Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Контрольная работа

Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства

Выполнил:

Бойко Д.П.

Санкт-Петербург 2013



Введение

Оценка гидрогеологических условий является важной составной частью инженерно-геологических изысканий, на основе которых ведется проектирование оснований и фундаментов.

Понятие «гидрогеологические условия» включает в себя совокупность характеристик водоносных слоев: их количество в изученном разрезе, глубина залегания, мощность и выдержанность, тип по условиям залегания, наличие избыточного напора, химический состав, гидравлическая связь с поверхностными водами.

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.).

Так же необходимо учитывать возможные изменения режима подземных вод. 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 прочности. Может происходить снижение напоров в межпластовых водоносных горизонтах, изменение химического состава и температуры подземных вод.

Целью данной курсовой работы является анализ геологических и гидрогеологических условий выделенного участка, по результатам которого необходимо определить категорию его сложности и возможные неблагоприятные воздействия при строительном освоении данной территории, а также предложить необходимые защитные мероприятия.



1. Исходные данные

1.1 Карта фактического материала

Масштаб 1:2000

1.2. Геолого-литологические колонки опорных скважин

Скважина № 31, Н = 16,5м

Геологический индекс	Отметка подошвы слоя	Глубина залегания слоя, м	Мощность слоя	Разрез	Описание пород	Уровни подземных вод с датой замера
		от	до				Появл.	Устан.
Tg IV	15,7	0	0,8	0,8		Насыпной слой - песок со строительным мусором	14,6	14,8
ml IV	13.5	0,8	3	2,2		Супесь пылеватая, плас- тичная, с растительными остатками
lg III	10.8	3	5,7	2,7		Суглинок ленточный, мягкопластичный
lg III	8.6	5,7	7,9	2,2		Супесь слоистая, пластичная
g III	4.5	7,9	12	4,1		Суглинок с гравием, полутвердый

1.3 Данные химического анализа грунтовых вод

Номер скважины	Ca	Mg	K+Na	SO4	Cl	HCO3	CO2CB	pH
	мг/л
33	116	35	35	272	36	214	18	6,8



2. Геологические условия рельефа

1. Оценка рельефа.

Рельеф на представленном участке в виде долины с плавным пологим уклоном с северо-востока на юго-запад. На востоке участка расположен водоём. Абсолютные отметки: min=+15.00, max=+19.00. Колебания высот участка 4м. Уклон вдоль скважин: 31,32,33

I31-32 = (17,7-17,2) / 60 = 0,008=8,33‰

I32-33 = (17,2-16,5) / 44 = 0,015=15‰

2. Построение геолого-литологического разреза.(См.Чертеж.)

3. Определение грунта первого слоя в скважине № 33

Сведения о физико-механических свойствах грунтов

Таким образом, для данного слоя

Разновидность грунтов (несвязных)	Размер зерен, частиц,d, мм	Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные: Валунный (при преобладании неокатанных частиц-глыбовый) галечниковый (при неокатанных гранях - щебенистый) гравийный (при неокатанных гранях - дресвяный)	>200 >10 >2	0>50-не соответствует 0>50-не соответствует 0>50-не соответствует
Пески: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	>2 >0,50 >0,25 >0,10 >0,10	0>25-не соответствует 20>50-не соответствует 46>50-не соответствует 57?75-не соответствует 57<75-равенство верно

Следовательно, в соответствие с ГОСТ 25100-95 «Грунты» песок пылеватый.

Исходя из значений некоторых показателей физико-механических свойств грунтов для песка пылеватого: показатель пористости е=0,53 д.ед. В соответствие с таблицей показателей коэффициентов пористости, песок плотный

ОВ* - органическое вещество

На основе результатов гранулометрического анализа, составим вспомогательную таблицу полных остатков.

Вспомогательная таблица полных остатков.

Диаметры частиц, мм	<2	<0,5	<0,25	<0,1	<0,05	<0,01	<0,005
Сумма фракций, %	100	80	54	43	27	13	1

Выбираем масштаб графика по оси ординат 1см - 10%, по оси абсцисс 4 см соответствуют lg10=1.

d60 =0,3мм ; d10 = 0,008мм

Определим степень неоднородности гранулометрического состава по формуле:

Сu = d60/d10, Сu = 0,3/0,008=37,5 - следовательно ,песок неоднородный(Сu >3), суффозионно неустойчивый(Сu >10) .

Определение ориентировочных значений коэффициента фильтрации k (м/сут):

Так как значение > 5, то определяем значение по таблице средних значений для песка пылеватого:

Определение значения высоты капиллярного поднятия (см):

==235 см



Значение С для песков принимается равным 0,1.

4. Выделяем инжинерно-геологические элементы (ИГЭ) в пределах пробуренной толщи.

1. Насыпной слой - песок со строительным мусором,tg IV

2. Песок пылеватый, ml IV

3. Супесь пылеватая,пластичная,с растительными остатками, ml IV

4. Суглинок ленточный мягкопластичный, lg III

5. Суглинок ленточный,текучий, lg III

6. Супесь слоистая, пластичная, lg III

7. Песок гравелистый, плотный водонасыщенный, g III

8. Суглинок с гравием, полутвердый, g III

5. Коренные породы в пробуренной толщи отсутствуют.

6. Категория сложности инжинерно-геологических условий по геологическим факторам: II (средней сложности).

Факторы	II (средней сложности)
Геоморфологичекие условия	Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчлененная
Геологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Не более четырех различных по литологии слоёв, залегающих наклонно или с выклиниваем. Мощностью изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине. Скальные грунты имеют неровную кровлю и прекрыты нескальными грунтами
Гидрогеологичекие в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Два или более выдержанных горизонтов подземных вод, местами с неоднородным химическим составом или обладающих напором и содержащих загрязнение
Геологичнские и инженерно-геологические процессы, отрицательно влияющие на условия строительства и экспплуатации зданий и сооружений	Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов
Специфические грунты в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Имеют ограниченное распространение и (или) не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений, строительство и эксплуатацию объектов
Техногенные воздействия и изменения освоенных территорий	Не оказывают существенного влияния на выбор проектных решений и проведение иженерно-геологических изысканий

Слабые ИГЕ: супесь, пексок пылеватый

7. Котлован и траншея (приложение 1):

Траншея - Скв. 32, глубинаа 2,5м, длина 150м, водопонижение 1м.

Котлаван - Скв 33, глубина 4м, размер 20х20

2.1 Гидрогеологические условия

Анализ колонок буровых скважин, геолого-литологического разреза и карты гидроизогипс.

1.Устанавливаем для разреза в целом:

· Количество водоносных слоёв: 2;

· Тип по условиям залегания: первый слой - грунтовая вода (водовмещающие слои) ;

второй слой - межпластовая вода.

· Наименование слоёв:

Первый слой - водовмещающий (фильтрующий) слой. Это грунтовая безнапорная вода, пролегающая через толщу. Водоупором является суглинок.

Второй слой - водоупорный слой, межпластовые воды. Водоупорами являются суглинок. опорный скважина строительный водопонижение

Водоносным слоем является песок крупный.

· Глубина залегания первого водоносного слоя - от 14,2 метра до13,5 метра. Мощность (величина, измеряемая от уровня воды до подошвы слоя) -

Глубина залегания второго водоносного слоя - от 10,8 метров до 9,5 метра.

· Величина напора Hизб для напорных водоносных горизонтов - 6,3м

· Направление потока и его характер - радиальный (вода сходится/расходится в одной области)

Величина гидравлического градиента i и скорость потока V с максимальным и минимальным перепадом уровней грунтовых вод

i мах = ?H / l = (17,5-16,1)/44 = 0,03

i мin = ?H / l = (16,5-16,1)/80 = 0,005

Vg = V / n, где n - пористость водовмещающих пород в д.ед

V = k*i, где k = 27 м/сут

V max = 27*0,03=0,81м/сут

V min = 27*0,005 = 0,135 м/сут

Vg max = 0,81/0,35 = 2,34 м/сут

Vg min =0,135/0,35 = 0,38 м/сут

1. По карте изогипс устанавливаем:

2.2 Направление потока и его характер: поток радиальный (сходящийся), т.к. вода сходится к одной области

Условные обозначения:

- номер скважины

- вспомогательные построения отметка уровня воды

- напровление потока



Химический анализ

Данные химического анализа грунтовых вод

Номер скважины	Ca	Mg	Na	SO4	Cl	HCO3	CO2св	pH
	Мг/л
33	116	35	35	272	36	214	18	6,8
Экв.масса	20,04	12,16	23,00	48,03	35,46	61,01	-	-

Выражение результатов анализа в различных формах для скв.73.

Ионы	Содержание, мг/л	Эквивалентное содержание	Эквивалентная масса
		мг экв	(%-экв.)
Катионы	Na2+	35	1,52	19	23,0
	Mg2+	35	2,91	19	12,0
	Ca2+	116	5,8	62	20,0
Сумма катионов	186	10,23	100	-
Анионы	Cl-	36	1,02	7	35,0
	SO42-	272	5,6	52	48,0
	HCO3-	214	3,5	41	61,0
Сумма анионов	522	10,12	100	-
Общая сумма	708	20,35		-

М0,708 = (SO4 52 HCO3 41 Сl 7) / (Са 62 Na 19 Mg 19) * ph 6,8 * T 100

Вода пресная (М0,708 < M1 ), сульфато-кальцевая

Понятие "минералиьзация" - сумма ионов, сумма минеральных веществ, сухой остаток (эксперементальный, расчетный).

Оценка качества воды по отношению к бетону с помощью СНиП 2.03.11-85

Вода является среднеагрессивной по отношению к бетону по показателю pH, содержанию сульфатов SO4 .

4. Категория сложности

Категория сложности - II (см.табл 6)



2.3 Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении

1. Дно траншей/котлована доходит до водоупора - тип выемки совершенный

2. У котлована l = 20м, b = 20м, h = 4м (см. п.7 Геологических условий п.2.) Соотношение сторон l/b ?10 (короткий котлован). Радиальный поток.

Для котлована (l/b ?10 ) при совершенном типе выемки:

Q = 1,37*k * (h21 - h22) / (lgRk/r0) = 1,37*30* (3,52-02)/( lg (52,27/16,39) = 1006,95 м3/сут

где

Rk = R + r0 = 16.39+35.88 = 52.27

r0 = v(l*b)/П = 16,39

R = 2S* vh*k = 35.88

S = h1

3. У траншеи l = 100м, b = 1м, h = 3,5м (см. п.7 Геологических условий п 2.1.)

Соотношение сторон l/b ?10 (короткий котлован). Радиальный поток.

Q = k * (h21 - h22) *l/ 2*R = (30* (3.52 - 1.752)*100) / 2*35.88 = 384.2 м3/сут

где

S = 0.5*h = 0,5*3,5 = 1,75

R = 2S* vh*k = 35.88



h2 = H1 - S = 3.5-1.75 = 1.75

Схему водопритока к совершенным выемкам см. Приложение №2

2.4 Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод

1. Механическая суффозия в откосах выемки.

Гидравлический градиент при водопонижении:

i=S/ (0.33*R) = 1,75/0,33*35.88=0.016, где S = H ; R = l ; Сu=7

График для оценки развития суффозии (по В.С.Истоминой) (табл.10)

I - область разрушающих градиентов фильтрационного потока,

II - область безопасных градиентов

Согласно графика суффозионного выноса нет.

2. Фильтрационного напора на дне нет.

i ?1 т.к 0,016<1

3. Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод.

Значения некоторых показателей физико-механических свойств грунта.

Грунт	Индекс слоя	Плотность, т/м3	Показатели пористости, д.ед.	Модуль деформации Е, МПа
		s		n	e
Песок средней крупности	(m-l) IV	2,65	1,65	0,40	0,66	25-35

R/h=35,88/3,5=10,25>3



где

Оценка воздействия напорных вод на дно котлована.

Размещено на Allbest.ru