|
Санкт – Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
КАФЕДРА ГЕОТЕХНИКИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему:
«Оценка гидрогеологический условий на площадке строительства и прогноз развития неблагоприятных процессов при водопонижении»
Выполнила:
|
студентка гр.
|
|
|
|
|
Проверил:
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Геологические условия
Анализ плана участка
Описание колонок буровых скважин
Геолого-литологический разрез
Грунт первого слоя
Суммарная кривая гранулометрического состава
Выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ) в пределах пробуренной толщи
Категория сложности инженерно-геологических условий.
2. Гидрогеологические условия
2.1. Карта гидроизогипс
2.2. Химический состав воды
2.3. Категория сложности инженерно-геологических условий
3. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении
3.1. Котлован
3.2.Траншея
4. Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод
4.1. Прогноз суффозионного выноса
4.2. Фильтрационный выпор
4.3. Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод
5. Прогноз воздействия напорных вод на дно котлован
Заключение
Список литературы
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.
Как при самом строительстве зданий и сооружений, так и при дальнейшей их эксплуатации могут возникнуть различные осложнения, связанные с подземными водами (затопление котлованов, нарушение устойчивости их стенок, прорыв дна котлована, подтопление подвалов, коррозия бетона и т.д.).
Также 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.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1.1. Анализ плана участка
Территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент полого-волнистой равнины в пределах абсолютных отметок от 11,4 м до 9,3 м.
Общий уклон рельефа (i) = 11.3 (разность высот (11,4м - 9,3м)/130 м).
Участок № 9
(масштаб 1:2000)
1.2. Описание колонок буровых скважин
Номер скважины и абсолютная отметка устья
|
Номер слоя
|
Индекс слоя
|
Полевое описание пород
|
Отметка подошвы слоя
|
Отметка уровней подзем-ных вод*
|
65
9,3
|
1
2
3
4
5
|
ml IV
lg III
g III
g III
C1
|
Песок крупный, средней плотности, с глубины 1,0м, водонасыщенный
Суглинок ленточный, текучепластичный
Песок гравелистый, средней плотности, с гравием, водонасыщенный
Супесь с гравием, твердая
Глина голубая, твердая
|
6,5
5,3
3,2
1,8
-0,7
|
8,1
8,3
|
66
10,7
|
1
2
3
4
5
|
ml IV
ml IV
lg III
g III
C1
|
Песок крупный, средней плотности, с глубины 1,5 м, водонасыщенный
Супесь пылеватая, пластичная
Суглинок ленточный, мягкопластичный
Песок гравелистый, средней плотности, с гравием
Глина голубая, тугопластичная
|
7,7
6,0
5,2
2,1
0,7
|
9,0
9,2
|
67
11,4
|
1
2
3
4
|
ml IV
lg III
g III
C1
|
Песок крупный (по табл. 2)
Суглинок слоистый, мягкопластичный
Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный
Глина голубая, тугопластичная
|
7,4
5,8
2,8
1,9
|
9,6
9,8
5,5
10,2
|
* в числителе – отметка уровня появления воды, в знаменателе – отметка установившегося уровня.
1.3. Грунт первого слоя
Согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты» грунт первого слоя скважины № 67 - песок крупный (т.к. содержание зерен с размерами частиц > 0,50 мм больше 50%).
Содержание глинистых частиц 0 %, следовательно, песок считается чистым.
Коэффициент пористости е = 0,55-0,70 д.ед., значит песок средней плотности (по табл. 2.2 «Методических указаний»).
1.4. Суммарная кривая гранулометрического состава
Результаты гранулометрического анализа грунта.
№ уч.
|
№ скв.
|
Галька >100
|
Гравий 10-2
|
Песчаные
|
Пылеватые
|
2-0,5
|
0,5-0,25
|
0,25-0,1
|
0,1-0,05
|
0,05-0,01
|
0,01-0,005
|
9
|
67
|
-
|
8
|
48
|
20
|
10
|
9
|
3
|
2
|
Таблица полных остатков
Диаметры частиц, мм
|
<10
|
<2
|
0,5
|
<0,25
|
<0,1
|
<0,05
|
<0,01
|
<0,005
|
Сумма фракций, %
|
100
|
92
|
48
|
24
|
7
|
5
|
2
|
0
|
Определение характеристик грунта:
1. Определение d10 действующего и d60 контролирующего (в соответствии с графиком, приложение №2)
d10 (действующий диаметр)= 0,124 мм
d60 (контролирующий диаметр) = 0,72 мм
2. Определение степени неоднородности гранулометрического состава
т.к. Cu = 5,8, следовательно песок – неоднородный, суффозионно устойчивый.
Определение ориентировочных значений коэффициента фильтрации k (м/сут)
Можно определить по эмпирической формуле
но поскольку Cu = 5,8 и d10 = 0,124 мм, то k принимается по таблицам средних значений или определяется экспериментально. Из таблицы среднего значения капиллярного поднятия, коэффициента фильтрации радиуса влияния при водопонижении в безнапорном слое, коэффициент фильтрации k равен 20-75 (м/сут).
Определение ориентировочных значений высоты капиллярного поднятия hk (см)
,где е – коэффициент пористости, д.ед. = 0,55–0,70
С – эмпирический коэффициент, в интервале от 0,1-0,5 (принимается в зависимости он крупности частиц и наличия примесей).
1.6. Выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ) в пределах пробуренной толщины
Для выделения инженерно-геологических элементов необходимо построить геолого-литологический разрез.
Анализ геолого-литологического разреза
На разрезе между скважинами № 65, 66, 67 представлено четыре литологических разновидности горной породы.
Инженерно-геологические элементы:
Песок крупный, средней плотности. Коэффициент пористости е<0,55-0,70. Относится к осадочным озерно-морским верхнечетвертичным (IV) отложениям.
Супесь пылеватая, пластичная. Показатель текучести IL = 0 – 1. Относится к осадочным озерно-морским верхнечетвертичным (IV) отложениям.
Суглинок слоистый мягкопластичный. Показатель текучести IL = 0.50 –0.75. Относится к осадочным озерно-ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Cуглинок ленточный текучепластичный, показатель текучести 0,75-1,00. Относится к осадочным озерно-ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Песок гравелистый средней плотности, водонасыщенный. Коэффициент пористости е<0,55-0,70. Относится к осадочным ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Супесь с гравием, твердая. Показатель текучести IL <0. Относится к осадочным ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Глина голубая, твердая. Показатель текучести IL <0. Относится к кембрийским коренным породам (Є1 )
Глина голубая, тугопластичная. Показатель текучести IL <0,25-0,50. Относится к кембрийским коренным породам (Є1 )
1.8.Категория сложности инженерно-геологических условий.
Категория сложности инженерно-геологических условий – II (средней сложности), так как на геолого-литологическом разрезе имеется четыре различных литологических слоя. Мощность слоев изменяется закономерно.
2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Количество водоносных горизонтов – 2.
Тип водоносных горизонтов по условиям залегания – грунтовая (песок крупный и супесь пылеватая) и межпластовая напорная (песок гравелистый и супесь с гравием).
Водовмещающие слои:
Песок крупный, средней плотности – mlIV.
Супесь пылеватая, пластичная – mlIV.
Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный – gIII.
Супесь с гравием, твердая- gIII.
Водоупорные слои:
Суглинок ленточный (текучепластичный и мягкопластичный) – lgIII.
Глина голубая (твердая и тугопластичная) – Є1.
Глубина залегания грунтового водоносного горизонта – от 1,0 м до 1.6 м.
Мощность – от 3,2 м до 1,8 м.
Глубина залегания межпластового слоя – от 4,0 м до 5,6 м.
Мощность – 3,0 м до 3,5 м
Величина напора для напорного водоносного горизонта Низб.= 4,7 м .
По карте гидроизогипс установлено:
Вид грунтового потока – плоский (вода движется примерно в одном направлении.
Величина гидравлического градиента:
i=?Н/l, где
?Н- перепад отметок в соседних точках;
l – расстояние между этими точками.
Между скважинами 64 и 67, l = 42 м.
i = (9.9-9.8)/42 = 0.0023
Между скважинами 67 и 68, l = 50 м.
i = (10.4-9.8)/50 = 0,012
Между скважинами 67 и 70, l = 46 м.
i = (9.9-9.8)/46 = 0,0021
Скорость грунтового потока кажущаяся:V = k?i
где k = 20 м/сут (коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя);
Между скважинами 64 и 67: V= 20 ? 0,0023 = 0,046 м/сут
Между скважинами 67 и 68: V = 20 ? 0,012 = 0,24 м/сут
Между скважинами 67 и 70: V = 20 ? 0,0021= 0,042 м/сут
Скорость грунтового потока действительная VД =V/n, где n- пористость водовмещающих пород.
Между скважинами 64 и 67: VД = 0.046/0.40= 0,115 м/сут
Между скважинами 67 и 68: VД = 0,24/0.40 = 0,6 м/сут
Между скважинами 67 и 70: VД = 0.042/0.37= 0,113 м/сут
2.2 Химический состав воды.
Химический анализ грунтовых вод мг/л
№
скважины
|
Ca
|
Mg
|
K+Na
|
SO4
|
Cl
|
HCO3
|
CO2cв
|
pH
|
67
|
83
|
12
|
13
|
27
|
10
|
290
|
22
|
7,6
|
Химический состав воды
Ионы
|
Содержание
мг/л
|
Эквивалентное содержание
|
Эквивалентная
масса
|
мг-экв
|
%-экв
|
Катионы
|
Na2+
|
13
|
0,56
|
9,8
|
23.0
|
Mg2+
|
12
|
1
|
17,49
|
12.0
|
Ca2+
|
83
|
4,15
|
72,71
|
20.0
|
сумма катионов
|
108
|
5,71
|
100%
|
|
Анионы
|
Сl-
|
10
|
0,28
|
5,0
|
35.0
|
SO42-
|
27
|
0,56
|
10,02
|
48.0
|
HCO3-
|
290
|
4,75
|
84,98
|
61.0
|
сумма анионов
|
327
|
5,59
|
100%
|
|
Общая сумма
|
435
|
|
|
|
Химическая формула воды:
М0.43
|
HCO385SO410
|
pH7,6;
|
Т10?
|
Ca73Mg17Na10
|
Вода пресная, бикарботано-кальциевая. На основании табл. 7.3 приложения 7, подземная вода является неагрессивной средой к бетону.
2.3. Категория сложности инженерно-геологических условий.
Гидрогеологические условия:
- на разрезе имеются два водоносных слоя;
-грунтовые воды второго горизонта обладают напором;
Инженерно-геологические условия средней сложности (II).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент полого-волнистой равнины в пределах абсолютных отметок от 11,4 м до 9,3 м.
Общий уклон рельефа (i) = 11.3 (разность высот (11,4м - 9,3м)/130 м).
На разрезе между скважинами № 65, 66, 67 представлено четыре литологических разновидности горной породы.
Инженерно-геологические элементы:
Песок крупный, средней плотности. Коэффициент пористости е<0,55-0,70. Относится к осадочным озерно-морским верхнечетвертичным (IV) отложениям.
Супесь пылеватая, пластичная. Показатель текучести IL = 0 – 1. Относится к осадочным озерно-морским верхнечетвертичным (IV) отложениям.
Суглинок слоистый мягкопластичный. Показатель текучести IL = 0.50 –0.75. Относится к осадочным озерно-ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Cуглинок ленточный текучепластичный, показатель текучести 0,75-1,00. Относится к осадочным озерно-ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Песок гравелистый средней плотности, водонасыщенный. Коэффициент пористости е<0,55-0,70. Относится к осадочным ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Супесь с гравием, твердая. Показатель текучести IL <0. Относится к осадочным ледниковым позднечетвертичным (III) отложениям.
Глина голубая, твердая. Показатель текучести IL <0. Относится к кембрийским коренным породам (Є1 )
Глина голубая, тугопластичная. Показатель текучести IL <0,25-0,50. Относится к кембрийским коренным породам (Є1 )
Категория сложности инженерно-геологических условий – II (средней сложности), так как на геолого-литологическом разрезе имеется четыре различных литологических слоя. Мощность слоев изменяется закономерно.
Имеется два водоносных горизонта.
Тип водоносных горизонтов по условиям залегания – грунтовая (песок крупный и супесь пылеватая) и межпластовая напорная (песок гравелистый и супесь с гравием).
Глубина залегания грунтового водоносного горизонта – от 1,0 м до 1.6 м.
Мощность – от 3,2 м до 1,8 м.
Глубина залегания межпластового слоя – от 4,0 м до 5,6 м.
Мощность – 3,0 м до 3,5 м
Величина напора для напорного водоносного горизонта Низб.= 4,7 м .
Характеристика воды: вода пресная, бикарботано-кальциевая, являетсянеагрессивной средой к бетону.
Категория сложности инженерно-геологических условий.
Гидрогеологические условия: - на разрезе имеются два водоносных слоя; -грунтовые воды второго горизонта обладают напором. Инженерно-геологические условия средней сложности (II).
При расчета оценки воздействия напорных вод на дно траншеи было выявлено, чтоpизб >pгр, следовательно возможен прорыв напорных вод в траншею.
Для уменьшения избыточного напора применяют глубинное водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин (вода откачивается насосами или выходит самоизливом).
Список литературы
Ананьев В. П., Потапов А. Д., Инженерная геология, -М.: Высш. шк., 2000.-511с
Оценка гидрогеологических условий площадки строительства: Задания и методические указания для выполнения курсовой работы по курсу «Инженерная геология» для студентов специальности 290300- прмышленное и гражданское строительство (всех форм обучения)/ СПб гос. Арх.-строит. Ун-т; Н. И. Зеленкова, В. А. Челнокова. СПб, 2003.-56с.
СниП 2.03.11.85 «Защита строительных конструкций от коррозии»
| |
Скачать 53.92 Kb.