Полезные ископаемые местные грунты и дорожно строительные материалы

ВНИМАНИЕ

ВЫ ДОЛЖНЫ, ТО, ЧТО ВСЕ ЗАЛИТО КРАСНЫМ ЦВЕТОМ ЗАМЕНИТЬ СВОЕЙ ИНФОРМАЦИЕЙ И ДАННЫМИ ПО РАЙОНУ СТРОИТЕЛЬСТВА (ПО СВОЕМУ ВАРИАНТУ ИЗ ЗАДАНИЯ).

ВСЕ, ЧТО БЕЗ ЗАЛИВКИ, ОСТАЕТСЯ В КУРСОВОЙ РАБОТЕ.

Введение

Курсовая работа проводится с целью закрепления практического применения СНиПов, СП, ГОСТов и справочно-нормативной литературы и теоретических знаний и приобретение практических навыков в области технологических процессов в строительстве автомобильной дороги.

Курсовая работа рекомендуется в качестве основы для курсовой работы по дисциплинам «Технология строительства водопропускных труб и дренажных устройств», «Технология и организация работ по строительству земляного полотна» и для курсового проекта по дисциплине «Технология и организация работ по строительству дорожной одежды».

Процесс дорожного строительного производства полностью зависит от климата района строительства, так как подавляющее большинство технологических операций выполняется на открытом воздухе. В связи с этим, в работе необходимо дать детальное описание климатических характеристик района строительства.

Основы технологических процессов в дорожном строительстве позволяют решить следующие задачи:

– уметь классифицировать дорожно – строительные работы по группам, в зависимости от температурных условий их производства;

– уметь характеризовать и анализировать природно – климатические условия района строительства;

– давать представление о деятельности специалиста в дорожно – строительном производстве;

– давать основные представления о проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог, производственных предприятий и их продукции.

Исходные данные для строительства автомобильной дороги

Район (область) строительства	Вид грунта	Категория автомобильной дороги	Средняя высота земляного полотна, м
ХХХХХХХХХХХХХХ область	песок крупный	II	2,0

Характеристика района расположения объекта строительства

Физико-географический очерк

ХХХХХХХХХХХХХХ область, в Российской Федерации. Площадь 87,9 тысяч км Население 3656,4 тыс. человек, городское 81%. 30 городов, 30 посёлков городского типа.

Административный город – ХХХХХХХХХХХХХХ. Другие крупные города: Магнитогорск, Миасс, Златоуст. Образована 17 января 1934 г. Входит в состав Уральского Федерального округа. ХХХХХХХХХХ территориях Зауралья. На севере граничит со ХХХХХХХХХХХХ и ХХХХХХХХ областями, на западе – с ХХХХХХХХХ, на юге – с ХХХХХХХХХХХ областью и ХХХХХХХХХХХХХ, на востоке – с ХХХХХХХХХ и ХХХХХХХХ областью [1].

Рельеф местности

Большая часть территории ХХХХХХХХХХХХХХ области расположена в пределах так называемой Уральской горной страны и Зауральской возвышенности. Другая, меньшая, часть территории области расположена в Западно – Сибирской низменности. Многообразие форм поверхности области представлено в виде отдельных низменностей и холмистых равнин, плоскогорий и гор.

При этом низменные пространства высотой до 200 м над уровнем моря занимают всего 7% территории области, на равнинные участки высотой 201-400 м над уровнем моря приходятся до 70%, а остальную территорию – 23% – занимают плоскогорья и горы. За невысокими хребтами восточных склонов Уральских гор (Ильменский хребет – Вишнёвые горы) начинаются основные горные хребты Южного Урала, образующие единую систему: Урал-Тау (высоты 700-900 м, высшая точка – 1068 м ), Зигальга ( до 1425 м), Уреньга ( высшая точка 1198 м ) и другие. Все эти хребты сложены в основном древнейшими метаморфическими породами. По западной границе области тянется хребет Каратау, окаймляющий Уфимское плоскогорье. Гора Юрма является самой северной, в пределах Челябинской области, из горных вершин. Её высота 1002 метра. К югу от Юрмы Уральские горы начинают повышаться. Ближайший к Юрме хребет Таганай объединяет систему хребтов: Малый, Средний, Большой Таганай. Высшая точка Таганная – гора Круглица, её высота 1198 метров. С востока к уральским горам примыкает Зауральская возвышенность, которая в меридианном направлении шириной от 50 км на севере и до 150 км на юге простирается через всю территорию области. Поверхность этой территории изобилует озёрными котловинами и речными долинами. Абсолютные высоты равниныхарактеризуются от 400 м в предгорной части и до 190 м на границе с Западно – Сибирской низменностью. Отдельные возвышения на равнине, как правило, связаны с выходами гранитных массивов. На большей их части произрастают островные сосновые боры: Шерневский, Варламовский, Карагайский и т.д. К востоку от Зауральской возвышенной равнины территория области переходит в Западно – Сибирскую низменность и имеет общее понижение к востоку [1].

Гидрография района

В пределах области берут начало многочисленные реки, принадлежащие к бассейнам Камы, Тобола и Урала. Так здесь, в основном, их верховья, поэтому они маловодны. Реки длинной более 10 км насчитывается в области 348. Протяжённость свыше 100 км имеют всего 17 рек. И только 7 рек: Миасс ( 384 км), Уй ( 370), Увелька, Урал, Ай, Уфа, Гумбейка – имеют в пределах области длину более 200 км. Большая часть территории области относится к Обскому бассейну. На восток, в Тобол и его левые притоки, течёт большинство рек ХХХХХХХХХХХХХХ Зауралья: Синара, Теча, Миасс, Увелька, Уй, Тогузак, Карталы – Аят, Синташта и другие. На юг, в Каспийское море, течёт река Урал ( 357 км из общей длины 2428 км) с такими притоками в пределах области, как Гумбейка, Зингейка, Большая Караганка, Малый Кизил и другие. Реки горно-лесной зоны: Уфа, Ай, Юрюзань, Сим, и другие, текущие в северо-западном направлении, относятся к Волжко- Камскому бассейну. Для них, как горных рек, характерны каменистое дно, быстрое течение, особенно на перекатах, узкие долины, обрывистые берега.

В области построено и реконструировано около 110 водохранилищ, суммарная ёмкость их приближается к 3 млрд. куб. м. Наибольшее количество водохранилищ приходится на бассейн Тобола -72, в бассейне Урала-18, в Камском бассейне – 17. Самые большие по площади водохранилища сооружены на реках Миасс и Урал.

Южный Урал – край озер. На территории ХХХХХХХХХХХХХХ области их насчитывается около 3170, общая площадь 2125 кв. км. Размеры озер от 1-2 га до 70-80 кв. км. Наиболее высокой озерностью ( 10- 14% ) отличаются восточные предгорья Урала. Здесь расположены самые крупные озера области: Увильды, Иртяш, Тургоряк, Б. Кисегач, Каслинские озера. Это тектонические озера, имею- щие глубокие ( до 30- 40 м) котловины. В лесостепном Зауралье такие крупные озера, как Уелги, Шаблиш, Аргаяш, Калды и др. Глубины озер на Зауральской равнине не превышают 8 – 10 м. По происхождению эти озера относятся к эрозионно – тектоническому типу. В юго – восточных районах области, в пределах Западно – Сибирской Урала, Гумбейки, Миасса, Течи и других рек. В Зауралье наряду с пресными озерами много солёных ( Таузаткуль, Солёный, Кулат, Лаврушено ). Озера Челябинской области богаты разнообразными бальнеологи- ческими ресурсами ( органические и минеральные грязи, щёлочные воды ).

Общая площадь болот превышает 2500 кв.км. В восточных районах заболоченность составляет 12-15%. В южных районах с более сухим климатом заболоченность резко снижается [1].

Полезные ископаемые, местные грунты и дорожно – строительные материалы

Полезные ископаемые ХХХХХХХХХХХХХХ области представлены: руды чёрных и цветных металлов, уголь, химическое сырьё, разнообразные строительные материалы, формовочные пески, стекольные пески, кирпичная глина, каолин ( белая глина ), графит. Драгоценные и поделочные камни: амазонит, гиацинт, аметист, опал, топаз, гранат и т.д. Более 20 месторождений содержат железную руду. Руды здесь двух видов: близко к поверхности залегают наиболее богатые железняки, которые содержат в среднем 48% железа. Глубже более бедные руды: сидериты с содержанием железа до 32%.

Местные грунты ХХХХХХХХХХХХХХ области представлены: солонцеватые черноземы, в верхней части лесного пояса – горно-луговые оподзоленные почвы. Под хвойными и смешанными лесами преобладают горные серые и темно-серые почвы. В степной зоне выделяются две под зоны: северная (обычный чернозем) и южная(южный чернозем). В южной части Зауральского пенеплена присутствуют темно-каштановые почвы. К выходам засоленных третичных глин приурочены [Х]

Дорожно – строительные материалы ХХХХХХХХХХХХХХ области представлены: в области находится крупнейшее в стране месторождение магнезита, крупные запасы огнеупорных глин, мергели и известняки. ХХХХХХХХХХХХХХ область богата высококачественным мрамором. Разведано более 60 месторождений строительного камня ( более 1 млрд. Кубометров ) и более 20 месторождений строительных песков ( около 150 млрд. кубометров ) [1].

Местные дорожно-строительные материалы

При строительстве автомобильных
дорог применяют разнообразные
строительные материалы, которые по
происхождению и особенностям переработки
могут быть разделены на две основные
группы: природные и искусственные.

Природные строительные материалы
подразделяются на грунты, гравий и
гравийные смеси, песок, камень булыжный,
различные местные материалы (дресва,
жерства, ракушка, конкреции, тырса, мел
и т. д.) К искусственным относят
щебень, каменные порошки, колотый камень,
брусчатку, каменное литье, изделия
в виде плит для покрытия дорог
и тротуаров, бортовых камней и деталей
для дорожных ограждений и знаков.
Кроме того, для приготовления
бетонов и стабилизации грунтов
используют органические и неорганические
(минеральные) вяжущие материалы (битумы,
дегти, эмульсии, различные цементы,
известь и т. д.).

Каменные материалы, применяемые
в естественном виде:

Гравий – ГОСТ 8267-93 – гост-это государственный
стандарт на территории страны, выпуск
продукции, цифры означают:

Первые – порядковый номер,

Второе – государственный номер.

Гравий – это неорганический,
сыпучий материал с зернами крупнее 5(3)
мм, получаемый рассевом природных песчано-гравийных
смесей. Применяется на дороге низких
категорий. Для укрепления обочин,
для приготовления асфальтобетонных смесей.

Недостатки
округлая форма, гладкий, без острых граней,
шероховатый. Плохо пристает битум.

Морозостойкость :

Морозостойкость
гравия характеризуют числом цифр переменного
замораживания и оттаивания, которая
может выдерживать материал без
видимых признаков разрушения. Марки по морозостойкости
F15; F25; F50; F75; F100; F150; F200 – слабый материал

F300; F400 – самый морозостойкий.

Содержание глины в комках не
должно превышать 0,25 %

Дресва — продукт выветривания
горных пород, сохранившийся на месте
разрушения; представляет собой рыхлую
или слабосцементированную массу,
состоящую из неокатанных остроугольных
мелкообломочных зерен.

Жерства — продукт физико-механического
и химического выветривания горных
пород перенесенный на некоторое
расстояние водой.

Конкреции — каменные образования
различной прочности, обычно округлой
формы из осадочных горных пород
различного состава (конкреции гипса,
углекислого кальция, кремния, болотной
руды, фосфоритов и др.).

Ракушки — материал морского
и речного происхождения, в котором
раковины часто находятся в смеси
с гравием и песком. В дорожном
строительстве чаще всего применяют
морскую ракушку — для укрепления
грунтов и в качестве нижних слоев
оснований дорожных одежд.

Мергель — осадочная порода,
состоящая из кальцита, иногда доломита
и глинистого материала. Опоки —
кремнистая горная порода, образовавшаяся
в результате насыщения глин растворенным
кремнеземом.

Песчаники — осадочная
горная порода, состоящая из сцементированного
песка. Песчаники могут быть кварцевые,
глауконитовые, кремнистые, а в зависимости
от крупности зерен мелко-, средне-
и крупнозернистые.

Тырса — слабая известняковая
порода, встречается главным образом
на юге СССР.

Мел — мягкая белая известковая
порода, которую можно укладывать
в нижние слои основания дорожных
одежа.

Шлаки — отходы металлургической
промышленности. В зависимости от
химического состава, скорости охлаждения
и других факторов могут быть высокой
и низкой прочности. В дорожном строительстве
применяют также топливные шлаки, образовавшиеся
в результате сжигания каменного угля.

Грунты — основной
дорожно-строительный материал

Грунты — основной дорожно-строительный
материал, продукт длительного процесса
разрушения горных каменных пород под
воздействием воды, теплоты, холода и ветра.
Из них возводят земляное полотно, служащее
основанием для дорожной одежды. От свойств
грунта зависит прочность земляного полотна
и дорожной одежды, а также сооружений
на дороге. Свойства грунтов во многом
определяются крупностью их частиц, которые
могут быть глинистыми (менее 0,005 мм), пылеватыми
(0,005…0,050) и песчаными (0,06…2 мм). Встречающиеся
в природе грунты обычно представляют
собой смесь песчаных, пылеватых и глинистых
частиц. Свойства грунтов зависят также
от содержания в них органических веществ,
количества и химического состава растворенных
солей, влажности и плотности. Влажность
определяется отношением массы воды, содержащейся
в грунте, к массе сухого грунта в том же
объеме. Плотность характеризуется отношением
массы грунта к его объему и выражается
в килограммах на кубический метр или
в тоннах на кубический метр. Наибольшая
несущая способность грунта достигается
его уплотнением до максимальной плотности
при оптимальной влажности.

Чем больше содержание песчаных
частиц и чем они крупнее, тем
меньше изменяются свойства грунтов
от воздействия влаги и мороза.
Песчаные грунты в сухом состоянии
пылят, обладают малым сцеплением и
труднопроезжаемы. На влажных песчаных
грунтах проходимость машин улучшается.
Для улучшения свойств к этим
грунтам требуется добавление глинистых
и суглинистых грунтов. Лучшие для
дорожного строительства супесчаные
грунты. При удовлетворительном содержании
в сухое время года они образуют
ровную поверхность, дорожное полотно
легко накатывается автомобилями, В
дождливую погоду быстро просыхают,
малолипки. Пылеватые грунты при
увлажнении переходят в плывунное
состояние; малосвязны; способны к пучинообразованию;
хорошо удерживают влагу и поднимают
воду по капиллярам на большую высоту.
В сухом состоянии легко истираются
и пылят. Могут быть улучшены песком
и гравием, желательно с введением
вяжущего.

Суглинистые грунты — связные,
плохо пропускают воду и медленно
просыхают. В сухое время года
при правильном содержании дороги хорошо
проезжаемы, а после дождя их поверхность
становится скользкой. При перенасыщении
влагой почти непроезжаемы из-за образования
глубоких колей. Добавление песчаных грунтов
значительно улучшает проезжаемость.
При надлежащем водоотводе из суглинистых
грунтов можно возводить хорошее дорожное
полотно. Глинистые грунты при оптимальной
влажности образуют хороший накат, но
в пересохшем состоянии трескаются, пылят,
а от переувлажнения набухают, полностью
теряют несущую способность; очень липки
и крайне медленно просыхают; при замерзании
увеличиваются в объеме; для возведения
земляного полотна непригодны, могут применяться
только во внутренней части насыпей.

Перечисленные свойства песчаных
и глинистых грунтов используют
для образования грунтовых одежд
из так называемых оптимальных смесей,
которые создаются из взятых в
определенных, оптимальных для данных
условий соотношениях песчаных и
глинистых грунтов. Внутрихозяйственные
дороги (в основном полевые) можно
трассировать непосредственно по поверхности
земли. В этом случае большое значение
имеют свойства почвенного покрова.

Подзолистые почвы распространены
в лесной и таежной зонах страны.
Характерная особенность этих почв
— наличие на глубине 10…25 см белого
мучнистого слоя, состоящего из малосвязных
пылеватых частиц, быстро впитывающих
воду и быстро размокающих. Ниже этого
так называемого подзолистого слоя
залегает маловодопроницаемый слой
из глинистых частиц. Вследствие этого
подзолистые почвы склонны к
переувлажнению и заболачиванию. Однако
липкость их невелика. В сухое время
года подзолистые почвы легко
истираются и пылят. Черноземные
почвы распространены в степной
зоне (Украина, Кубань, Западносибирская
низменность). Они темные, отличаются повышенным
содержанием гумуса, влагоемки и хорошо
водопроницаемы, вследствие чего быстро
просыхают, легко уплотняются катками,
но во влажном состоянии очень липки, образуют
глубокие колеи. Каштановые и бурые почвы
характерны для пустынной и степной зон.
Представляют собой, как правило, пылеватые
и пылевато-суглинистые грунты, переходящие
по мере заглубления в лёсс.

Лёссы — это своеобразные
пылевато-суглинистые грунты палевого
цвета. В естественном состоянии
макропористые, способны держать вертикальные
откосы большой высоты, но при увлажнении
теряют связность и несущую способность,
легко размываются водой. При возведении
земляного полотна на лёссах требуется
тщательная защита дороги от переувлажнения.
В зонах распространения бурых, каштановых
и черноземных почв возможно наличие участков
засоленных грунтов — солончаков, солонцов
и такыров, в которых содержатся легкорастворимые
соли натрия и магния.

Солончаки — почвы, в поверхностном
слое которых содержится более 1 % солей,
расположены в понижениях рельефа с близким
залеганием грунтовых вод, которые, поднимаясь
по капиллярам, легко испаряются вследствие
сухости климата, вызывая накопление солей
в верхней толще почвогрунта. На солончаках
могут произрастать только солеустойчивые
растения — галофиты.

Солонцы образуются вследствие
выщелачивания солончаков дождевыми
водами, поэтому в этих грунтах
соли накапливаются в более глубоких
слоях, а на поверхности располагается
обычно плотный бесструктурный глинистый
слой. Во влажном состоянии солонцовый
слой набухает и становится непроницаемым
для воды.

Такыры — плоские глинистые,
лишенные растительности равнины, характерные
для пустынь и полупустынь
Средней Азии. По всей толще вертикального
разреза в небольшом количестве
содержат легкорастворимые соли. При
увлажнении верхний слой такыров
размокает и становится непроезжем.
Весной и летом после дождей такыры покрываются
водой, превращаясь во временные мелководные
озера.

Пригодность перечисленных
засоленных почвогрунтов для использования
их при строительстве дорог во
многом определяется составом солей
и степенью увлажнения. Так, сернокислые
соли магния и натрия при увлажнении
приводят к увеличению объема и образованию
разбухших слоев, что затрудняет
проезд по грунтовой дороге, как во
влажные, так и в сухие периоды года. Грунты,
поглощающие комплекс, который насыщен
натрием, при увлажнении медленно размокают,
становятся скользкими и липкими, очень
медленно просыхают, что на длительное
время затрудняет по ним проезд.

Песок
для строительных работ.

Песок природный – требования песка по ГОСТу 8736-93.

Это неорганический, сыпучий материал
с крупностью зерен до 5(пяти) мм.,
образовавшийся в результате естественного
разрушения скальных пород и получаемый
при разработке песчано-гравийных месторождений,
без применения специального оборудования.

Песок дробленый – с крупностью зерен до 5 мм., изготовляемых из скальных горных пород и гравия с применением специального дробильно-размольного оборудования.
Фракционированный песок – это песок с крупностью зерен 2 мм. с использованием специального оборудования.
Песок из отсевов дробления

Получают из отсевов дробления
горных пород, при производстве щебня
и из отходов руд черных и цветных
металлов и не металлических ископаемых
и других отраслей промышленности. Разделяют
на марки в зависимости от прочности горной
породы или гравия.

Марка: 400; 600; 800; 1000; 1200; 1400.

В
зависимости от происхождения пески могут
быть речные, морские, озерные, дюнные
и др. По минеральному составу песок может
быть кварцевый, известняковый, гипсовый,
магнетитовый, ракушечниковый, глауконитовый
и др. Песок широко применяют в строительном
деле для улучшения дорожных свойств суглинистых
грунтов, для приготовления строительных
растворов, асфальтобетона и цементо-бетона,
в качестве основания дорожных одежд и
сооружений.

Применяют в строительные растворы; в асфальтово-бетонную
смесь.

Каменные материалы

используемые в сельскохозяйственном
дорожном строительстве каменные материалы
получают из природных горных пород.
Физико-механические свойства этих материалов
должны отвечать определенным техническим
требованиям. Чаще всего качество каменных
материалов определяется такими основными
физико-механическими показателями,
как прочность, морозостойкость
и водопоглощение.

Прочность — это способность
материала сопротивляться, не разрушаясь,
внешним и внутренним усилиям, возникающим
от статических и динамических нагрузок.
Она характеризуется пределом прочности
при сжатии и выражается в паскалях.

Морозостойкость — способность
насыщенного водой материала
выдерживать определенное количество
циклов замораживания и оттаивания
без разрушения. Характеризуется
маркой материала по морозостойкости,
например Мрз-25 (материал не теряет прочности
при 25 циклах замораживания и оттаивания).

Водопоглощение — способность
материала впитывать и удерживать
воду, что характеризует его пористость,
выражается в процентах. Горные породы,
из которых получают каменный материал
для дорожного строительства, разделяют
на четыре группы: изверженные (граниты,
диориты, сиениты, габбро, базальты); известняковые
(известняки, доломиты, мраморы); песчаниковые
— песчаники из зерен кварца и
других минералов, скрепленных различными
цементами (известковым, кремнистым, железистым,
гипсовым, глинистым); сланцевые (характеризуются
слоистым сложением). Внутри каждой группы
горных пород каменные материалы
в зависимости от предела прочности
подразделяются на пять классов. К первому
классу относят породы с пределом
прочности на сжатие в водонасыщенном
состоянии свыше 100…120 МПа, а к
пятому — ниже 30 МПа.

Гравий

каменный
материал с частицами размером 5…70 мм,
получаемый после его отсева из природных
гравийных смесей горного, овражного,
речного, морского и озерного происхождения.
Щебень в отличие от гравия получают путем
дробления камня в камнедробилках. Как
и гравий, щебень в зависимости от крупности
разделяют на четыре фракции (5…10, 10…20,
20…40, 40…70 мм). Щебень имеет различное происхождение:
из изверженных пород (гранитов, сиенитов,
диоритов, габбро, базальтов, андезитов,
порфиры и др.), метаморфических (мрамор,
сланцы, гнейсы и др.) и осадочных пород
(доломитов, известняков, песчаников).

Щебень

Технические требования к щебню
по ГОСТу 8267-93

Щебень – неорганический сыпучий
материал с зернами крупнее (5 мм)

получаемый дроблением горных пород
гравия и валунов, попутно добываемых
вскрышных пород, а так же отходов
горно-металлургических предприятий,
с последующим рассевом продуктов
дробления.

По согласованию изготовителя с потребителем,
допускается выпуск щебня из изверженных
горных пород, содержащего свыше 50 – 65
% зерен пластинчатой и угловатой формы.

Прочность щебня характеризуют
маркой определяемой по дробимости.

Используется для приготовления
цементо-бетона.

Смеси могут приготавливаться как
в карьере, так и на строительной
площадке в смесительной установке,
для дополнительных слоев оснований
дорожной одежды, и укрепления обочин
автомобильных дорог.

К щебню и гравию, используемым
в качестве дорожно-строительных материалов,
предъявляют определенные требования,
зависящие от категории дороги и
климатических условий: прочность 100…120
МПа, морозостойкость 15… 150 циклов, отсутствие
зерен лещадной (пластинчатой) формы,
полное отсутствие или наличие не
более 2 % глинистых и суглинистых
частиц. Щебень, аттестованный по высшей
категории качества, должен иметь
морозостойкость не ниже 25 циклов.

Источник