Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития при водопонижении

Министерство образования

Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Курсовая работа

Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития неблагоприятных процессов при водопонижении

Работу выполнила

студентка группы 7-П-III

Лавреева Е.В.

Работу принял

преподаватель

Челнокова В.А.

Санкт-Петербург

2009

Оглавление

Введение ............................................................................................................................................3

Исходные данные .............................................................................................................4

1.1. Карта фактического материала.................................................................................................4

1.2. Геолого-литологические колонки опорных скважин.............................................................5

1.3. Результаты гранулометрического анализа..............................................................................8

1.4. Результаты химического анализа грунтовых вод...................................................................8

1.5. Сведения о физико-механических свойствах грунтов...........................................................8

2. Аналитический блок .......................................................................................................9

2.1. Характеристика рельефа площадки.........................................................................................9

2.2. Определение и классификация пропущенных слоев.............................................................9

2.3. Геологическое строение площадки и выделение

инженерно-геологических элементов (ИГЭ)........................................................................10

(Приложение 1 – инженерно-геологический разрез)

2.4. Гидрогеологическое строение площадки..............................................................................11

(Приложение 2 – карта гидроизогипс)

2.5. Химический состав подземных вод и оценка агрессивности воды

по отношению к бетону............................................................................................................12

3. Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении ...................

3.1. Расчет притока воды к совершенным

выработкам (котлован или траншея).....................................................................................

3.2. Расчёт притока воды к несовершенным

выработкам (котлован или траншея)...................................................................................

4. Прогноз последствий водопонижения ....................................................................

4.1. Прогноз суффозионного выноса.........................................................................................

4.2. Прогноз оседания земной поверхности при снижении уровня

грунтовых вод.........................................................................................................................

4.3. Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована (траншеи).....................................

Заключение ....................................................................................................................................

Список использованной литературы ......................................................................................

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 (инженерно-геологические изыскания входят в состав «Инженерных изысканий для строительства» СНиП 11-02-96), на основе которых ведется проектирование оснований и фундаментов).

Для целей проектирования и строительства понятие «гидрогеологические условия» можно определить как совокупность следующих характеристик водоносных горизонтов (слоев): 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 деформативных показателей.

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

1. Исходные данные

1.1. Карта фактического материала

Масштаб 1:2000

Условные обозначения

буровая скважина, абсолютная отметка устья

изогипса с абсолютной отметкой

1.2. Геолого-литологические колонки опорных скважин

Скважина № 52

Н = 18,9 м

Скважина № 53

Н = 19,7 м

Скважина № 54

Н = 20,0 м

1.2. Результаты гранулометрического анализа грунтов первого водоносного слоя

1.4. Результаты химического анализа грунтовых вод

1.5. Сведения о физико-механических свойствах грунтов

ОВ* - органическое вещество

Плотность грунта ρ , т/м³ - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому объему вместе с порами.

Плотность минеральной части грунта ρ _s , т/м³ - отношение массы сухого грунта к объему только твердой его части, исключая объем пор.

Число пластичности I_p , д. ед. - разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W _p . W _L и W _p определяют по ГОСТ 5180.

Показатель пористости n , д. ед. - отношение объема пор к полному объему образца грунта.

Показатель пористости е , д. ед. - отношение объема пор в образце грунта к объему, занимаемому его твердыми частицами - скелетом.

Модуль общей деформации Е , МПа – характеристика деформируемости грунта.

Степень разложения торфа D , % - характеристика, выражающаяся отношением массы бесструктурной (полностью разложившейся) части, включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумицированных остатков растений, к общей массе торфа. Определяется по ГОСТ 10650.

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 ( С_и < 5; d₁₀ >0,1 ) не выполнены.

Коэффициент фильтрации k = 20 м/сут

Радиус влияния R = 75 м

Высота капиллярного поднятия h_k = 0,25 м

Определим ориентировочное значение высоты капиллярного поднятия h_k (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

Выражение результатов анализа в различных формах

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.