Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития при водопонижении. 2

   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

1. 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. 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 

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