Задание на курсовой проект

Федеральное агентство по образованию

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

 

Дмитриев В.В., Третьюхина Н.C

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ГРУНТОВЕДЕНИЮ

«ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА

С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ»

(Методические рекомендации)

 

 

Москва, 2010 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………. 3

Общие положения…………………………………………………………………… 5

Задание на курсовой проект……………………………………………………………. 6

Методические указания по выполнению расчетной части………………………... 6

Рекомендации по оформлению курсового проекта………………………………….15

Рекомендуемая литература…………………………………………………………….15

Приложение 1. Схема расположения выработок в пределах пода Зеленый…..…..17

Приложение 2. Колонки выработок…………………………………………………..18

Приложение 3. Результаты определений показателей свойств суглинков

пода «Зеленый»………………………………………………………..26

Приложение 4. Характеристики воспроизводимости показателей

свойств суглинков………………….………………………………..30

Приложение 5. Значения критериев F и t_α ……………..…………………………..31

 

Введение

Фундаментальным свойством литосферы, возникающим в процессе формирования, является изменчивость состава, структуры, состояния, свойств. Особенности изменчивости свойств множества слагающих ее разнообразных грунтов изучаются в процессе инженерно-геологических изысканий и исследований. Формирующие литосферу многочисленные разнонаправленные факторы обусловливают случайные и детерминированные особенности изменчивости ее свойств, характеристик слагающих ее грунтов. Образовавшиеся в магматических, метаморфических, осадочных или техногенных геологических телах структуры полей показателей свойств грунтов изменяются, реагируя на постгенетические преобразования инженерно-геологических условий.

Вторую составляющую изменчивости получаемых инженер-геологами полей показателей свойств литосферы обуславливают погрешности. Они появляются и накапливаются при органолептическом описании обнажений, керна, образцов, отбираемых из горных выработок, в процессе отбора, упаковки, транспортировки и лабораторных исследований образцов грунта или при их полевых испытаниях.

Изучение изменчивости состава, строения, состояния и других свойств различных генетических типов грунтов, слагающих исследуемые области литосферы, поиск представительных оценок – важнейшие задачи инженерно-геологического изучения литосферы. Для их решения необходимо знать не только методы лабораторных и полевых испытаний грунтов. Не менее важную роль играют методы обобщения характеристик грунтов, статистического анализа, точного и надежного представления, расчленения массивов частных значений на статистически однородные совокупности, вычисления статистических характеристик и критериев, требуемых нормативами: ГОСТом 25100-95, ГОСТом 20522-96, СНиП 2.02.01-83^*, СП 105-11-97 [2, 3, 8, 9], рекомендуемых учебными пособиями [1, 5, 7] и научной литературой [4, 6]. Знания и опыт, приобретенные исследователем в процессе обучения и тренинга, позволяют обнаружить, понять, иногда даже почувствовать скрытые в массе получаемых в лабораторных и полевых условиях численных и нечисленных характеристиках грунтов важные закономерности, имеющие геологический или инженерно-геологический смысл.

Наиболее часто инженерно-геологические изыскания выполняют для оценки инженерно-геологических условий строительства, реконструкции, ремонта, реставрации, консервации, восстановления разнообразных жилых и промышленных зданий, памятников истории и культуры, месторождений полезных ископаемых, аэродромов и причалов, ракетно-космических комплексов, транспортных магистралей: дорог, газо-, нефте- водопроводов, туннелей и др.

Задачами инженер-геолога при проведении перечисленных работ являются:

- расчленение исследуемой области литосферы на элементы, статистически однородные по показателям свойств, влияющих на решение проектных, строительных, реставрационных или других задач;

- поиск представительных (нормативных и расчетных) характеристик выделенных элементов.

Методы решения указанных задач разнообразны. Они требуют опыта, знания и умения, приобретение которых является целью курсового проектирования.

Для выполнения проекта необходимы определенная самостоятельность мышления, умение использовать справочную, учебную и фондовую литературу, вычислительную технику. Допускается составление программ и выполнение промежуточных расчетов на микрокалькуляторах и ЭВМ, использование пакетов программ, включающих статистическую обработку массивов частных значений случайных величин типа Ехсеl, Statistika, Ing-Geo и др.

В данном курсовом проекте каждый студент для конкретного участка решает широко распространенные, стандартизированные СНиП 2.02.01-83*, ГОСТ 20522-96 задачи инженерно-геологических изысканий:

- разделение изучаемого объема литосферы на инженерно-геологические тела путем анализа изменчивости ряда показателей свойств грунтов по мощности выделенного слоя и расчета многомерного статистического критерия;

- вычисление нормативных и расчетных значений показателей свойств выделенных статистически однородных тел.

Используемый в курсовом проекте фактический материал получен кафедрой инженерной геологии РГГРУ в процессе изучения подовых отложений юга Украины. Поды – замкнутые отрицательные структуры, сложенные оглеенными суглинками или глинами. В рельефе они проявляются овальными или неправильной формы понижениями глубиной от 1 до 20 м и площадью, достигающей десятков квадратных километров. Предполагается, что подовые отложения имеют эоловый и водный или воднохемогенный генезис. Периодическое замачивание подов стекающими в них талыми и дождевыми водами привело к оглеению накапливаемых грунтов, т.е., к развитию восстановительных процессов без участия сероводорода, сопровождающихся миграцией соединений железа. Поэтому подовые отложения имеют серый, зеленоватый или голубоватый цвет, своеобразный комплекс свойств и характерную изменчивость показателей этих свойств.

Инженерно-геологические исследования провели на юге Украины в пределах пода «Зеленый». По двум перпендикулярным профилям прошли 2 шурфа и с помощью ударно-буровой пенетрационной установки УБП-15 пробурили 6 скважин (приложение 1). Геодезическими методами определили плановое и высотное положение каждой горной выработки. Поднятый керн тщательно документировали, используя органолептические методы [5], характеризовали особенности строения, состояния, структуры и других свойств грунтов, определяли границы слоев, отличающихся по органолептическим характеристикам.

Затем керн отправляли в инженерно-геологическую лабораторию для оценки количественных показателей свойств подовых отложений. Лабораторными методами определили плотность и весовую влажность грунтов, рассчитали коэффициенты пористости.

Выполняя курсовой проект, студенты должны освоить на примере подовых отложений методы оценки изменчивости грунтов с целью расчленения их на геологические, статистически однородные тела, научиться использовать разнообразные статистические критерии и графические построения, выявлять значимые показатели свойств грунтов, вычислять представительные статистические характеристики выделенных тел.

Общие положения

Обработку результатов лабораторных испытаний проводят в соответствии с ГОСТ 20522 – 96 [2] с помощью статистических методов, учитывающих как природную неоднородность исследуемого массива литосферы, так и погрешности оценки показателей свойств грунтов. На основании полученных результатов выделяют инженерно-геологические элементы.

Инженерно-геологическим элементом (ИГЭ) является некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида при условии, что значения характеристик грунта изменяются в пределах элемента случайно (незакономерно), либо наблюдающаяся закономерность такова, что ею можно пренебречь. При наличии закономерного изменения характеристик грунтов в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной) следует решить вопрос о необходимости разделения предварительно выделенного ИГЭ на два или несколько новых ИГЭ.

Дополнительные ИГЭ не выделяют, если выполняется условие:

V<V_доп,

где V – коэффициент вариации,

V_доп – допустимое значение V, принимаемое равным для физических характеристик 0,15, а для механических – 0,30.

С помощью коэффициентов вариации характеристик грунта оценивается его неоднородность.

Вычисляют коэффициент вариации по формуле:

V = S/X_n, (1)

где S – среднее квадратическое отклонение характеристики, вычисляемое по формуле:

(2)

X_n – нормативное значение физических или механических характеристик грунтов, которое принимают равным среднеарифметическому значению:

(3)

n – число частных определений характеристики;

X_j – частные значения характеристики, получаемые по результатам отдельных j-х опытов.

- среднее арифметическое значение характеристики.

Задание на курсовой проект

В курсовом проекте требуется следующее:

1) выполнить анализ графиков изменчивости показателей свойств грунтов для заданных выработок, проверить по результатам опробования наличие выделенных визуально границ слоев в каждой выработке и с помощью анализа значений статистических критериев дать им объяснение;

2) используя методы математической статистики построить инженерно-геологический, формализованный разрез пода, определить значимость полученных значений статистических критериев и показателей физических свойств;

3) провести анализ графиков распределения (гистограмм) и вычислить расчетные значения показателей свойств инженерно-геологических элементов (ИГЭ), выделенных в подовых отложениях. Оценить представительность имеющегося количества частных значений показателей свойств подовых отложения в пределах выделенных элементов.

Схема расположения буровых выработок показана в приложении 1, описания шурфов и колонки скважин даны в приложении 2, результаты определения свойств грунтов приведены в приложении 3.