При составлении грунтовой смеси глины должно быть взято столько, чтобы ею заполнить все поры в песчаном ггунте. Таким образом, необходимо определить состав грунта дорожного полотна и добавки, которой предполагается улучшить дорогу. Следует также знать гранулометрический состав наилучшей смеси, т. е. смеси, наиболее устойчивой из всех возможных смесей при данных ландшафтных условиях, рельефе и климате (табл. 32).

При оценке гранулометрического состава можпо ориентировочно руководствоваться (по Лорбергу) следующими пределами для хорошего дорожного грунта:

Таким образом, для оценки качества дорог и выработки мероприятий по его улучшению надо взять образцы грунтов дороги и карьеров, откуда намечается добывать грунт для добавки, сделать механический анализ (наиболее простым и скорым способом), определить процент добавки для различных участков дороги подсчитать объем карьерных добавок. Для определения иаилучшей смеси и вычисления процента добавки удобно пользоваться треугольником Фере (рис. 78).

При разных соотношениях точка механического состава смеси будет находиться на расстояниях, обратно пропорциональных количествам смешиваемых грунтов. Предположим, имеется песчаный грунт дороги В и карьеры, где добываются грунты К1 и Кг. Соединяем точки К1 и В и видим, что никакая смесь этих грунтов нс дает хорошего результата. Наилучшая смесь получается при смешивании грунта В с добавкой Кг. Если мы имеем грунты карьеров, которые в отдельности не дают хорошей смеси, например Кл и Кз, то наилучшую смесь можно получить путем последовательного смешиванпя сначала грунтов Кз и В, а затем полученной смеси с К1. При выборе точек внутри заштрихованного поля (см. рис. 78) следует руководствоваться следующими соображениями:

1. В сыром климате для сильно увлажняемых грунтов количество глины в смеси следует иметь ближе к нижнему пределу (т. е. 5—7%); количество глины должно приближаться к этому же пределу также в случае составления оптимальной смеси из крупного песка.

2. При сухом климате, а также при составлении смеси из мелкого песка, количество глины должно приближаться к верхнему пределу (т. е. 10—12%).

3. При наличии в смеси песка крупного размера общее количество его должно приближаться к верхнему пределу (т. е_ 70—75%). 4. При наличии в смеси мелкозернистого песка общее количество его должно приближаться к нижнему пределу (50—55%). 5. В отношении экономии на добавках наивыгоднейшей всегда будет точка пересечения с контуром, ближайшим к точке грунта дороги (наилучшая смесь).

Исследование, описанное в статье про геологические исследования, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое геологические исследования, треугольник фере и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Военная геология

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.