Инженерно-геологические исследования для обоснования генерального плана строительства северной части города Бахт

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАЙХОНА БЕРУНИ

Факультет: «Геологии и горного дела»

Кафедра: «Гидрогеология и геофизика»

Квалификационная выпускная работа

на тему: Инженерно геологические исследования для обоснования генерального плана строительства северной части г. Бахт

Выполнила:

Сапарова М.А.,

Руководитель:

Адилов А.А.

Ташкент 2014

Оглавление

Введение

1. Общая часть

1.1 Географо - экономические условия района

1.2 История и оценка изученности района

1.3 Геологическое строение

1.4 Инженерно - геологические условия северной части г. Бахт

1.5 Строительство в обводненных лессовых породах

2. Методическая часть

2.1 Оценка инженерно геологических условий и задачи проектируемых исследований

2.2 Проектируемые виды, объемы работ и методика их выполнения

3. Техническая часть

3.1 Задачи и объем буровых работ

3.2 Выбор способов бурения и конструкции скважин

3.3 Выбор бурового оборудования и инструментов

3.4 Разработка режимов бурения

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Техника безопасности

4.2 Устройство полевого лагеря

4.3 Транспортировка людей и грузов

4.4 Расчет искусственного освещения

4.5 Пожарная безопасность

4.6 Охрана природы

5. Экономическая часть

Использованная литература

Введение

В соответствии с постановлением Кабинета министров

Республики Узбекистан от 04.12.2010 г. № 286 «О мерах по совершенствованию порядка разработки и реализации генеральных планов городов, городских поселков, проектов архитектурно-планировочной организации территорий сельских сходов граждан» предусмотрено в течение 2011-2014 годов разработка более ста проектов генеральных планов городов и городских поселков республики. Среди этих населенны пунктов есть и г. Бахт в Сырдарьинском районе, который развивается быстрыми темпами за последние годы.

В связи с этим стало актуальным вопрос разработки инженерно геологического обоснования генерального плана северной части г. Бахт.

Исходя из этого настоящим проектом предусматривается разработка инженерно геологического обоснования генерального плана северной части г. Бахт.

Исходными данными для составления настоящего проекта послужили материалы, собранные при прохождении квалификационной и выпускной практики в Государственном унитарном предприятии O`ZGASHKLITI, а также фондовые материалы и конспекты лекционных занятий по инженерной геологии.

При разработке настоящего проекта использованы также опубликованные работы по району исследований и действующие нормативно-технические документы по проведению инженерно геологических изысканий для строительства (ГОСТ, OzDSt, ШНК, КМК перечень которых приведен в списке использованной литературы).

1. Общая часть

1.1 Географо - экономические условия района

Местоположение и экономика

Город Бахт в административном отношении относится к Сырдарьинскому району Сырдарьинской области (см. обзорную карту).

Город Бахт был организован 06.08.1980 г. Расположен он в 12 км к югу от районного центра - города Сырдарья, в 28 км к северу от областного центра г. Гулистан, с которыми соединен асфальтированной и железной дорогами.

Жители г. Бахт заняты на промышленных предприятиях и в сельском хозяйстве. В настоящее время здесь имеются хлопкоочистительный завод, автобазы, строительные организации, хлебопекарни, торговые базы и др.

Город электрифицирован. Водоснабжение осуществляется за счёт подземных вод. Глубокие скважины пробурены, в основном, на территориях промышленных предприятий.

С юга на север проектируемую территорию пересекает газопровод Бухара-Ташкент.

Рельеф

Район расположен на поверхности Голодностепского плато, сформированного в верхнеплейстоценовый период и представляющее собой плоскую аллювиально-пролювиальную поверхность. По восточной окраине плато протекает р. Сырьдаря, современное русло которой считается географической границей Голодной степи и служит местным базисом эрозии и стока для окружающих равнин.

Рельеф Голодной степи плоскоравнинный с незначительными понижениями и повышениями.

Абсолютные отметки поверхности земли в пределах Голодностепского плато повышается от 233 (у Чардары) до 420-450м в полосе предгорий Туркестанского хребта. Общий уклон поверхности земли уменьшается в направлении от предгорий к современной долине р. Сырьдаря от 0,008 до 0,0004.

Для территории Голодной степи весьма характерны плоские формы рельефа и очень слабая их расчлененность. Глубина современных врезов долин временно действующих водотоков обычно не превышает 1-2м, что исключает возможность даже местной дренированности земель при орошении.

Равнинность рельефа нарушается дамбами коллекторов и каналов.

В пределах восточной половины района - г. Бахт абсолютные отметки поверхности составляют 262,4-264,0 м. К западу наблюдается постепенное повышение абсолютных отметок поверхности т до 268,0 м.

Равнинность рельефа благоприятствует строительству различных зданий и сооружений на этой территории.

Гидрография

Естественные водотоки в пределах района отсутствуют.

Гидрографическая сеть представлена коллекторами - Шурузяк, Железно-дорожный, а также целой серией оросителей, берущих начало из канала Дустлик (бывший канал им. Кирова) - каналы Малик, М-10а, М-10б.

Коллектор Шурузяк проходит по восточной границе исследуемой территории. Ширина его поверху 20-24 м, по дну - 4 м, глубина - 4,5 м. По обе стороны коллектора, вдоль берегов, наблюдаются навалы грунта высотой 2,5-4,0 м, образовавшиеся в результате чистки коллектора. Коллектор - постоянно действующий. Максимальные расходы приходятся на летний период (10,58-12,55 мі/сек, минимальные - на декабрь-январь месяцы.

Коллектор Железнодорожный пересекает исследуемую территорию с юго-востока на север-северо-запад. Ширина его поверху 14-20 м, по урезу воды - 4,0 м, глубина - 7 м. По берегам коллектора тянутся отвалы грунта, образованные при прокладывании его и последующих чисток. Высота отвалов 2-4 м.

Канал Малик проложен в западной части поселка им. Хамзы. Ширина канала 10-12 м, глубина 3,0 м. Канал необлицованный, берега задернованы.

Канал М-10а пересекает район с запада на восток. Ширина его 3,0 м, глубина 1,5 м. Берега задернованы.

Канал периодически действующий. В зимний период вода в нем отсутствует. Наибольшие расходы наблюдаются в вегетационный период - 0,26 мі/сек.

Канал М-10б протекает в северной части района в широтном направлении. Ширина его 2,5-3,0 м, глубина 2,0 м. Зимой вода в канале отсутствует.

Кроме вышеописанных коллекторов и оросителей исследуемая территория прорезана серией более мелких арыков и дрен.

Каналы Малик М-10а и М-10б в вегетационный период способствуют подъему уровня подземных вод, отрицательно влияя на инженерно геологические условия территории.

В противовес им коллектора дренируют подземные воды способствуя понижению уровня подземных вод, отводя их за пределы территории к естественному базису- р. Сырдарья.

Климат

Территория проектируемого строительства характеризуется резко континентальным климатом, выраженным в больших перепадах суточных и сезонных температур, малым количеством осадков и неравномерным распределением их по сезонам года.

Географические особенности местоположения Голодной степи, прикрытой с юго-востока и северо-востока горами и открытой на запад и северо-запад, благоприятствуют вторжению холодных воздушных масс из Казахстана.

Самые низкие температуры воздуха приходятся на декабрь-январь месяцы, когда морозы достигают 30-33є; самые высокие - на июнь-август (абсолютный максимум +45ОС).

Относительная влажность изменяется обратно изменениям температур воздуха. Максимальные значения наблюдаются в зимние месяцы (85%), минимальные - в июне-июле (48%).

Годовое количество атмосферных осадков за многолетний период составляет 324 мм.

В зимний и весенний периоды выпадает одинаковое количество осадков, достигающее в процентном отношении 75%, осенью - 17%. Летний период отличается засушливостью, количество выпадающих осадков не превышает 5%. Осадки выпадают в виде дождя, снега, редко - града. Снежный покров в Голодной степи неустойчивый. Чаще всего он появляется в конце ноября и исчезает во второй половине марта. Осадки в виде града выпадают, в основном, в весенний период.

Одним из важнейших климатических факторов является ветер. Господствующими ветрами являются ветры северного и северо-западного направлений, дующие в зимние месяцы (рис.1).

В весенне-осенний периоды дуют ветры переменных направлений. В летнее время наступает затишье.

Ниже в табл. 1 и 2 приведены основные климатические показатели, характеризующие климат района исследований.

1.2 История и оценка изученности района

На территории Голодной степи, где распологается г.Бахт, были проведены площадные гидрогеологические съёмки Гафуровым В. Г., Толстуновым В. М., Опрышко К. Я., Тулягановым Х. Т., Славиным Б. А., Толоконниковым В. В. и Васютинской А. Б. [3-7] В результате вся территория Голодной степи была покрыта гидрогеологической съёмкой масштаба 1:500 000.

Васютинской А.Б., Кусаловой Н.И., Мавляновым Э.В., Пахомовой А. В. в 1956-57 г. г. территории западной и центральной частей Голодной степи были покрыты инженерно-геологической съёмкой масштаба 1:50 000.

Вопросами режима подземных вод и формирования их химического состава занимались Кац Д. М., Кенесарин Н. А. и др. [4,6,7].

В частности в 1957 г. Кац Д. М. [4] был подробно анализирован режим грунтовых вод Голодной степи в связи с развитием орошения. В результате было установлено, что многолетние колебания уровня грунтовых вод для староорошаемой части Голодной степи объясняются зависимостью их от водоподачи, а для вновь осваиваемых площадей характерен подъем уровня грунтовых вод.

Н. А. Кенесарин в своих работах в 1959 и 1963г.г. [6,7] указывает на 11-летнюю периодичность колебаний уровня грунтовых вод, основной

причиной которой являются климатические и астрономические (солнечная активность) факторы. Он отмечает, что в основном «годы с максимумом уровня грунтовых вод падают на годы с минимумом солнечной активности, а годы с минимумом уровня грунтовых вод - на годы с максимумом солнечной активности. Подобные соотношения Н. А. Кенесарин объясняет тем, что в годы максимума солнечной активности Земля получает от Солнца наибольшее количества тепла, испарение грунтовых вод - наивысшее, количество осадков - наименьшее. В годы минимума солнечной активности картина обратная, т.е. Земля получает от Солнца наименьшее количество тепла, испарение грунтовых вод - наименьшее, количество осадков - наибольшее. Максимальные амплитуды многолетних колебаний уровня грунтовых вод в пределах 11-летнего цикла отмечены в суглинках и глинах (2-5м), минимальные - в галечниках (0,5-3м).

Большие заслуги в изучении лессовидных пород, покрывающих сплошным чехлом Голодную степь, принадлежат Г. А.Мавлянову.

В своей капитальной работе [10] он дает подробные сведения об истории изучения территории Голодной степи, ее рельефе, геоморфологии, инженерно геологических и гидрогеологических условий.

Одной из значительных работ явился сводный отчёт по работам 1950-62 г. г. П.М. Карповым, где даётся подробная характеристика геологического и геоморфологического строения, неблагоприятных экзогенных процессов, а также в целом инженерно геологических и гидрогеологических условий Голодной степи. На основании материалов этого отчета была написана П.М. Карповым в 1964 г. монография «Просадочные явления на целинных землях Голодной степи» [5].

С 1957 г. по 1967 г. работы по изучению инженерно-геологических условий Голодной степи были проведены Гафуровым В. Г. [3], в результате которых были получены дополнительные данные по инженерно геологическим и гидрогеологическим условиям территории Голодной степи.

Основные факторы, влияющие на формирование химического состава подземных вод для условий Голодной степи с аридным климатом , обусловливающие развитие процессов засоления почв рассмотрены в монографии А.С.Хасанова [12].

Природно-мелиоративная оценка земель Голодной степи изложены в работе Рафикова [11].

В 1983-1985 г.г. гидрогеологами И.И. Цхай, П.П. Нагевич, В.А. Пак проведены гидрогеологические исследования для разведки эксплуатационных запасов подземных вод в центральной части Голодной степи.

В результате этих исследований были построены наряду с водозаборами «Гулистан», «Дехканабад», «Охунбобоев также и водозабор «Бахт».

С 1964 г. в Голодной степи институтами Узгипрозем, Узгипроводхоз и УзГИИТИ, а с 2006года ГУП УзГАШКЛИТИ (Узбекский государственный институт инженерных изысканий в строительстве, геоинформатики и градостроительного кадастра) проводятся работы по изучению инженерно-геологических и гидрогеологических условий, в т.ч. и физико-механических свойств грунтов и химического состава подземных вод отдельных частей района для обоснования проектов строительства отдельных зданий и сооружений.

В 2009г. ГУП УзГАШКЛИТИ проведены инженерные изыскания по технико-экономическому обоснованию генерального плана г. Бахт. Однако эти изыскания охватывали в основном центральную часть города, а северная часть территории г. Бахт оставалась недостаточно изученной.

Вышеизложенное показывает, что для обоснования генерального плана северной части территории г. Бахт имеющихся материалов недостаточно. Для доведения до кондиции требуемого масштаба изысканий (1:5000) необходимы дополнительные инженерно геологические исследования.

1.3 Геологическое строение

В геологическом строении северо-восточной части Голодной степи, куда входит территория проектируемых исследований, принимают участие четвертичные отложения, мощность которых составляет 300-350 м, подстилающихся отложениями неогенового возраста. Отложения неогена представлены плотными глинами и суглинками буроватого и буроватого и красно-бурого цветов. Учитывая большую мощность четвертичных отложений, и исходя из задач инженерно геологических исследований, заключающихся в исследованиях для строительства, нами характеристика отложений, залегающих на больших глубинах не приводится.

Накопление четвертичных образований было связано с поднятием горных областей в процессе горообразования и аккумулятивно-эрозионной деятельностью постоянных и временных водотоков, что нашло отражение в характере отложений - частое переслаивание аллювиальных и пролювиальных отложений, невыдержанных по мощности и простиранию.

Стратиграфия и литология

Возрастное расчленение отложений приводится по стратиграфической схеме четвертичного периода Н.П. Васильковского и Ю.А.Скворцова (1953г.). По этой схеме выделяются:

Современный отдел - голоцен (QIV sd);

верхнечетвертичный отдел - верхний плейстоцен QIIIgl);

среднечетвертичный отдел - средний плейстоцен (QIIts);

нижнечетвертичный отдел - нижний плейстоцен QIsh).

Этим отделам четвертичного периода соответствуют следующие комплексы отложений:

Сырдарьинский комплекс отложений;

Голодностепский комплекс отложений;

Ташкентский комплекс отложений;

Сохский или Нанайский комплекс отложений.

Отложения сохского и ташкентского комплексов на территории проектируемого строительства залегают глубоко, на глубинах более 50-70 метров, поэтому в настоящей работе мы не приводим их характеристику.

Отложения голодностепского комплекса (QIIIgl), залегают на поверхности отложений ташкентского комплекса. Залегают они непосредственно на поверхности. Отложения сырдарьинского комплекса (QIVsd) на территории исследований отсутствуют.

Голодностепские отложения представлены переслаивающимися суглинками и супесями мощностью 24-50 м. Подстилаются эти отложения песчано-гравийными отложениями.

Голодностепские отложения на большей части территории перекрыты техногенными отложениями голоценового периода, представленными супесчаными грунтами с включениями хозяйственно-бытовых отходов и ирригационных наносов. Мощность техногенных отложений изменяется в пределах до 1,0 метра, местами достигая до 1,6м (см. геолого- литологическую карту и разрез).

Геоморфологическое строение района

В геоморфологическом отношении территория г. Бахт приурочена к ташкентско-голодностепской впадине, представляющей собой террасированную аккумулятивную равнину, созданную в результате эрозионно-аккумулятивной деятельности реки Сырдарья и её притоков в неоген-четвертичное время.

Основной морфологической единицей района является Голодностепское плато, сформированное в верхнечетвертичный период и представляющее собой плоскую аллювиально-пролювиальную равнину.

Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия территории проектируемого строительства приводятся по данным литературных и фондовых материалов. Гидрогеологические условия находятся в тесной взаимосвязи с геолого-литологическими, ирригационно-гидрографическими и мелиоративными условиями.

Голодная степь относится к Приташкентскому артезианскому бассейну, подземные воды которого подразделяются на грунтовые (безнапорные), приуроченные к покровным супесчано-суглинистым отложениям и глубокие (напорные) воды в отложениях голодностепского комплекса;

По Н.Н. Ходжибаеву [13] напорные воды непосредственно или косвенно влияют на режим грунтовых вод и гидрогеолого-мелиоративные условия Голодной степи.

По классификации Н.Н. Ходжибаева подземные воды на территории г. Бахт относятся к группе потоков грунтовых и субнапорных вод Голодностепской равнины (с депрессионной кривой линейного спада - недренированным).

Напорные воды в отложениях голодностепского комплекса приурочены к песчаным и гравийным отложениям, залегающим на глубинах 24-49 м и развиты повсеместно. Мощность водоносного горизонта 25 м.

Коэффициенты фильтрации песчано-гравийных отложений составляют 20-30 м/сутки (табл.3).

Источником питания служат инфильтрационные воды реки Сырдарья и ирригационной сети. Общее направление потока - северо-западное в сторону Айдар-Арнасайских озер.

Подземные воды минерализованные. Величина плотного остатка составляет 3-5 г/литр.

Безнапорные подземные воды приурочены к верхней лессовой толще голодностепских отложений. Питание их осуществляется за счёт атмосферных осадков и фильтрационных потерь из ирригационных каналов.

Расходуются подземные воды в дренажные сооружения, на транспирацию растениями и испарение.

По данным фондовых материалов в октябре 2009 г. в пределах территории проектируемого строительства подземные воды были вскрыты на глубинах 0,5-2,6 м от поверхности земли.

Режим уровня подземных вод зависит от интенсивности орошения и полива сельхозкультур.

Подъём уровня подземных вод начинается с мая, достигая максимального положения в июле-августе месяцах. Минимальное положение зеркала подземных вод приходится на зимне-весенний период, т.е. характеризуется ирригационным типом режима подземных вод.

В связи с развитием процессов засоления земель, поля в зимне-весенние месяцы промываются. В этот период подземные воды имеют первый максимум, а летом - в период вегетации - второй.

В зависимости от степени засоления грунтов, которая определяет норму промывочного полива, уровень подземной воды при первом максимуме может иметь значение большее или равное величине второго максимума.

Спад уровней подземных вод начинается с сентября по январь. В этот период уровень подземных вод падает до глубин 3,7-4,8 м.

Амплитуда колебания уровней подземных вод составляет 0,56-1,25 м, среднемноголетняя составляет 0,9 м.

Минерализация подземных вод пестрая. Наиболее высокая минерализация наблюдается вблизи дренажных систем. Вблизи оросительных каналов подземные воды опресняются.

В течение года минерализация подземных вод непостоянная. В период максимума подземные воды опресняются.

По данным фондовых материалов химический состав подземных вод характеризуется слдующими показателями: величина минерализации в них варьирует в пределах 3248,0-5664,0 мг/л, при содержании ионов НСО3' 329,4 - 463,6 мг/л или 5,40-7,60 мг-экв, ионов Сl' от 163,0 до 527,4 мг/л, ионов SO4" от 1922,0 до 2878,1 мг/л.

Подземные воды согласно табл.6 КМК 2.03.11-96 сильноагрессивные к бетонам на портландцементе по ГОСТ 10178-85*.

1.4 Инженерно - геологические условия северной части г. Бахт

Территория проектируемого строительства относится к Сырдарьинскому району Сырдарьинской области и располагается в центральной части северной половины г.Бахт (см. обзорную карту).

Рельеф района плоскоравнинный с незначительными понижениями и повышениями, характерными для всего Голодностепского плато, представляющего собой плоскую аллювиально-пролювиальную поверхность.

Равнинность рельефа нарушается дамбами коллекторов и каналов.

В геоморфологическом отношении территория проектируемых исследований приурочена к ташкентско-голодностепской впадине, которая представляет собой террасированную аккумулятивную равнину, созданную в результате эрозионно-аккумулятивной деятельности реки Сырдарья и её притоков в неоген-четвертичное время.

В геологическом строении северо-восточной части Голодной степи, куда входит территория проектируемых исследований, принимают участие четвертичные отложения, мощность которых составляет 300-350 м. Представлены они в пределах участка отложениями голодностепского комплекса (Qiiigl) (см.схематическую карту).

Отложения голодностепского комплекса залегают на поверхности отложений ташкентского комплекса. Залегают они непосредственно с поверхности, так как в пределах территории проектируемого строительства отложения сырдарьинского комплекса (QIVsd) отсутствуют.

Голодностепские отложения представлены переслаивающимися суглинками и супесями, которые с глубин 24-50 м подстилаются песчано-гравийными отложениями (см.табл.4).

Согласно «O`zDSt 25100-95 (межгосударственного ГОСТ 25100-95) Грунты. Классификация» грунты, развитые в пределах территории проектируемого строительства, относятся к классу дисперсных грунтов, в котором выделяется группа связных осадочных пород и подгруппа глинистых грунтов.

Исследуемая территория на разведанную глубину сложена, в основном, глинистыми грунтами.

С поверхности глинистые грунты видоизменены в почвенно-растительный слой - супеси и суглинки, редко глины, с содержанием корней растений. Мощность слоя составляет 0,2-0,4 м.

Местами глинистые грунты перекрываются техногенными (насыпными) грунтами, представленными переотложенными глинистыми грунтами с включениями гальки, битого кирпича, кусками асфальта, бетона и прочего строительного и бытового мусора, а также отвалами грунтов после чистки коллекторов (см. инженерно геологический разрез).

Мощность насыпных грунтов изменяется в пределах 0,3-0,5 м местами достигает до 1, 6м.

Насыпные грунты неоднородны по составу и физико-механическим свойствам и не могут быть использованы в качестве естественных оснований.

Глинистые грунты, слагающие рассматриваемую территорию, относятся к голодностепскому комплексу отложений (Qiiigl) и представлены супесями и суглинками с редкими прослойками глин и песков.

Супеси и суглинки лессовидные, макропористые, местами комковатые, с включениями мелких известково-глинистых стяжений, с выцветами белых солей. Соли встречаются в виде белых порошковых налётов и мелких прозрачных кристаллов.

Грунты от желтовато-серого до коричневого цвета, местами с тёмными пятнами гумуса, от маловлажных до водонасыщенных, с преобладанием последних, от твёрдых до текучих, преобладают мягкопластичные разности, неоднородные по плотности сложения.

Супеси развиты, в основном, в верхней части разреза, а суглинки слагают, зачастую, нижнюю часть исследуемой толщи.

Влажность и степень влажности грунтов характеризуются высокими показателями: в пределах от 21,9 до30,6% и от 0,82 до 1,0 соответственно. Высокие значения показателей влажности и степени влажности грунтов указывает на то, что толща грунтов является непросадочным изыскания-за того что она полностью водонасыщенна.

Пористость и коэффициент пористости грунтов изменяется в пределах от 41,8 до44,0% и от 0,720 до 0,786 соответственно.

Плотность грунтов в естественном состоянии изменяется в пределах от 1,91 до 1,99 г/см3, а плотность скелета грунта изменяется в пределах от 1,50 до 1,57 г/см3.

Важной характеристикой, определяющей состояние грунтов под основаниями фундаментов является показатель текучести или консистенция грунтов, которая характеризуется высокими значениями в основном более 1,0, что указывает на их текучее состояние.

Удельное сцепление грунтов изменяется в пределах от 7,0 до 32,5 кПа, в среднем 16,9 кПа, а Угол внутреннего трения изменяется в пределах от 25 до 29 градусов, в среднем 27 градусов.

Модуль деформации при природной влажности изменяется в пределах от 2,4 до 3,8 МПа, в среднем 2,8 МПа.

Число пластичности грунтов изменяется в пределах от 6,3 до 9, что позволяет отнести эти грунты в соответствии с ГОСТ 25100-95 к супесям и суглинкам.

Физико-механические свойства глинистых грунтов приведены в табл.3, а крайние и осредненные (нормативные) значения характеристик грунтов приведены в таблицах 3 и 4.

Глинистые грунты, слагающие территорию проектируемых исследований, засолены в разной степени, причём с глубиной содержание водорастворимых солей уменьшается.

Так, по данным химических анализов водных вытяжек из грунтов на глубине 1-2 м от поверхности земли содержание солей составляет 7940,0-33550,0 мг/кг, а на глубине 4,0 м их величина снижается до 2200,0-6400,0 мг/кг.

Грунты участка согласно табл.4 КМК 2.03.11-96 по содержанию сульфат ионов сильноагрессивные к бетонам на портландцементе и от слабо- до сильноагрессивных к бетонам на сульфатостойких цементах, а также по содержанию хлоридов от средне- до сильноагрессивных к железобетонным конструкциям.

Таблица 3 физико-механических свойств грунтов

№ п/п	№№ выраб.	Глуб опроб, м	Плотн. частиц грунта, т/мі	Плотность ггрунта, т/мі	Пористость, %	Коэф. пористости	Естест влажн %	Степ. влаж.	Характерные влажности, %	Числ плас тичн. %	Показ текучести
				естест. влажн	сухого					предел текуч.	предел раскат
1	Ш-4	0,7	2,70	1,91	1,57	41,8	0,720	21,9	0,82	29,0	20,0	9,0	0,2
2	С-5	2,0	2,68	1,94	1,50	44,0	0,786	29,2	1,0	27,5	21,1	6,4	>1
3	С-5	3,0	2,68	1,96	1,53	42,9	0,751	27,8	0,99	27,3	21,0	6,3	>1
4	С-5	5,0	2,68	1,95	1,50	44,0	0,786	30,0	1,0	27,0	20,2	6,8	>1
5	С-5	7,0	2,69	1,95	1,51	43,9	0,783	28,8	0,99	28,4	20,9	7,5	>1
6	С-5	10,0	2,69	1,99	1,52	43,5	0,770	30,6	0,96	29,8	21,9	7,9	>1
Нормативные значения	2.69	1.95	1.52	43.9	0.766	26.8	0.96	29.1	21.7	7.8	0.64

Таблица 4 Крайние и нормативные значения характеристик пролювиально-аллювиальных глинистых грунтов Qiiigl

Наименование характеристики	Ед.изм.	Крайние значения	Нормативное значение
Плотность частиц грунта	т/м3	2,68 - 2,70	2,69
Плотность грунта	т/м3	1,91-1,99	1,91
Плотность сухого грунта	т/м3	1,50-1,57	1,52
Удельный вес грунта	кН/м3	19,1-19,9	19,5
Коэффициент пористости	б/р	0,720-0,786	0,766
Влажность природная	%	21,9-30,6	26,8
Степень влажности	б/р	0,82-1,0	0,96
Влажность на границе текучести	%	27,3 - 29,8	29,1
Влажность на границе раскатывания	%	20,0-21,9	21,7
Число пластичности	%	6,3-9,0	7,8
Показатель текучести	доли ед.	0,2 - > 1	0,64
Удельное сцепление	кПа	7,0-32,5	16,9
Угол внутреннего трения	градус	25-29	27
Модуль деформации при природной влажности	МПа	2,4-3,8	2,7

В районе проектируемых исследований из физико- геологических процессов, т.е. природных процессов и явлений наблюдается сейсмичность.

По интенсивности проявления сейсмичности территория города Бахт согласно приложению 2 изменения №2 к КМК 2.01.03-96 оценивается в 7 баллов по шкале ЕМS-98. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - III.

Кроме этого в районе проектируемых исследований развиты следующие инженерно геологические процессы и явления, т.е. сформировавшиеся под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности человека:

-избыточное увлажнение и заболачивание земель;

- засоление земель;

- подтопление грунтовыми водами.

Процессы заболачивания и избыточного увлажнения в пределах района развиты в наиболее пониженных участках.

Процессы засоления развиты повсеместно. Засоление грунтов происходит по причине близкого залегания минерализованных подземных вод и их испарения.

Процессы подтопления подземными грунтовыми водами развиты в отдельных участках района и характеризуются подъемом уровня подземных вод до 0,7 м от поверхности земли. Такой участок в районе проектируемого строительства располагается в районе шурфа 4 (между двумя коллекторами).

Нормативная глубина промерзания грунтов, рассчитанная согласно пункту 2.27 КМК 2.02.01-98, составляет 0,4 м.

Инженерно-геологическое районирование северной части г. Бахт

Инженерно-геологическое районирование северной части города Бахт производится по степени пригодности под промышленное и гражданское строительство без учета конструктивных особенностей зданий и сооружений, но с учетом геоморфолого-геологического строения, его гидрогеологических условий, физико-геологических процессов, а также физико-механических свойств грунтов по методическим рекомендациям д.г-м.н. Я. С.Садыкова.

Территория исследований в геоморфологическом отношении относится к одной области - Ташкентско-Голодностепской впадине.

В пределах области выделяется один инженерно-геологический район - I .

Первый инженерно-геологический район (I) приурочен к Голодностепскому плато и представляет собой один подрайон (1-1), сложенный мощной толщей супесчано-суглинистых отложений.

В инженерно-геологическом подрайоне (1-1) в зависимости от гидрогеологических условий, а именно: от глубины залегания уровня подземных вод на расчётный максимум выделяются два инженерно-геологических участка (I-1-а) с глубиной залегания уровня подземных вод 0,0-1,0 м от поверхности земли и (I-1-б) - с глубиной залегания уровня подземных вод 1,0-2,0 м.

Первый инженерно-геологический участок (I-1-а) распространен в северной части территории исследований. Эта территория является самым неблагоприятным для строительства.

Уровень подземных вод в пределах участка I-1-а залегает на глубине 0,0-1,0 м от поверхности земли.

В качестве оснований зданий и сооружений здесь будут служить супеси водонасыщенные, оплывающие, слабые.

Территория участка I-1-а полностью будет подвержена подтоплению.

Подземные воды по содержанию сульфатов являются сильноагрессивными к бетонам на портландцементе по ГОСТ 10178-85*.

По интенсивности проявления сейсмичности согласно приложению 2 изменения №2 к КМК 2.01.03-96 территория участка I-1-а, как и вся территория города Бахт оценивается в 7 баллов по шкале ЕМS-98. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - III.

Процессы заболачивания и избыточного увлажнения в пределах участка I-1-а развиты повсеместно.

Процессы засоления развиты повсеместно. Засоление грунтов происходит по причине близкого залегания минерализованных подземных вод и их испарения.

Процессы подтопления подземными грунтовыми водами, характеризующиеся подъемом уровня подземных вод до 0,7 м от поверхности земли. располагается в районе шурфа 7 (между двумя коллекторами).

Для предотвращения неблагоприятных воздействий развитых на территории участка физико- геологических и инженерно геологических процессов и явлений рекомендуются следующие инженерные мероприятия:

- антисейсмические;

- антиагрессивные;

- дренаж;

- гидроизоляция фундаментов.

Второй инженерно-геологический участок (I-1-б) занимает южную половину территории исследований.

Уровень подземных вод в пределах участка I-1-б залегает на глубине 1,0-2,0 м от поверхности земли.

В пределах участка местами развиты процессы заболачивания и избыточного увлажнения.

Территория участка I-1-б местами будет подвержена подтоплению.

Основанием зданий и сооружений здесь также будут служить супеси водонасыщенные, оплывающие, слабые.

Подземные воды по содержанию сульфатов являются сильноагрессивными к бетонам на портландцементе.

Процессы засоления развиты повсеместно. Засоление грунтов происходит по причине близкого залегания минерализованных подземных вод и их испарения.

По интенсивности проявления сейсмичности согласно приложению 2 изменения №2 к КМК 2.01.03-96 территория участка I-1-б, как и вся территория города Бахт оценивается в 7 баллов по шкале ЕМS-98. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - III.

Для предотвращения неблагоприятных воздействий развитых на территории участка физико- геологических и инженерно геологических процессов и явлений рекомендуются следующие инженерные мероприятия:

- антисейсмические;

- антиагрессивные;

- дренаж;

- гидроизоляция фундаментов.

На основании вышеизложенного можно констатировать следующее.

Территория проектируемого строительства приурочена к ташкентско-голодностепской впадине, отличающейся сложными инженерно геологическими и гидрогеологическими условиями, обусловленными недренированностью территории. Ввиду этого на этой территории развиты подтопление, процессы заболачивания и избыточного увлажнения, процессы засоления. Засоление грунтов происходит по причине близкого залегания минерализованных подземных вод и их испарения.

На территории города Бахт подземные воды залегают на глубинах 0,5-2,6 м от поверхности земли.

Грунты на территории города Бахт согласно табл.4 КМК 2.03.11-96 по содержанию сульфат ионов сильноагрессивные к бетонам на портландцементе и от слабо- до сильноагрессивных к бетонам на сульфатостойких цементах, а также от средне- до сильноагрессивных к железобетонным конструкциям. По интенсивности проявления сейсмичности территория города Бахт согласно приложению 2 изменения №2 к КМК 2.01.03-96 оценивается в 7 баллов по шкале ЕМS-98. Категория грунтов по сейсмическим свойствам - III. Это значит, что при землетрясении силой 7 баллов, на территории города Бахт оно будет ощущаться как восьми балльное (табл.1 КМК 2.01.03-96).

Для предотвращения неблагоприятных воздействий развитых на территории участка физико- геологических и инженерно геологических процессов и явлений рекомендуется выполнить следующие инженерные мероприятия:

- антисейсмические;

- антиагрессивные;

- дренаж;

- гидроизоляция фундаментов.

1.5 Строительство в обводненных лессовых породах

Голодная степь располагается по среднему течению р. Сырдарья и занимает межгорную впадину в системе Туркестанского и Чаткальского хребтов. Она представляет собой общирную равнину, прилегающую к оазисам: Ташкентскому, Ферганскому и Самаркандскому.

Для города Бахт, также как и всей территории Голодной степи характерны плоские формы поверхности равнин и очень слабая расчлененность. Глубина современных врезов долин временно действующих водотоков обычно не превышает 1-2м, что исключает возможность даже местной дренированности земель при орошении.

Равнинность рельефа также нарушается дамбами коллекторов и каналов.

В геоморфологическом отношении территория города Бахт расположена в ташкентско-голодностепской впадине, которая представляет собой террасированную аккумулятивную равнину, созданную в результате эрозионно-аккумулятивной деятельности реки Сырдарья и её притоков в неоген-четвертичное время.

В геологическом строении северо-восточной части Голодной степи, куда входит территория города Бахт, принимают участие четвертичные отложения, мощность которых составляет 300-350 м. Представлены они в пределах участка отложениями голодностепского комплекса (Qiiigl).

Голодностепские отложения представлены переслаивающимися лессовидными суглинками и супесями, которые с глубин 24-50 м подстилаются песчано-гравийными отложениями.

На территории города Бахт подземные воды залегают на глубинах 0,5-2,6 м от поверхности земли, что обусловило водонасыщенность лессовидных суглинков и супесей.

Такие водонасыщенные грунты нередко приходится использовать в качестве оснований различных зданий и сооружений.

Обводнение грунтов могло произойти в результате орошения земель, создания гидротехнических сооружений, течи резервуаров различного назначения, а также систематической утечки из трубопроводов, транспортирующих воду.

При орошении земель, а также при эксплуатации таких сооружений в течение нескольких лет уровень грунтовых вод поднялся близко к поверхности площадки строительства и произошло полное обводнение макропористых лессовых грунтов основания.

Строительство сооружений на водонасыщенных макропористых лессовых грунтах вследствие высокой сжимаемости грунтов (модуль общей деформации таких грунтов обычно не превышает 8-10 МПа (80-100 кг/см2) и их малой прочности ( угол внутреннего трения не превышает 16 градусов, а сцепление - 5 кПа (0,05 кг/см2)) является исключительно сложной задачей. Осадки сооружений на таких грунтах в зависимости от нахождения в обводненном состоянии достигает иногда значительных величин.

Строительство на водонасыщенных макропористых лессовых грунтах отличается от строительства на маловлажных просадочных грунтах различными скоростями проявления деформаций фундаментов сооружений.

При маловлажных макропористых грунтах проса- дочные деформации происходят в процессе всего срока продвижения свободной воды в грунте очень быстро и, как правило, стабилизируются в течение нескольких дней. Скорость осадки фундаментов и сооружений, расположенных на водонасыщенных (непросадочных) лёссовых грунтах, имеет очень малую величину и зависит от проницаемости уплотняющихся грунтов. В связи с тем что водопроницаемость деградированных лёссовых глинистых грунтов мала (коэффициент фильтрации равен 10-5 -- 10-7 см/сек), процесс стабилизации осадки занимает продолжительное время, достигающее иногда нескольких лет.

Именно различная скорость проявления деформаций определяет различные условия работы конструкций на маловлажных и водонасыщенных грунтах.

Многолетние наблюдения за развитием деформаций во времени Ю.М.Абелеву и М.Ю. Абелеву [1] позволили установить, что прочность, целостность и эксплуатационная пригодность различных сооружений с разнообразными конструктивными схемами зависят не только от величин осадки и их разности, но и от скорости развития деформаций сооружений.

Следовательно, при изучении совместной работы сооружения с основанием необходимо учитывать скорость развития пластических деформаций применяемого материала для возводимого сооружения и скорость развития осадок (просадок) фундаментов на данном основании.

ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДРЕН ДЛЯ УСКОРЕНИЯ КОНСОЛИДАЦИИ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ МАКРОПОРИСТЫХ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ

Прочностные характеристики водонасыщенных макропористых лёссовых грунтов основания возрастают в процессе консолидации грунтов, но для достижения повышенных прочностных характеристик требуется длительное время.

Время уплотнения (консолидации) водонасыщенных грунтов зависит от длины пути, который должна преодолеть вода, отжимаемая из грунта в процессе уплотнения, до дренирующего слоя на поверхности.

Для того чтобы ускорить процесс консолидации грунтов Ю.М. Абелевым и М. Ю. Абелевым рекомендовано устраивать в толще водонасыщенного грунта вертикальные дренажные скважины.

Устраивая в толще водонасыщенного грунта вертикальные дренажные скважины (обычно засыпанные песком), а сверху дрен горизонтальную песчаную подушку, удается значительно сократить пути фильтрации отжимаемой из грунта воды и тем самым сократить сроки уплотнения (консолидации) грунтов.

Вода, находящаяся под напором от веса сооружения и песчаной подушки, отжимается в горизонтальном направлении в вертикальную дрену, по которой, не встречая существенного сопротивления, поднимается вверх в песчаную подушку (рис. 1.1 ).

Рис. 1.1. Схема движения вытесняемой поровой воды по системе вертикальных дрен

Скважины выполняют с помощью копров, используемых для устрой-
ства набивных бетонных или песчаных свай. В грунт молотом специаль-
ной конструкции погружается полый сердечник, представляющий собой
инвентарную сваю из цельнотянутой стальной трубы диаметром 400--600 мм и толщиной стенок 15--20 мм. Чтобы исключить возможность по-падания внутрь трубы грунта, сердечник закрывается снизу инвентарным наконечником.

После погружения сердечника на проектную глубину труба-сердечник через патрубок заполняется песком, а затем извлекается. При этом наконечник раскрывается и песок выгружается из трубы под действием сжатого воздуха или другими способами.

Погружение трубы-сердечника в грунт может быть осуществлено и другими методами: вибрированием, подмывом и т. д.

Так как вертикальные песчаные дрены применяют совместно с песчаной дренирующей подушкой, расчет консолидации основания сводится к решению трехмерной пространственной задачи фильтрационной консо-лидации:

где избыточное (сверх гидростатического) давление в поровой воде (поровое давление);

время консолидации;

r и z - координаты.

При расчете вертикальных дрен рассматриваются две схемы: 1)случай «свободных деформаций» и 2)случай «равных деформаций» (рис. 1.2).

В случае «свободных деформаций» принимается, что устраиваемая над вертикальными дренами горизонтальная дренирующая (обычно песчаная) подушка и возводимое на ней сооружение являются абсолютно гибкими и не перераспределяют напряжения в случае различных осадок поверхности грунтов основания во времени. При этой расчетной схеме в процессе уплотнения осадки вблизи вертикальных дрен будут происходить быстрее, чем вдали от них. Практически при значительном расстоянии между дренами такая схема соответствует работе покрытий аэродромов, автомобильных дорог (без дамб) и т. п.

В случае «равных деформаций» принимается, что устраиваемая над вертикальными дренами или дренажными прорезями песчаная подушка, а также пригрузочная насыпь и дамба работают как «плита», существенно перераспределяя напряжения в основании из сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов.

В процессе уплотнения наблюдается практически равномерная осадка горизонтальной дренирующей подушки, т. е. равные деформации поверхности грунтов основания. В этом случае расчетная схема при небольших расстояниях между вертикальными дренами соответствует работе основания из сильносжимаемых водонасыщенных глинистых грунтов при возведении высоких дамб и жестких покрытий значительной толщины.

Для случая «свободной деформации» расстояние между дренами, необходимое для завершения процесса консолидации грунтов основания в установленные сроки, определяется расчетом.

Вода, находящаяся под напором от веса сооружения и песчаной подушки, отжимается в горизонтальном направлении в вертикальную дрену, по которой, не встречая существенного сопротивления, поднимается вверх в песчаную подушку (рис. 1.1 ).

Скважины выполняют с помощью копров, используемых для устрой-ства набивных бетонных или песчаных свай. В грунт молотом специальной конструкции погружается полый сердечник, представляющий собой инвентарную сваю из цельнотянутой стальной трубы диаметром 400--600 мм и толщиной стенок 15--20 мм. Чтобы исключить возможность по-падания внутрь трубы грунта, сердечник закрывается снизу инвентарным наконечником.

Рис.1.2. Расчетные схемы уплотнения основания при применении вертикальных дрен (пунктиром показаны деформации оснований в процессе консолидации глинистых грунтов: t2>ti)

а -- для случая «свободных деформаций»; б -- для случая «равных деформаций»;

/ -- нагрузка q; 2 -- песчаная подушка; 3 -- сильносжимаемые водонасыщенные глинистые грунты; 4 -- вертикальные песчаные дрены; 5 -- плотные глины

Расчет песчаных дрен производится по Л. Рендулику исходя из следующих допущений:

а)передаваемая на основание нагрузка первоначально воспринимается поровой водой;

б)все сжимающие напряжения в грунтовой массе распространяются только в вертикальном направлении;

в)зона влияния каждой дрены распространяется в пределах круга;

г)площадь влияния каждой дрены нагружена равномерной нагрузкой;

д)учитывается только фильтрационная консолидация.

В случае когда консолидация протекает с помощью вертикальных дрен и песчаной подушки, полная степень консолидации U на определенный момент времени определится из уравнения, соответствующего трехмерному движению воды:

l-U =(1-Ur) (l-Uz),

где Uг--степень консолидации, происходящей вследствие горизонтального движения воды к вертикальным дренам;

Uz -- степень консолидации, происходящей вследствие вертикального движения воды к поверхностному дренажу (к песчаной подушке).

Значения U, Ur и Uz выражены в долях единицы.

БОРЬБА С ЗАТОПЛЕНИЕМ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ОБВОДНЕНИИ ТЕРРИТОРИИ

На территориях ряда предприятий в результате инфильтрации в грунт большого количества воды вследствие утечки ее из различных сооружений наблюдается систематическое повышение уровня грунтовых вод. Обычно в таких случаях для исключения затопления сооружений подземного хозяйства стремятся понизить уровень грунтовых вод с помощью водопонизительных установок, состоящих из иглофильтров, объединенных общим коллектором, присоединенным к насосу необходимой мощности. Однако, как показывает опыт, в условиях пылеватых лёссовых грунтов такой метод водопонижения не достигает цели. Определяется это тем, что по мере откачки воды вблизи иглофильтра образуется депрессионная воронка, в пределах которой происходит движение грунтовых вод сверху вниз. В результате такого движения воды возникает гидродинамическое давление и начинается процесс уплотнения грунта, что приводит к резкому уменьшению его водопроницаемости. Кроме того, лёссовые грунты обладают малой водоотдачей, что также препятствует осуществлению работ по водопонижению. Если учесть к тому же факты частого заиливания фильтров содержащимися в лёссовом грунте тонкопылеватыми частицами, то становятся понятными причины неудач при попытках осуществить длительное водопонижение в лёссах и лёссовидных суглинках.

Как показывает опыт, в рассматриваемых грунтовых условиях наибольший эффект по борьбе с затоплением достигается при помощи местного плоскостного (пластового) дренажа, используемого в устройствах для контроля за утечкой из различных сооружений. Однако создание дренажа такой конструкции в уже возведенном сооружении практически невозможно. Поэтому для сооружений, занимающих в плане относительно небольшую площадь, как например, регенераторы печей, кабельные каналы, можно ограничиться устройством кольцевых дрен с местными колодцами-зумпфами, из которых вода выкачивается автоматически включающимися насосами. Такое дренажное устройство способствует поддержанию уровня грунтовых вод в пределах подземного сооружения на заданной отметке, исключая его затопление.

Кольцевые дрены устраиваются из сборных железобетонных лотков высотой 0,4 м и шириной не менее 0,5 м с распорками в верхней части, установленными через 0,75--1 м. Лотки изготовляются звеньями длиной 1--3 м (в зависимости от условий производства работ по их установке) из пористого бетона. Последний может быть получен при применении инертных грунтов однородного гранулометрического состава, как например, однородного крупного песка или мелкого гравия. Лотки устанавливаются в траншее распорками вниз поверх слоя легкодренирующего материала толщиной 0,25--0,35 мм, уложенного по принципу обратного фильтра. Дно траншеи располагается на 0,5--1 м ниже отметки предельного подъема уровня грунтовых вод в данном пункте.

При указанном способе установки лотков обеспечивается свободный зазор между дренирующим слоем и потолком лотка. Такая конструкция дрены обеспечивает надежность работы фильтра. Так, в случае его заиления достаточно незначительно повысить напор и возникающий поток воды легко взрыхлит и промоет дренирующий слой.

Описанная выше конструкция кольцевой дрены обеспечивает приток воды в лоток как сверху, так и с боков, сквозь его стенки, изготовленные из пористого бетона. Последнее подтверждается материалами наблюдения за притоком грунтовой воды сквозь бетонные стены возведенных подземных сооружений, способствовавшим местному понижению ее уровня.

Для обеспечения надежных условий работы кольцевых дрен зазор между лотком и стенкой отрытой траншеи засыпают легкодренирующим материалом. Отвод воды из дрены в приемные колодцы или зумпфы обеспечивается определенными уклонами.

Таблица 5 ОПИСАНИЕ ГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ

Скважина №236 Местоположение: пос. Бахт, райводопровод, около школы. Глубина 136,0 м.
1.	Супесь плотная, светло-желтая	0,0-11,0,0
2.	Суглинок желто-серый, уплотненный	11,0-24,0
3.	Песок темно-серый, мелкозернистый	24,0-49,0
4.	Суглинок желто-серый, плотный	49,0-64,0
5.	Песок темно-серый, мелкозернистый	64,0-82,0
6.	Суглинок буровато-серый, плотный	82,0-105,0
7.	Песок темно-серый, тонкозернистый	105,0-118,0
8.	Гравий с песком	118,0-129,0
9.	Суглинок желто-серый, уплотненный	129,0-136,0
Водоносные горизонты в интервалах 24,0-49,0; 64,0-82,0 и 103,0-129,0 м

2. Методическая часть

2.1 Оценка инженерно геологических условий и задачи проектируемых исследований

Территория проектируемых исследований располагается в центральной части Голодностепского плато.

Рельеф района плоскоравнинный с незначительными понижениями и повышениями, характерными для всего Голодностепского плато, представляющего собой плоскую аллювиально-пролювиальную поверхность.

Характерными, осложняющими инженерно геологические условия территории являются:

многометровая толща аллювиально-пролювиальных глинистых грунтов - супесей и суглинков, водонасышенных, оплывающих, слабых по своей несущей способности;

-высокое положение уровня подземных вод, обуславливающее подтопление грунтовыми водами;

-высокая сейсмичность,

-засоление земель.

Ввиду вышеизложенного территорию проектируемых исследований можно отнести к второй категории по сложности инженерно геологических условий и на основе этого определить задачи проектируемых исследований, т.е. определить виды, объемы работ и методику их выполнения. При этом необходимо учесть имеющиеся материалы прошлых лет исследований, проведенных различными научно- исследовательскими и изыскательскими организациями.

...