Курсовой проект по пм. 01. Введение технологических процессов гидрогеологических и инженерногеологических исследований при поисковоразведочных работах мдк01. 01 Основы технологии гидрогеологических и инженерногеологических работ
 Скачать 132.3 Kb.
|
|
2.2 Физико-механические свойства грунтов 2.2.1 Характеристика физико-механических свойств номенклатурных категорий грунтов (ГОСТ 25100–2011) и закономерности их пространственной изменчивости Г0СТ 20522–2012) На исследуемом участке присутствуют следующие стратиграфо-генетические комплексы: техногенные грунты, природные грунты, четвертичные элювиально-делювиальные отложения, отложения неогенового возраста. Техногенные грунты представлены суглинком серым полутвердым, прослойки тугопластичные, с включениями щебня и битого кирпича до 10-15%; мощностью от 1,6-1,8 м. Согласно ГОСТ 25100-2011[18] незасоленные; согласно таблицам В.1, В.2 СП 28.13330.2012 [5] – неагрессивные к бетону и на арматуру в железобетонных конструкциях. Согласно таблице Х.5, СП 28.13330.2012, грунты выше уровня подземных вод среднеагрессивные, ниже уровня подземных вод - слабоагрессивные на металлические конструкции из углеродистой стали. Согласно ГОСТ 9.602-2005 коррозионная агрессивность грунтов до глубины 1,0 м по отношению к свинцовой и алюминиевой оболочке кабеля - высокая. Природные грунты представлены супесями бурыми пластичными, с тонкими прослойками песка пылеватого и суглинка мягкопластичного. Четвертичные элювиально-делювиальные отложения представлены суглинком серым полутвердым, с прослойками тугопластичными, с тонкими прослойками глины. Отложения неогенового возраста представлены глины серые полутвердые. 2.2.2. Выделение и характеристика инженерно-геологических элементов (ГОСТ 20522-2012) За ИГЭ принимают некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида при условии, что значения характеристик грунта изменяются в пределах элемента случайно (незакономерно), либо наблюдающаяся закономерность такова, что ею можно пренебречь. Выделение инженерно – геологических элементов проводилось в соответствии с ГОСТ 20522-2012. Участок проектирования обследован восемью скважинами глубиной от 2,5 до 24 м и одним шурфом глубиной до 3 м. На исследуемом участке присутствуют следующие стратиграфо-генетические комплексы: современные техногенные грунты, четвертичные элювиально-делювиальные отложения, четвертичные аллювиальные отложения и отложения неогенового возраста. Согласно ГОСТ 20522-2012 исследуемые грунты предварительно разделяют на ИГЭ с учетом их происхождения, текстурно-структурных особенностей и вида. На основании выполненных лабораторных и полевых работ провели предварительное разделение на ИГЭ с учетом происхождения и вида. В соответствии с ГОСТ 20522-2012 предварительно можно выделить 5 инженерно-геологических элементов: современные техногенные грунты (ИГЭ-1), супесь бурая твердая, с прослойками суглинка твердого (ИГЭ-2), суглинок серовато-бурый мягкопластичный, с прослойками супеси пластичной (ИГЭ-3), глина светло-серая полутвёрдая (ИГЭ 4), суглинок светло-серый тугопластичный (ИГЭ 5). Согласно ГОСТ 20522-2012 окончательное выделение ИГЭ будет проводится на основе оценки характера пространственной изменчивости характеристик грунтов и их коэффициента вариации, а также сравнительного коэффициента вариации. При этом необходимо установить, изменяются характеристики грунтов в пределах предварительно выделенного ИГЭ случайным образом или имеет место их закономерное изменение в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной). Для анализа используют физические характеристики, а при достаточном количестве и механические. Для выделения ИГЭ дополнительно могут быть использованы зондирование, геофизические методы и другие экспресс методы. Графики изменения показателей свойств грунтов с глубиной для супеси строятся по физическим характеристикам: природная влажность - W, д.е. влажность на границе текучести - WL , д.е. влажность на границе раскатывания – WP, д.е. число пластичности, - IP , д.е. показатель текучести, -IL, д.е. коэффициент пористости - е, д.е. Согласно ГОСТ 20522-2012, характеристики грунтов в каждом предварительно выделенном ИГЭ анализируют с целью установить и исключить значения, резко отличающиеся от большинства значений, если они вызваны ошибками в опытах или принадлежат другому ИГЭ. По исходным данным строим графики изменчивости свойств грунтов с глубиной. На рисунках 2-7 приведены графики изменчивости W, WL, WP, IP, IL, е супеси по глубине. 2.2.3 Нормативные и расчетные показатели свойств грунтов Согласно п. 5.3.1 СП 22.13330.2016 расчетные значения рассчитываются для угла внутреннего трения, модуля деформации, сцепления, плотности грунта п.5.3.3-5.3.6. ГОСТ 20522-2012 п.6.6, расчетное значение X характеристики грунта рассчитывается по формуле:  (3)где Xn среднее значение, коэффициент надежности. Согласно СП 22.13330.2016 коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик φ, с и сu дисперсных грунтов и Rc скальных грунтов, а также плотности грунта ρ устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α (ГОСТ 20522). Для прочих характеристик грунта допускается принимать γg равным 1. где ɣg – коэффициент надежности по грунту, рассчитываемый по формуле 4.  (4)Знак перед величиной  принимают таким, чтобы обеспечивалась большая надежность основания или сооружения.Вычисляют показатель точности среднего значения по формулам: (5)где  - коэффициент, принимаемый по таблице Е.2 приложения Е в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности  и числа степеней свободы  .Согласно п.5.3.17 СП 2213330.2016 доверительная вероятность: 0.95 – по несущей способности, 0.85 – по деформациям. Таблица 6– Нормативные и расчетные значения показателей физико-механических свойств грунтов (по ИГЭ)
2.3 Гидрогеологические условия Подземные воды типа поровых, безнапорных (грунтовых) на период настоящих изысканий вскрыты в период максимума (май-июнь) на глубине от 1,6 до 1,9 м от поверхности земли, на абсолютных отметках 81,67-81,80 м. Водосодержащими грунтами служат супеси пластичные ИГЭ 2 и частично насыпные грунты ИГЭ 1, для которых (учитывая разницу в коэффициентах фильтрации) полутвердые суглинки таволжанской свиты неогена (ИГЭ 3) служат относительным водоупором. Кровля его вскрыта на глубине 5,9 – 6,3 м от поверхности земли на абсолютных отметках от 77,07 до 77,71 м. Тип режима подземных вод – террасовый, способ питания, преимущественно, инфильтрационный, а также за счет подтока с вышележащих территорий, уровень подвержен сезонным и годовым колебаниям. По данным многолетних наблюдений в аналогичных условиях максимальный уровень подземных вод следует ожидать в мае-июне, минимальный - в марте. Годовая амплитуда колебания уровня на данном геоморфологическом элементе составляет, в среднем, 1,2 м [30]. В годовом ходе уровней грунтовых вод наблюдаются два максимума (паводковых) и два минимума (меженных). Установившиеся уровни подземных вод, зафиксированные в период максимального положения для сложившегося гидрогеологического режима, приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1 – Уровни подземных вод
Согласно таблице В. 3, СП 28.13330.2012 [5] подземные воды слабоагрессивные по содержанию агрессивной углекислоты к бетону на портландцементе марки W4 по водонепроницаемости; неагрессивные по отношению к арматуре железобетонных конструкций при периодическом смачивании и при постоянном погружении. Показатели для определения степени агрессивности подземных вод на конструкции из бетона, железобетона и углеродистой и низколегированной стали в соответствии c СП 28.13330.2012 [5] и 9.602-2005 [20] приведены в таблице 5.2. Таблица 5.2 Показатели для определения степени агрессивности жидкой среды
Коэффициент фильтрации (Кф) грунтов составляет [29]: ИГЭ 1 (насыпные - суглинок) – 0,2 м/сут. ИГЭ 2 (супесь) – 0,4 м/сут. ИГЭ 3 (суглинок) – 0,05м/сут. 2.4 Геологические процессы и явления на участке Грунты в зоне сезонного промерзания, открытых котлованах, траншеях подвержены воздействию сил морозного пучения. При промерзании они способны увеличиваться в объёме, что сопровождается подъёмом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на конструкции сооружений. Уровень подземных вод в период максимума зафиксирован на глубине 1,6-1,9 м от поверхности земли, на абсолютных отметках 81,67-81,80 м. Согласно СНиП 22-01-95 из опасных инженерно-геологических (природных процессов) вызываемых геофизическими воздействиями на исследуемой территории возможно проявление природных процессов в виде подтопления и пучения грунтов в зоне сезонного промерзания, котлованах и траншеях. 2.5 Оценка категории сложности инженерно-геологических условий участка В результате инженерно-геологических изысканий площадки строительства установлено: По особенностям геоморфологического строения территория изысканий приурочена к I надпойменной террасе р. Иртыш. В пределах участка изысканий выделено 4 ИГЭ: - Суглинок серый полутвердый, прослойками тугопластичный, мощность 1,6-1,8 (tQH) - Супесь бурая пластичная, с тонкими прослойками песка пылеватого и суглинка мягкопластичного, мощность 4,2-4,5 (a1QIII) - Суглинок серый полутвердый, прослойками тугопластичный, с тонкими прослойками глины, мощность 5,2-5,6 (N1tv) - Глина серая полутвердая, мощность 1,9-2,1 (N1tv) 3. Подземные воды типа поровых, безнапорных (грунтовых) на период настоящих изысканий вскрыты в период максимума (май-июнь) на глубине от 1,6 до 1,9 м от поверхности земли, на абсолютных отметках 81,67-81,80 м. Тип режима подземных вод – террасовый, способ питания, преимущественно, инфильтрационный, а также за счет подтока с вышележащих территорий, уровень подвержен сезонным и годовым колебаниям. 4. Водосодержащими грунтами служат супеси пластичные ИГЭ 2 и частично насыпные грунты ИГЭ 1, для которых (учитывая разницу в коэффициентах фильтрации) полутвердые суглинки таволжанской свиты неогена (ИГЭ 3) служат относительным водоупором. Кровля его вскрыта на глубине 5,9 – 6,3 м от поверхности земли на абсолютных отметках от 77,07 до 77,71 м. 5. Согласно СП 11-105-97 Часть III [12], к специфическим на данном участке относятся техногенные природные перемещенные механическим способом насыпные грунты - ИГЭ 1. Техногенные природные образования (tQH), перемещённые механическим способом с мест их естественного залегания грунты ИГЭ 1 - насыпные грунты: суглинок полутвердый, прослойками тугопластичный, с включениями щебня и битого кирпича до 10-15% распространены повсеместно на глубину до 1,6-1,8 м от поверхности земли. С поверхности практически повсеместно перекрыты асфальтом. Характеризуются относительно однородным составом и плотностью, но учитывая наличие включений – неравномерной прочностью и сжимаемостью. Согласно данным обследования [33], а также по данным собственника здания подошва ленточного фундамента здания одноэтажной пристройки расположена на глубине 0,8 м, грунтовым основанием которой являются насыпные грунты ИГЭ 1. 2.6. Прогноз изменения инженерно-геологических условий участка в процессе изысканий, строительства и эксплуатации сооружений В административном отношении участок изысканий расположен по пр. Карла Маркса, 41/10 в Центральном АО г. Омска. В геоморфологическом отношении территория изысканий приурочена к первой надпойменной террасе р. Иртыш Одноэтажная пристройка кафе примыкает к двухэтажному административному зданию с северной и восточной сторон, имеет – образную форму. Вся прилегающая территория асфальтирована, осложнена подземными водонесущими коммуникациями и кабелями связи. Поверхность земли (по устьям скважин и точек статического зондирования) характеризуется абсолютными отметками от 83,37 до 83,81 м (графическое приложение, лист1). Основные климатические параметры г. Омска приведены в СП 131.13330.2012 [3]. Климатическая характеристика района работ составлена по данным наблюдений метеорологической станции Омск. Наблюдения по метеостанции приведены по справочным и фондовым материалам Гидрометеорологической службы. Рассматриваемая территория характеризуется резко выраженным континентальным климатом с продолжительной суровой зимой, сравнительно коротким, но теплым летом, поздними весенними и ранними осенними заморозками. 3. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Проект инженерно-геологических изысканий на участке 3.1.1. Определение размеров и зон сферы взаимодействия сооружений с геологической средой и расчетной схемы основания. Задачи изысканий Сфера взаимодействия – это объем грунта, на который воздействует сооружение, в результате чего происходит изменение температурного, влажностного и напряженного состояния грунта, который влияет на устойчивость сооружения. СВ определяется тогда, когда выполняются следующие условия: 1. Определено точное местоположение проектируемого сооружения. 2. Известна техническая характеристика здания (таблица 8). 3. Выявлены и изучены геологическое строение участка и его гидрогеологические условия. Проектируется «Магазин товаров первой необходимости». На этой стадии комплекс инженерно-геологических работ (инженерно-геологическая разведка) проектируется в сфере взаимодействия. Таблица 9- Техническая характеристика проектируемых зданий и сооружений
Сфера воздействия проектируемого сооружения на свайном фундаменте на геологическую среду ограничена: по площади – контуром расположения проектируемого сооружения и территорией благоустройства (2-3м); по глубине – нижняя граница активной зоны, принимаемой в зависимости от типа фундамента и нагрузки на него (по СП 11-105-97). Из пункта 8.7 СП 11-105-97, глубину горных выработок для свайных фундаментов в дисперсных грунтах следует принимать, как правило, ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай не менее, чем на 5 м, следовательно, получаем: 8,0+0,5+5,0≈13,5 м (СНиП 2.02.03-85) В результате анализа сферы взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой составлена расчетная схема основания (Рис. 16), необходимых для расчета фундамента, несущей способности оснований и инженерно-геологических процессов. Расчетная схема – это инженерно-геологический разрез сферы взаимодействия, на котором показаны технические характеристики сооружения, инженерно-геологические элементы, гидрогеологические условия, нужный для расчета набор показателей физико-механических свойств пород. СП 446-1325800.2019 пю7.2.11 Глубину инженерно-геологических скважин для свайных фундаментов в дисперсных грунтах следует принимать в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011 (пункт 5.5), ниже проектируемой глубины заложения нижнего конца свай на глубину сжимаемой толщи, но не менее чем на 5 м.  Таблица 10 - Набор показателей физико-механических свойств пород
На основе составленной расчетной схемы основания и с учетом требований нормативных документов определены следующие задачи изысканий в пределах предполагаемой сферы взаимодействия проектируемого здания: изучение (детализация и уточнение) инженерно-геологического разреза; изучение состава, состояния и физико-механических свойств грунтов инженерно-геологического разреза; получение нормативных и расчетных характеристик грунтов необходимых для проектирования сооружения; уточнение глубины залегания уровня грунтовых вод, а также ее химического состава; уточнение отсутствия, либо выявления наличия опасных геологических процессов и явлений на участке строительства; составление прогноза изменений инженерно-геологических условий участка в период строительства и эксплуатации. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||