Сложности инженерно-геологических условий строительной площадки

2. Аналитический блок

2.1 Характеристика рельефа площадки

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

2.2 Определение и классификация пропущенных слоев

На основе результатов гранулометрического анализа (таблица в п. 1.2.) получили, что грунт первого слоя (по ГОСТ 25100-95) - это песок средней крупности. Для определения точного названия этого слоя и некоторых его характеристик построим суммарную кривую гранулометрического состава. Для этого составим вспомогательную таблицу «полных остатков»:

Вспомогательная таблица полных остатков

Суммарная кривая гранулометрического состава

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

d10 = 0,1 мм

d60 = 0,45 мм

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

Степень неоднородности грунта:

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

Средние значения высоты капиллярного поднятия, коэффициента фильтрации и радиуса влияния возьмем из таблицы средних значений, поскольку условия для использования эмпирических формул ( Си < 5; d10 >0,1 ) не выполнены.

Коэффициент фильтрации k = 20 м/сут

Радиус влияния R = 75 м

Высота капиллярного поднятия hk = 0,25 м

Определим ориентировочное значение высоты капиллярного поднятия hk (см):

е = 0,66 д.ед. - коэффициент пористости

С = 0,1 - эмпирический коэффициент

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

Выделение ИГЭ

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.

2.4 Гидрогеологическое строение площадки

В пределах площадки буровыми скважинами вскрыты два водоносных горизонта.

Первый от поверхности горизонт грунтовых вод залегает на глубинах от 1,0 м (скважина № 54) до 1,9 м (скважина № 52). Водовмещающими породами являются супесь пылеватая, пластичная и песок средней крупности, водоупором служит суглинок с гравием, галькой, мощность горизонта колеблется от 3,2 (скважина № 53) до 4,0 м (скважина № 54).

Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации от 10 до 30 м/сутки.

Второй горизонт напорных межпластовых (артезианских) вод вскрыт в скважине № 53. Водоносный слой залегает на глубинах от 4,5 (скважина № 53) до 6,4 м (скажина № 52). Водовмещающей породой является известняк трещиноватый, верхний водоупор - суглинок с гравием, галькой и глина красная, полутвердая, величина избыточного напора 3,0 м.

По карте гидроизогипс направление потока - с ю-в на с-з, в западной части участка поток плоский, при движении на восток характер потока меняется на радиальный (расходящийся).

Величина гидравлического градиента:

Скважины № 53-52

Скважины № 53-50

Скважины № 53-48

Скорость грунтового потока (кажущаяся):

Примем коэффициент фильтрации k = 20 м/сут.

Скорость грунтового потока (действительная):

,

где n = 0,4 д. ед. - пористость водовмещающих пород (песок средней крупности).

2.5 Химический состав подземных вод и оценка агрессивности воды по отношению к бетону

Химическая формула воды

?

Вода пресная, сульфато-кальциево-натриево-магниевая, агрессивная по водородному показателю и бикарбонатной щелочности (по данным таблицы).

Оценка качества воды по отношению к бетону

В качестве методов защиты сооружений от коррозии рекомендуется использовать пуццолановый цемент.

По СП 11-105-97 по гидрогеологическим факторам участок имеет II категорию сложности.

Имеется два выдержанных горизонта подземных вод, обладающих напором и содержащих загрязнение.

3. Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении

3.1 Расчет притока воды к совершенным выработкам (котлован)

(схема водопритока представлена на рис. 1 в приложении 3)

Исходные данные:

Скважина № 53

Глубина котлована hк = 3,5 м

Размеры колована 30 х 30 м

Тип выемки - совершенный (дно котлована врезается в водоупор)

Характер потока вокруг выемки - радиальный

Глубина залегания грунтовых вод d = 1,1 м

H1 - мощность водоносного горизонта (H1 = S = 2,1м)

Коэффициент фильтрации k = 20 м/сут

R - радиус влияния водопонижения, м

Rнач = м

Rтабл = 75 м

r0 - приведенный радиус «большого колодца», м

м

- радиус влияния «большого колодца», м

м

м

Расчет притока воды:

3.2 Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (траншея)

(схема водопритока представлена на рис. 2 в приложении 3)

Исходные данные:

Скважина № 54

Глубина траншеи hтр = 2,5 м

Длина траншеи l = 100 м

Тип выемки - несовершенный (дно траншеи не доходит до водоупора)

Характер потока вокруг выемки - плоский

Глубина залегания грунтовых вод d = 0,8 м

h = 1,5 м

Водопонижение S = 1, 0 м

hwk - высота столба воды в траншее до водопонижения, м

hwk = 1,7 м

H01 - мощность водоносного горизонта до водопонижения, м

H01 = 1,3· hwk = 1,3 · 1,7 = 2,21 м

H02 - мощность водоносного горизонта после водопонижения, м

H02 = H01 - S = 2,21 - 1 = 1,21 м

Коэффициент фильтрации k = 20 м/сут

R - радиус влияния водопонижения, м

Rтабл = 75 м

Rнач = м

Расчет притока воды:

4. Прогноз последствий водопонижения

4.1 Прогноз суффозионного выноса

Степень неоднородности грунта (песок средней крупности неоднородный, суффозионно устойчивый)

Величина гидравлического градиента i при водопонижении в котловане

,

в траншее

где S - разность напоров (отметок) водоносного лоя,м;

R = l - путь фильтрации, равный радиусу влияния, м (максимальное значение);

0,33 - коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану.

Точка с координатами (4,5; 0,085) попадает в область I - область разрушающих градиентов фильтрационного потока.

Точка с координатами (4,5; 0,04) попадает в область II - область безопасных градиентов. Таким образом, суффозионный вынос вблизи траншеи не предвидится, но наблюдается вблизи котлована. Последствиями суффозионного выноса могут быть обрушение стенок котлована, проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев - за счет выноса тонких фракций грунта и его рзуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, пазух колодцев и дренажной сети - за счет вымывания тонкких фракций (заиления), что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы и т.д. опорный скважина инженерный суффозионный

4.2 Фильтрационный выпор в дне выемки

При водопонижении величина градиента i = 0,085 < 1, котлован совершенный, значит фильтрационного выпора не будет.

4.3 Прогноз оседания земной поверхности при снижении уровня грунтовых вод

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта (песок средней крупности).

Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле

,

где кН/м3

= 16,5 кН/м3 - удельный вес грунта,

- удельный вес грунта в условиях взвешивания, кН/м3

кН/м3

= 26,5 кН/м3 - удельный вес твердых частиц грунта,

= 10 кН/м3 - удельный вес воды, n = 0,4 д.ед. - пористость

= 2,1 м - величина водопонижения,

Е = 30 000 кПа - модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки.

Тогда:

Осадки грунта практически нет.

4.4 Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована

В случае, когда на площадке строительства выявлен напорный водоносный горизонт, необходимо проверить устойчивость грунта в основании котлована. Возможны три варианта:

- дно выработки устойчиво;

- подъем дна котлована за счет разуплотнения грунта в его основании;

- прорыв напорных вод в котлован.

> , дно выемки неустойчиво, произойдет прорыв напорных вод в котлован.

Заключение

По СП 11-105-97 сделаем вывод о категории сложности инженерно-геологических условий строительной площадки.

По геоморфологическим условиям площадка относится к I (простой) категории сложности, так как находится в пределах оного геоморфологического элемента.

По геологическим условиям в сфере взаимодействия здания и сооружения с геологической средой участок имеет II (средняя сложность) категории сложности, так как 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.

По гидрогеологическим факторам в сфере взаимодействия здания и сооружения с геологической средой участок имеет II категорию сложности, так как имеется два выдержанных горизонта подземных вод, обладающих напором и содержащих загрязнение.

По специфическим грунтам в сфере взаимодействия здания и сооружения с геологической средой участок имеет II категорию сложности, так как имеет ограниченное или не оказывают существенное влияние на выбор проектных решений.

По техногенным воздействиям и изменениям освоенных территорий площадка относится к III категории сложности, так как они оказывают сщественное влияние на выбор проектных решений и осложняют производство инженерно-геологических изысканий в части увеличения их состава и объема работ. К ним относится суффозионный вынос и прорыв дна котлована напорными водами.