Geologia inżynierska

Projekt I

Analiza warunków geologiczno-inżynierskich na podstawie mapy i przekroju geologicznego dla potrzeb budownictwa

Wykonała: Maria Langner

Nr albumu: 215116

Sprawdzająca: dr inż. Lidia Fijałkowska-Lichwa

Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Instytut Geotechniki i Hydrotechniki

Rok akademicki 2013/214

Spis treści

Wstęp – 3

Morfologia i hydrologia terenu – 3

Litologia i stratygrafia terenu – 4

Tektonika – formy przestrzennego zalegania warstw – 5

Miąższość poszczególnych warstw – 6

Prognoza inżynierska – 7

Wnioski - 8

Wstęp

Pracę wykonano na zlecenie Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej w semestrze letnim roku akademickiego 2013/2014. Praca ma na celu wstępny rekonesans terenu pod planowaną inwestycję budowlaną na podstawie mapy geologicznej. Niniejszy projekt składa się z dwóch części: teoretycznego opracowania wiadomości, które można odczytać z mapy oraz samej mapy oraz przekroju geologicznego.

Morfologia i hydrologia terenu

Teren przedstawiony a mapie jest terenem wyżynnym o powierzchni 4,51km² i wysokościach od 400 do 650m.n.p.m.^. Różnica wysokości wynosi więc 250m.n.p.m. Teren jest budowy blokowej; na obszarze przedstawionym na mapie geologicznej występują dwa uskoki położone wzajemnie pod kątem ostrym. Warstwy między danymi uskokami zachodzą między sobą pod stałym kątem, także obszar jest budowy monoklinalnej. Wynika z tego, że opisywany teren zawiera sobie cechy struktury ciągłej, jak i nieciągłej.

Obszar dany na mapie jest terenem z czterema ciekami wodnymi. Są one ze sobą wzajemnie powiązane. Dwa z nich wyglądają na pozostałość jednego cieku przerwanego poprzez powstanie uskoku, natomiast inny ciek jest dopływem jednej z owych części.

Litologia i stratygrafia terenu

Na badanym obszarze występują skały osadzające się w erze paleozoicznej (kambr-perm) oraz na początku ery mezozoicznej (trias).Występujące na danym obszarze warstwy skalne wraz z ich charakterystyką przedstawione są w tabeli poniżej:

Oznaczenie	Barwa na mapie	Rodzaj skały	Okres	Wiek [mln lat]
A	Ciemnozielona	Margle, zlepieńce, wapienie	Kambr	541-488
B	Szaro-fioletowa	Piaskowce, zlepieńce, łupki	Ordowik	488-443
C	Zielono-niebieska	Łupki ilaste, wapienie, piaskowce	Sylur	443-419
D	Brązowa	Piaskowce, łupki ilaste, krzemionkowe, kwarcowe, dolomity	Dewon	419-359
E	Szara	Zlepieńce, węgiel kamienny, piaskowce	Karbon	359-299
F	Czerwono-brązowa	Gliny zwałowe, pyły, iły, piaski, żwiry, lessy	Perm	299-252
G	Fioletowa	Piaskowce, wapienie, kajper, retyk	Trias	252-201

Warstwami przeważającymi w badanym terenie są warstwy A, E oraz G. Tak więc głównymi skałami tego obszaru są piaskowce, zlepieńce oraz wapienie. Na badanym obszarze występują zarówno ciągłe jak i nieciągłe deformacje. Do deformacji ciągłych należy płaszczowina położona w centrum mapy. W najwyższych punktach antykliny osiąga ponad 650m.n.p.m., natomiast w synklinie 400m.n.p.m. W kierunku prostopadłym do płaszczowiny powstał mniejszy fałd o maksymalnej wysokości 550m.n.p.m. Deformacje nieciągłe na badanym obszarze to przede wszystkim dwa uskoki, czyli obniżenie warstw skalnych w kierunku pionowym. Jeden z nich przebiega w kierunku SWW-NEE, natomiast drugi NNE-SSW. Na mapie widnieją dwa skrzydła zrzucone oraz jedno skrzydło wiszące, które stanowi większość widzianego na mapie obszaru. Uskok o kierunku SWW-NEE powstał po uformowaniu się warstwy F, a więc mniej niż około 252 milionów lat temu. Natomiast uskok NNE-SSW ma mniej niż 201 milionów lat.

Tektonika – formy przestrzennego zalegania warstw

Między uskokami warstwy skalne zalegają pod jednakowym kątem. Kąty zapadanie obliczone są ze wzoru:

$$tg\alpha = \frac{h}{d}$$

Gdzie:

h – pionowy odstęp warstwic

d – moduł

1. Kąt zapadu warstw od uskoku SWW-NEE na północ:

$${tg\alpha = \frac{50}{90}\backslash n}{\alpha = 29.05}$$

1. Kąt zapadu warstw między uskokiem SWW-NEE a uskokiem NNE-SSW

$${tg\beta = \frac{50}{90}\backslash n}{\beta = 29.05}$$

1. Kąt zapadu warstw między uskokiem NNE-SWW a kierunkiem na południe jest niemożliwy do wyznaczenia, ponieważ nie istnieje warstwica odpowiednia do obliczenia modułu intersekcyjnego powierzchni geologicznej.

Miąższość poszczególnych warstw

Miąższość warstw na przekroju geologicznym oblicza się ze wzoru:

m = psinα

Gdzie:

m – miąższość rzeczywista

p – miąższość pozorna (mierzona z przekroju geologicznego jako odległość między stropem a spągiem)

α – kąt zapadu warstwy

Miąższości i szerokości wychodni poszczególnych warstw:

1. Szerokość wychodni warstwy A: 350m

2. Miąższość warstwy B

m_B = 50 × sin29.05 ∖ nm_B = 24, 28m

Szerokość wychodni warstwy B:100m

1. Szerokość wychodni warstwy C: 270m

2. Szerokość wychodzi warstw E: 890m i270m

3. Miąższość warstwy F

m_F = 60 × sin29.05 ∖ nm_F = 29, 13m

Szerokość wychodni warstwy F: 90m

1. Szerokość wychodzi warstwy G: 570m

Miąższości wszystkich warstw nie da się obliczyć z powodu braku stropu lub spągu warstw.

Prognoza inżynierska

W oparciu o powyższą analizę terenu można przeprowadzić prognozę inżynierską mającą na celu ustalenie, czy badany teren jest dobrym gruntem budowlanym.

Teren przedstawiony na mapie tworzą w dużej części piaskowce, które są skałami osadowymi okruchowymi. W stanie suchym są dość dobrym podłożem budowlanym. Zważając na fakt, że na badanym terenie cieki wodne nie są zbyt obfite, a ogólna wytrzymałość piaskowca na obciążenie jest bardzo dobra, można wnioskować, że wilgotność piaskowca powinna być odpowiednia, aby nadać mu odpowiednie właściwości pod zabudowę. Kolejną skałą mający duży odział w badanym terenie są wapienie. Są to skały osadowe chemiczne pochodzenia organicznego. Są one bardzo dobrym podłożem budowlanym. Zlepieńce (np. żwiry) są także skałami osadowymi. Są doskonałym podłożem budowlanym, a po wyrównaniu terenu i ich rozkruszeniem mogą być wykorzystane jako kruszywo budowlane. Wadą tych skał jest jednak podatność na niszczenie w obecności cieków wodnych. Te jednak znajdują się na uboczu terenu i są nieliczne, także nie powinny stanowić zagrożenia dla bezpieczeństwa budowy. Pozostałe skały przecinające skały główne stanowią również dobre podłoże budowlane (piaskowce, zlepieńce, łupki krzemionkowe). Niebezpieczeństwo stanowi jednak warstwa F – jest ona złożona z glin, pyłów, żwirów, piasków, iłów i lessów. Skały te znacznie tracą na swojej wytrzymałości poprzez kontakt z wodą. Jeden z cieków znajdujących się na badanym obszarze jest w sąsiedztwie tejże warstwy. Może to mieć wpływ na stabilność podłoża w okolicy tej warstwy.

Nie mniej jednak, ze względów bezpieczeństwa, powinno planować się inwestycję budowlaną tak, aby mieściła się w obrębie jednej warstwy, aby uniknąć konsekwencji związanych z ewentualnym obsuwaniem się warstw między sobą. Na terenie poddanym analizie największe warstwy rozciągają się po powierzchniach około 900m x 450m. Dlatego też, średniej wielkości budowla powinna „zmieścić się” na jednej warstwie.

Różnica wysokości terenu wynosi 250m przy obszarze 4.51km². Zatem badany obszar jest lekko pofałdowany w stosunku do swojej powierzchni. Dlatego też po jego lekkim wyrównaniu przed budową ukształtowanie terenu nie powinno stanowić problemu. Co więcej, ponieważ badany teren jest wyżynny, a kotliny zlokalizowane są prawdopodobnie poza obszarem inwestycji, opady atmosferyczne nie powinny gromadzić się i stanowić zagrożenia.

Wnioski

Badany teren jest teren odpowiednim pod inwestycję budowlaną. Według powyższej prognozy inżynierskiej, skały są odpowiednie jako grunt budowlany, a warstwy wystarczająco duże, aby zmieściła się tam przeciętnej wielkości budowla. Na podstawie analizy ukształtowania terenu, centrum budowy powinno znajdować się w centrum badanego obszaru w obrębie jednej warstwy. Warunki wodne dla potrzeb budowy są wystarczające, jednak należy unikać stawiania budowli w miejscu, gdzie warstwa powstała w permie ma styczność z ciekiem wodnym. Pozostałe cieki wodne są małe i łatwe do ominięcia podczas projektowania planowanego obiektu. Podsumowując, obszar stwarza warunki odpowiednie do powstania budowli, która będzie przede wszystkim bezpieczna i odporna na szybkie niszczenie spowodowane czynnikami geologicznymi.

Załączniki

1. Mapa geologiczna badanego terenu

2. Przekrój geologiczny badanego terenu

Bibliografia

1. Koszela J., Teisseyre B., Geologia inżynierska. Materiały pomocnicze dla wykładu i ćwiczeń. Skrypt Politechniki Wrocławskiej. Wydanie II poprawione. Wrocław 1991.

2. http://www.swiat-kamienia.pl/