Определение и классификация пропущенных слоев. Результаты гранулометрического анализа. Геологическое строение площадки и выделение инженерно-геологических элементов. Химический состав грунтовых вод, а также оценка качества воды по отношению к бетону.
Аннотация к работе
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. Наиболее часто встречаются: · понижение уровня грунтовых вод (проходка котлованов, систематический дренаж, устройство дорожных выемок, дренирующих засыпок траншей и др.); Практически все перечисленные изменения свойств грунтов, вызванные нарушением гидрогеологических условий, могут приводить к дополнительным осадкам грунтовой толщи и деформациям сооружений. На основе результатов гранулометрического анализа получили, что грунт 1 ого слоя - это песок пылеватый. Результаты гранулометрического анализа позволяют определить степень неоднородности грунта и некоторые его водные свойства - суффозионную устойчивость, коэффициент фильтрации, высоту капиллярного поднятия.Данный участок по геологическим факторам относится к I категории сложности. По гидрогеологическим факторам участок имеет II категорию сложности.
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
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
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
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 (Cu 0,1) не выполнены.
Коэффициент фильтрации k = 2 м/сут.
Определим ориентировочное значение высоты капиллярного поднятия hk: 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
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 Hmin=1,2 м
Нмах=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)
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
Rk=R ro - радиус влияния котлована
- приведенный радиус котлована м
Rk=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
Cu=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.
Вывод
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.