Оценка гидрогеологических условий площадки строительства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка гидрогеологических условий площадки строительства

Введение

На строительных площадках многие трудности связаны с подземными водами: затопление котлованов (траншей), нарушение устойчивости их стенок, прорыв дна под воздействием напорных вод и др. В дальнейшем, уже при эксплуатации отдельных сооружений или застроенных территорий в целом, также могут возникнуть осложнения: подтопление подвалов, коррозия бетона и других материалов, проседание поверхности земли за счет водопонижения. Поэтому оценка гидрогеологических условий является важнейшей составной частью инженерно-геологических изысканий, на основе которых ведется проектирование оснований и фундаментов.

Для целей проектирования и строительства понятие «гидрогеологические условия» можно определить как совокупность следующих характеристик водоносных горизонтов: 1) их количество в изученном разрезе, 2) глубина залегания, 3) мощность и выдержанность, 4) тип по условиям залегания, 5) наличие избыточного напора, 6) химический состав, 7) гидравлическая связь с поверхностными водами и другие показатели режима.

Режим подземных вод изменяется как в процессе строительства, так и в период эксплуатации зданий и сооружений. Изменения могут иметь временный или постоянный характер. Наиболее часто встречаются:

· понижение уровня грунтовых вод (проходка котлованов, систематический дренаж, устройство дорожных выемок, дренирующих засыпок траншей и др.);

· снижение напоров в межпластовых водоносных горизонтах (проходка котлованов и коллекторов глубокого заложения);

· повышение уровня грунтовых вод (утечки из водонесущих сетей, «барражный» эффект фундаментов глубокого заложения, крупных подземных сооружений и т.п.);

· изменение химического состава и температуры подземных вод (утечки из сетей, антиналедные мероприятия и др.).

Понижение уровня грунтовых вод может влиять на состояние песчаных и супесчаных грунтов, вызывая как разуплотнение, так и уплотнение их.

Повышение уровня грунтовых вод вызывает увеличение влажности и индекса текучести у пылевато-глинистых грунтов, что приводит к уменьшению прочностных и деформационных показателей.

Практически все перечисленные изменения свойств грунтов, вызванные нарушением гидрогеологических условий, могут приводить к дополнительным осадкам грунтовой толщи и деформациям сооружений.

Скважины №: 47, 51,54

Номер скважины и абсолютная отметка устья	Номер слоя	Индекс слоя	Полевое описание пород	Отметка подошвы слоя, м	Отметка уровней подземных вод
47 18,6	1 2 3	ml IV D1 O1	См. табл. 2 Глина красная, с прослойками песка, полутвердая Известняк трещиноватый	15,2 13,0 10,6	16,2 16,4 12,8 17,5
51 19,5	1 2 3 4	ml IV g III D1 O1	Песок средней крупности, рыхлый с глубины 1,0 м, водонасыщенный Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный Глина красная, полутвердая Известняк трещиноватый	16,0 15,5 13,5 11,5	18,3 18,5
54 20,0	1 2 3	ml IV g III O1	Песок средней крупности, средней плотности, с глубины 0,8 м, водонасыщенный Суглинок с гравием, галькой, мягкопластичный Известняк трещиноватый	16,0 14,0 12,5	19,0 19,2

Результаты гранулометрического анализа грунтов 1-го слоя

Номер участка	Номер скважины	Галька >100	Гравий 10-2	Песчаные	Пылеватые	Глинистые
				2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005
7	47	-	-	5	4	7	6	40	34	4

Данные химического анализа грунтовых вод

Номер скважины	Ca	Mg	K+Na	SO4	Cl	HCO3	CO2св	pH
	мг/л
47	104	54	99	58	31	720	79	6,9

1. Аналитический блок

Характеристика рельефа площадки

Территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент полого-волнистой равнины в пределах абсолютных отметок от 18,1 до 20,0 м.

Определение и классификация пропущенных слоев

На основе результатов гранулометрического анализа получили, что грунт 1 ого слоя - это песок пылеватый. Для определения точного названия этого слоя и некоторых его характеристик построим суммарную кривую гранулометрического состава. Для этого составим вспомогательную таблицу «полных остатков»:

Результаты гранулометрического анализа

Диаметр частиц, мм	10-2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	<0.005
Содержание фракций, %	-	5	4	7	6	40	34	4

Вспомогательная таблица полных остатков

Диаметры частиц, мм	<10	<2	0,5	<0,25	<0,1	0,05	<0,01	<0,005
Сумма фракций, %	-	100	95	91	84	78	38	4

Суммарная кривая гранулометрического состава

Определение действующего (d₁₀) и контролирующего (d₆₀) диаметров:

d₁₀ = 0,0055 мм

d₆₀ = 0,028 мм

Результаты гранулометрического анализа позволяют определить степень неоднородности грунта и некоторые его водные свойства - суффозионную устойчивость, коэффициент фильтрации, высоту капиллярного поднятия.

Степень неоднородности грунта:

Cu=d60/d10=0,028/0,0055=5,1

Так как , то грунт неизвестного слоя - это песок пылеватый, неоднородный, суффозионно устойчивый.

Средние значения коэффициента фильтрации возьмем из таблицы средних значений, поскольку условия для использования эмпирических формул (С_u < 5; d₁₀ >0,1) не выполнены.

Коэффициент фильтрации k = 2 м/сут.

Определим ориентировочное значение высоты капиллярного поднятия h_k:

е = 0,53 д.ед. - коэффициент пористости

С = 0,1 - эмпирический коэффициент

hk=C/(e*d10)=0,1/(0,53*0,0055)=34,3 см

Геологическое строение площадки и выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ)

Выделение ИГЭ

№	Индекс	Наименование грунта	Показатель пористости е, д.ед.	Число пластичности IP, д.ед.	Показатель текучести IL
1.	ml IV	Песок пылеватый	0,53	-	-
2.	ml IV	Песок средней крупности, средней плотности	0,55-0,7	-	-
3.	g III	Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	0,45	0,07-0,17	0,25-0,50
4.	g III	Суглинок с гравием, галькой, мягкопластичный	0,45	0,07-0,17	0,50-0,75
5.	D1	Глина красная, с прослойками песка полутвердая	-	>0,17	0-0,25
6.	D1	Глина красная, полутвердая	-	>0,17	0-0,25
7.	O1	Известняк трещиноватый	-	-	-

Глубина залегания коренных пород:

D₁ - глина красная, полутвердая. Залегает в пределах абсолютных отметок 12,5 - 14,0 м скважины №52. Уклон кровли i = 0,02.

O₁ - известняк трещиноватый. Залегает ниже абсолютной отметки 12,5 м скважины №52, ниже отметки 15,2 м скважины №53, ниже отметки 14,0 м скважины №54. Уклоны кровли i = 0,05 и i = 0,019.

По СП 11-105-97 инженерно-геологические условия средней сложности (II категория сложности).

Имеется не более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно и с вклиниванием (D₁). Мощность изменяется закономерно. Свойства грунтов существенно изменяются в плане и по глубине. Скальные грунты (известняк трещиноватый) имеют неровную кровлю и перекрыты нескальными грунтами.

Выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ)

На разрезе 4 инженерно-геологических элемента. Слабый ИГЭ - рыхлый песок.

Глубина залегания коренных пород (О1, D 1) от 2,6 до 3,5 м

По геологическим факторам I категория сложности (простая) инженерно-геологических условий, т.к. на разрезе 3 различных по литологии слоя, залегающих горизонтально или слабо наклонно (уклон менее 0,1). Мощность выдержана по простиранию. Незначительная степень неоднородности слоев по показателям свойств грунтов, закономерно изменяющихся в плане и по глубине.

Гидрогеологические условия

1. В геологических условиях водоупоры и коллекторы чередуются, образуя водоносные слои - горизонты. На рассматриваемом разрезе 2 водоносных горизонта. Первый слой - грунтовые воды

Второй слой - межпластовые трещинные воды.

Водовмещающие слои - а) песок и супесь

б) известняк трещиноватый

Водоупорный слой - глина красная

Грунтовые воды. Глубина залегания: max= 2,2 м

min = 0,4 м

Мощность hmin=1,2 м

hmax=2,3 м

Гидростатические напоры Нmin=1,2 м

Нmax=2,3 м

Межпластовые воды. Глубина залегания: max= 5,6 м

min= 4,3 м

Межпластовые воды обладают избыточным напором Низб=4,7 м

2. Положение уровня грунтовых вод изображается на карте гидроизогипс.

По карте устанавливаем направление и характер потока - плоский поток.

Величина гидравлического градиента i= H/l

i=0,6/60=0,01

i=1,0/44=0,023

Скорость грунтового потока: кажущаяся V=k*i

V=0,4*0,01=0,004 м/сут

V=0,4*0,023=0,0092 м/сут

действительная Vд=V/n

Vд=0,004/0,60=0,0067 м/сут

Vд=0,0092/0,60=0,0153 м/сут

где n - пористость водовмещающих пород

2. Химический состав грунтовых вод. Оценка качества воды по отношению к бетону

гранулометрический грунтовый бетон вода

Выражение результатов анализа в различных формах

Ионы	Содержание, мг/л	Эквивалентное содержание	Эквивалентная Масса
		мг-экв	(%-экв)
Na? Катионы Mg? Ca?	99 54 104	4,3 4,5 5.2	30,7 32,1 37,2	23,0 12,0 20,0
Сумма катионов	257	14	100%	-
Cl Анионы SO4? HCO3	31 58 720	0,9 1,2 11,8	6,5 8,6 84,9	35,0 48,0 61,0
Сумма анионов	809	13,9	100%
Общая сумма	1,066 г./л

По данным химического анализа грунтовых вод составляем формулу химического состава воды.

вода гидрокарбонатно-кальциевая, солоноватая (1<M=1,066<10)

Оценка качества воды по отношению к бетону

Содержание НСО2 720>85,4 мг/л

Водородный показатель pH=6,9>6,5

Содержание Mg? 54<1000 мг/л

Содержание K и Na 0,099<50 г./л

Содержание SO4? 58<250 мг/л

вода является неагрессивной по всем показателям.

По гидрогеологическим факторам II категория сложности (средней сложности), т.к. на разрезе 2 выдержанных горизонта подземных вод, местами с неоднородным химическим составом.

Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении

1. Котлован: глубина 3,5 м

размеры 40x40 м

Тип выемки - совершенный

Характер потока - радиальный

- приток воды

Rк=R+ro - радиус влияния котлована

- приведенный радиус котлована

м

Rк=15+22,6=37,6 м

=3,59 (м?/сут)

S=h1=1,2 м - водопонижение

2. Траншея: глубина 2 м

длина 100 м

водопонижение 0,5 м

Тип выемки - несовершенный

Характер потока - плоский

- приток воды

Н01=1,3*hwk=1,3*1=1,3 м - мощность активной зоны

Н02=H01-S=1,3-0,5=0,8 м

=2,8 (м?/сут)

Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод

1. Прогноз суффозионного выноса

График для оценки развития суффозии

I - область разрушающих градиентов фильтрационного потока;

II - область безопасных градиентов

Сu=3,3

i=S/0,33R=1,2/0,33*37,6=0,097

полученная точка попала в область безопасных градиентов. Следовательно, суффозионный вынос не возможен.

Фильтрационный выпор

Т.к. котлован совершенный, то фильтрационного выпора быть не может.

Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод

,

где =21,5-11,73=9,77 кН/м? - удельный вес грунта;

=(27-10)*(1-0,31) = 11,73 кН/м? - то же ниже уровня грунтовых вод;

=27,0 кН/м? - удельный вес твердых частиц грунта;

=10 кН/м? - удельный вес воды;

=0,31 д.ед. - пористость;

=1,2 м - величина водопонижения

Е=25000 кПа - модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки

м

Схема оседания поверхности земли при водопонижении:

А-зона аэрации до водопонижения; Б - зона «осушенного» грунта.

Оценка воздействия напорных вод на дно котлованов и траншей

кН/м?

кН/м?

м

м

=> дно выработки устойчиво, не возможен прорыв напорных вод в котлован.

Заключение

Данный участок по геологическим факторам относится к I категории сложности. На разрезе выделено 8 инженерно-геологических элементов (ИГЭ), из которых слабым является рыхлый песок. По гидрогеологическим факторам участок имеет II категорию сложности. Отсутствуют неблагоприятные процессы в грунтовой толще: не возможен суффозионный вынос и фильтрационный выпор. Величина осадки территории м. Дно выработки устойчиво.

Размещено на Allbest.ru

...