Техногенные грунты - это естествен­ные (природные) грунты, измененные и перемещенные в результа­те производственной и хозяйственной деятельности человека, и ан­тропогенные образования. Под антропогенными образованиями понимают твердые отходы производственной и хозяйственно-быто­вой деятельности человека, в результате которой произошло корен­ное изменение состава, структуры и текстуры природного минераль­ного или органического сырья.

Техногенные грунты используют в качестве оснований зданий и сооружений или среды для размещения в них городских коммуни­кационных сетей и других сооружений, но главным образом как материал для отсыпки насыпей, дамб, земляных плотин и т. д.

Понятие «техногенные грунты» объединяет весьма разнородные по происхождению, составу, строению и свойствам грунты. Среди важнейших специфических особенностей техногенных грунтов, от­рицательно влияющих на их инженерно-геологическую оценку, от­метим следующие:

Значительную неоднородность по составу и неравномерную сжимаемость;

Возможность самоуплотнения от собственного веса, особен­но при вибрационных воздействиях;

Повышенное содержание органического вещества в свалках и бытовых отходах и в связи с этим возможность образования токсичных газов (метана и др.);

Склонность к самовозгоранию пустой породы, образующейся при разработке угля;

распад, разложение и другие физико-химические преобразо­вания (для шлаков, зол и шламов).

Классификация техногенных грунтов. В настоящее время к тех­ногенным грунтам относят: 1) природные грунты, измененные в ус­ловиях естественного залегания; 2) природные грунты, перемещен­ные с мест естественного залегания в процессе строительной или иной производственной деятельности; 3) антропогенные образова­ния.

Природные грунты, измененные в условиях естественного за­легания. Этот тип техногенных грунтов создают целенаправленно в соответствии с запросами строительства с помощью различных фи­зических и физико-химических воздействий. К физическим воздей­ствиям относится уплотнение катками, тяжелыми трамбовками, вибрацией и т. д. Помимо этих воздействий, уплотняющих диспер­сные грунты с поверхности, применяют также глубинные физичес­кие воздействия (камуфлетные взрывы, электроосмос, заморажива­ние, грунтовые сваи и др.). С помощью этих работ повышают проч­ность природных грунтов, снижают их сжимаемость и водопрони­цаемость.

К физико-химическим воздействиям относятся весьма широко используемые в строительстве цементация, силикатизация, битуми­зация, глинизация, обжиг и другие методы. Все они способствуют закреплению грунтов как дисперсных, так и скальных и улучшению их свойств. Природные грунты, уплотненные или закрепленные ука­занными выше методами технической мелиорации, называют еще улучшенными.

Природные грунты, перемещенные с мест естественного зале­гания. К этому типу относят грунты, перемещенные с помощью транспортных средств, взрыва (насыпные грунты) или с помощью средств гидромеханизации (намывные грунты).

Насыпные грунты по технологии своего образования под­разделяются на планомерно и непланомерно отсыпанные.

К первым относят насыпи, возведенные по специальному про­екту из однородных грунтов с уплотнением до заданной по проекту плотности. Ко вторым относят отвалы и свалки различного вида грунтов, полученные при разработке карьеров и подземных вырабо­ток, срезке площадей при планировке, в процессе вскрышных работ и т. д.

По степени уплотнения от собственного веса различают насып­ные грунты слежавшиеся (процесс самоуплотнения закончился) и неслежавшиеся (процесс самоуплотнения продолжается)

Насыпные грунты (особенно неслежавшиеся) характеризуются по­вышенной сжимаемостью.

Намывные грунты создают с помощью средств гидромеха­низации при строительстве в поймах крупных рек, на побережьях морских заливов и др. Для намыва обычно используются пески. Прочностные и деформационные характеристики устанавливают с учетом времени, прошедшего после окончания намыва. Следует помнить, что намывные грунты обычно проходят стадии уплотне­ния, упрочнения и лишь затем переходят в стабилизированное со­стояние. На намывных грунтах воздвигают крупные стадионы и другие сооружения, ведут жилищное строительство (например, в г. Санкт-Петербурге, вблизи Финского залива).

Антропогенные образования подразделяются на промышленные и бытовые отходы.

Промышленные отходы образуются в результате терми­ческой и химической обработки природных образований (золы, золошлаки, шлаки, шламы и др.). Содержание органических веществ в них обычно не превышает 5 %. Промышленные отходы занимают огромные площади и, «попадая на поверхность земли, становятся как бы ее составной частью» (Сергеев, 1983).

Бытовые отходы представлены обычно в виде свалок, кото­рые формируются в результате неорганизованной отсыпки отходов без уплотнения и изоляции. Как правило, свалки характеризуются повышенным содержанием органических веществ. Поэтому при инженерно-геологической оценке бытовых отходов, помимо опре­деления их генезиса и мощности, степени завершенности процессов самоуплотнения, показателей состава и свойств, следует определять содержание и состояние органических веществ. Это необходимо в связи с возможным накоплением в грунтах метана, образующегося вследствие анаэробного разложения органических веществ.

Помимо свалок среди антропогенных бытовых отходов выделя­ют культурные слои,т. е. толщи горных пород с остатками культурно-хозяйственной деятельности человека. Распространены они на территориях городов и крупных поселков и имеют мощность от 0,1 - 0,5 до 20-30 и более метров. Отличительная особенность культур­ного слоя - наличие в его составе битого кирпича, керамической плитки, органических включений, золы и другого хозяйственного и строительного мусора, накопленного в течение многих лет, десяти­летий и столетий.

Культурный слой весьма неоднороден по составу и свойствам, и если древние его накопления уже уплотнились и достаточно проч­ны, то современный культурный слой при использовании его в ка­честве основания требует уплотнения и закрепления его методами технической мелиорации.

Строительство на техногенных грунтах. Все работы по их использованию в строительстве, в частности при отсыпке или намывке, должны осу­ществляться при надлежащем геотехническом контроле.

Техногенный грунт должен оцениваться по основным показате­лям физико-механических свойств, степени однородности, величи­не самоуплотнения, содержанию органических веществ и т. д. С геоэкологических позиций не­обходимо учитывать способность техногенных насыпных грунтов генерировать метан и диоксид углерода, которые образуются при биодеструкции (разложении) «бытовой» органики.

При недостаточной несущей способности техногенных грунтов их следует уплотнять с помощью катков, тяжелых трамбовок, виб­рационных машин, а также грунтовыми сваями, энергией взрыва, гидровиброуплотнителями (глубинное уплотнение). В ряде случаев (при соответствующем инженерно-геологическом обосновании) на­дежнее и экономически целесообразнее прорезка всей толщи техно­генных грунтов глубокими фундаментами с опорой на малосжимаемые подстилающие грунты.

При возможных больших и неравномерных осадках следует приме­нять и конструктивные мероприятия, для повышения прочности и жес­ткости зданий и приспособления их к неравномерным деформациям.

Выше, при описании горных пород, мы уже останавливались на искусственных, в том числе и техногенных, образованиях. Здесь же мы сосредоточимся на грунтоведческой характеристике техногенных грунтов.

На поверхности литосферы при проведении различных строи­тельных и горных работ, в результате производственной деятель­ности человека образуется достаточно большое количество отло­жений, представляющих собой или отходы хозяйственной деятельности человека (отвалы шахт, заводов, городские свалки и т. д.), или отложения, специально созданные человеком в строите­льных и производственных целях (намывные грунты, грунты об­ратной засыпки, насыпи дорог и т. д.). Эти образования получили название техногенных грунтов, иногда именуемых антропогенными.

В настоящее время именно под техногенными грунтами пони­мают естественные грунты и почвы, измененные и перемещен­ные в результате производственной и хозяйственной деятельно­сти человека, и антропогенные образования. Под антропогенными образованиями следует понимать твердые отходы производствен­ной и хозяйственной деятельности человека, в результате кото­рой произошли коренные изменения состава, структуры и тек­стуры природного минерального и органического сырья.

Наибольшая часть искусственных грунтов на Земле приуроче­на к промышленным и городским территориям. Особое беспо­койство при этом у человечества вызывают бытовые и производ­ственные отходы, которые занимают очень большие, непрерывно расширяющиеся площади и уже наносят серьезный вред жизнен­ной среде человека.

Большое количество искусственных грунтов образуется также в результате военных действий, что тоже значительно изменяет облик земной поверхности, существенно нарушает природные массивы горных пород, создает искусственные грунтовые накоп­ления как из природных минеральных масс, так и за счет разру­шенных зданий и сооружений.

Техногенные грунты используются в качестве оснований зда­ний и сооружений, а также материала для строительства различ­ных инженерных сооружений (земляных плотин, насыпей авто­мобильных и железных дорог и пр.). Глобальный объем техногенных отложений в различных сооружениях измеряется сотнями миллиардов кубических метров. Только при добыче, пе­реработке и сжигании твердого топлива каждые 5 лет в отвалах размещается около 40 млрд м 3 пустых (для открытых разрабо­ток - вскрышных) пород и 2 млрд м 3 золошлаков.

Нелишним будет указать на установленный факт: из 100 кг извлекаемого человеком для своих нужд сырья в окружающую среду возвращается 99 кг, но уже в виде отходов!

Классификация техногенных грунтов. Инженерно-геологические свойства техногенных грунтов определяются составом материн­ское породы или отходов производственной и хозяйственной де­ятельности и характером воздействия на них человека. По пет­рографическому составу техногенные грунты могут быть самыми различными. В соответствии с общепринятой классификацией грунтов ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» техногенные грунты выделены в отдельный класс.

Классификация техногенных грунтов (табл. 26) включает шесть таксономических единиц, выделяемых по следующим группам признаков:

Класс - по общему характеру структурных связей;

Таблица 26

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Дисперсных грунтов
Характеристика Способ определения в лаборатории или по расчетной формуле Гранулометрический состав грунтов, мм Влажность природ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Грунты определяют устойчивость возводимых на них зданий и сооружений, поэтому необходимо правильно определять характе­ристики, которые обусловливают прочность и устойчивость грун­тов при их взаимод

ПРИРОДНЫЕ СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
На равнинах скальные фунты обычно располагаются на неко­торой глубине под толщей осадочных пород, на поверхность земли они выходят редко. Широкое развитие эти фунты имеют в горных районах, где расп

Свойства скальных грунтов
Характеристика свойств Состояние грунтов Показатели характеристик Временное сопротив­ление одноосному сжа­тию Л,., М

ПРИРОДНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ ГРУНТЫ
Грунты этого класса имеют самое широкое распространение на поверхности земной коры, именно с ними практически по­стоянно связано строительство самых разнообразных объектов. Дисперс

Свойства несвязных грунтов
Крупнообломочные фунты (обломки горных пород размером более 2 мм) - дресва, фавий, галечник. Эти фунты залегают ло­кальными массивами, имеют небольшую мощность, располагают­ся в основном в долинах

Нормативные значения С, кПа, ф, град., и Е, МПа, песков четвертичного аозраста
Пески по крупности зерен Характеристика Коэффициент пористости е, равный 0,45

Характеристика песков по плотности сложения
Пески Плотные Средней плотности Рыхлые Гравелистые, крупные Средней крупности, мелкие Пылеватые

Свойства связных грунтов
К связным грунтам относятся осадочные породы трех типов: минеральные; органоминералъные; органические. Наибольшее распространение на земно

Значения
Супеси Суглинки и глины Твердые, /1 <0 Твердые, У/, < 0

ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
К органоминеральным фунтам относятся илы, сапропели и заторфованные земли. Органоминералъные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают бол

ПРИРОДНЫЕ МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ
Мерзлые грунты в технической литературе часто именуют «криогенными» (криос, гр. - холод, лед). Для грунтов этого клас­са характерны структуры с криогенными связями, т. е. структуры, скреплен

Разновидности
Скаль­ные Ска­льные Полу­скаль­ные Природные образования, измененные в условиях естественно­го залегания Измененные физи

Коэффициент фильтрации некоторых горных пород
Характеристика пород Коэффициент фильтрации, м/сут Очень хорошо проницаемые галечники с круп­ным песком; сильно закарстованные и

Специальные гидротехнические сооружения для защиты территорий от селей
Сооружение Конструкция Селерегулирующие: селепропускные, селенаправляющие, селесбрасывающие и селеотстойные Селеделительные С

Скорость оседания поверхности земли
Глубина заложения подземных выработок, м Средняя скорость осадки, мм/сут До 100 100-200 200-300 300-400 16 8 3 2

И СООРУЖЕНИЙ
В этом разделе сначала дается описание инженерно-геологи­ческих исследований, которые необходимо проводить на террито­рии будущего строительства; затем показывается содержание ин­женерно-геологичес

Роль инженерной геологии в строительстве объектов
Этап строитель­ства Вид работ Организация Исполнитель Инвестиции Заказчик

Габбро. Инженерно-геологические карты
Габбро

Ориентировочные расстояния между выработками, м
Сооружение Геологические условия простые средние сложные Одноэт

Ориентировочные глубины скважин, м
Ширина здания, мм Количество этажей

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АБРАЗИЯ[лат. аЬгазю - соскабливание] - разрушение волнами, прибоем и течениями берегов морей, озер и крупных водохранилищ. В результате А. могут образовываться террасы абраз