курсач 18-S. Санктпетербургский государственный архитектурностроительный
 Скачать 3.09 Mb.
|
|
М  инистерство образования и наукиРоссийской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет инженерной геологии и городского хозяйства Кафедра геотехники ОЦЕНКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА Курсовая работа Выполнила: Кипич Татьяна студентка гр. 18-С-2 Номер зачетной книжки -18000341 Проверила: Ремизова Н.В. Санкт-Петербург 2020 СОДЕРЖАНИЕ Ведение. 3 Исходные данные. 4 Геологические условия. 5 Гидрогеологические условия. 14 Категория сложности инженерно-геологических условий. 17 Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении. 18 Прогноз процессов, связанных с понижением уровня грунтовых вод. 21 Воздействие напорных вод на дно котлована. 23 Заключение. 24 10.Список использованных источников. 25 1.Введение Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных вод. Науку о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами называют гидрогеологией. Для строителей подземные воды в одних случаях служат источником водоснабжения, а в других выступают как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложным является производство земляных и горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, траншеи. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам, вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк и др.)с образованием пустот и т.д. Инженерно-геологические изыскания приходятся на начальный этап строительства любого объекта, а значит, от достоверности полученных данных зависит успех всей последующей работы над проектом. 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 в процессе строительства, так и в период эксплуатации здания и сооружения. Изменения могут иметь вредный 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); Повышения 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 деформациям сооружений. Целью данной курсовой работы является анализ геологических и гидрогеологических условий полученного участка, по результатам которого мы должны определить категорию его сложности и возможные неблагоприятные воздействия при строительстве на данной территории, и предложить необходимые защитные мероприятия. Номер зачетной книжки -18000341 Вариант задания- 1 Номер заданного участка -№ 1 Номера заданных скважин – 1-3-6 Размер котлована 34×21 Ширина траншеи по дну и протяженность -1,5;200 м. Скважина 3-глубина от устья скважины: 3,1м. (котлован) Скважина 6-отметка дна 31,9 (траншея) 2. Геологические условия Карта фактического материала  Рис.1 Условные обозначения:  Буровая скважина, абсолютная отметка устья скважины Изогипса с абсолютной отметкойОценим рельеф участка на основе анализа плана в горизонталях. Участок имеет неровности микрорельефа, территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент пологоволнистой равнины (с повышением к северо-западу) в пределах абсолютных отметок от 31,0 до 36,8 м. В южной части участка присутствует овраг, внутри которого протекает ручей с запада на восток. Вычислим крутизну склонов: Таблица 1.
Максимальный уклон составляет imax=0,061◦ в сторону юго-востока. Общий уклон найдем как среднее значение всех уклонов: i=0,025◦. 2.2. Литологические разрезы(колонки) Геолого-литологические колонки опорных скважин Таблица 2.
2.3. Анализ гранулометрического состава грунта Для грунта первого слоя скважины № 3, не имеющего наименования установим его название по ГОСТу, используя результаты гранулометрического анализа, определим какой это грунт связный или несвязный (табл. 3, табл. 4, табл. 5) Таблица 3. Результаты гранулометрического анализа грунтов первого водоносного слоя.
Таблица 4. Вспомогательная таблица для определения разновидности грунта по крупности
На основании данных таблицы и исходя из того, что частиц размером >0,1мм меньше 75%, неизвестным грунтом является песок пылеватый по ГОСТ 25100-2011. Таблица 5. Вспомогательная таблица полных остатков
По результатам вспомогательной таблицы полных остатков построим суммарную кривую гранулометрического состава и определим ряд характеристик грунтов. Пористость –отношение объёма пор к массе грунта. Коэффициент пористости выражает пористость. Плотность частиц грунта –плотность минеральной части скелета грунта без учета пор, органических остатков и воды относительно объема, занимаемого этим грунтом. Плотность грунта –отношение массы грунта, включая поры, органическое вещество, воду, к объёму, занимаемому этим грунтом. График гранулометрического состава  Рис.2. Кривая гранулометрического состава. По графику находим d10= 0,0054мм и d60=0,074мм Степень неоднородности СU=d60/d10=0,074/0,0054=13,7 По ГОСТ 25100-2011 т. к. Cu>3 следовательно грунт относиться к неоднородным, Cu > 10 грунты следует считать потенциально суффозионно-неустойчивыми. Суффозия –процесс выноса мелких частиц грунта потоками грунтовых вод через его (грунта)поры и трещины; приводит к карсту. Карст- явление образования полостей в массиве грунта или на его поверхности: пещеры (подземные формы); кары, карстовые воронки, блюдца (надземные формы) Вывод: наименование грунта — песок пылеватый, средней плотности, неоднородный, потенциально суффозионно-неустойчивый. 2.4. Инженерно-геологический разрез Инженерно-геологические элементы – ИГЭ – некоторый объем грунта одного и того же номенклатурного вида, обладающий сходными физико-механическими свойствами. Число пластичности – Ip – показатель, характеризующий содержание песка в глинистом грунте (глине, суглинке, супеси). Показатель текучести –IL –характеризует состояние природной влажности глинистого грунта (твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие). Исключение составляют супеси (твердые, пластичные, текучие). Модуль деформации –отражает вертикальную деформацию грунта под воздействием нагрузки без возможности бокового расширения. Выделяем 7 инженерно-геологических элементов.  Рис.3. Геологический разрез  Рис.4. Инженерно-геологический разрез Таблица 6. Физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов
Слабые ИГЭ, модуль деформации которых менее 5 МПа, отсутствуют. Дочетвертичная порода – глина голубая, твердая, Є1, залегает на глубине 21,2-24,8 метра 3. Гидрогеологические условия 3. 1. Анализ разреза Количество водоносных горизонтов – 2 1. Безнапорный водоносный горизонт. По условиям залегания: грунтовый. Глубина залегания: 0,2-1,1 м от поверхности земли. Водовмещающие слои: №1,2. Водоупорный слой: № 3. Мощность: 1,1-2 м. 2. Напорный водоносный горизонт. Обнаружен около скважины 3. По условиям залегания: межпластовый. Глубина залегания: 1,1-4,5 м от поверхности земли. Водовмещающий слой: № 3. Водоупорные слои: № 1, 2. Мощность: 1,4 м. Напор: 3,4 м. Характер потока грунтовых вод радиальный. Максимальный гидравлический градиент i max = ∆H/l = (36,2-33,2)/94 = 0,0319 Кажущаяся скорость грунтового потока: V = k ⋅ imax = 1 ⋅ 0,0319 = 0,0319 м/сут Действительная скорость грунтового потока: Vд = V/n = 0,0319/0,38 = 0, 0839 м/сут Река дренирует(разгружает) водоносный горизонт. 3.2 Карта гидроизогипс  Рис. 5. Карта гидроизогипс грунтовых вод. Сечение 0,5 м. 3.3. Анализ агрессивности грунтовых вод Подземные воды – это сложные многокомпонентные растворы. В них находятся растворенные вещества в виде ионов, коллоидные частицы, газы, микроорганизмы. Данные химического анализа грунтовых вод
Таблица 7. Предварительная оценка агрессивности воды по отношению к бетону
Вывод: Вода является агрессивной по отношению к бетону [СНиП 2.03.11-85]. Содержание едких щелочей превышает допустимую концентрацию на 384 г/л. 4.Категория сложности инженерно геологических условий Таблица 8. Определение категории сложности геологических условий
Категория сложности участка по геологическим условиям - II (средняя) 5. Гидрогеологические расчёты при строительном водопонижении 5.1 Исходные данные о строительном котловане и траншее Строительный котлован имеет размеры l=34×21 м и глубину от устья скважины №3 3,1 м. Ширина траншеи по дну 1.5 м и протяженностью 200 м отметка на дне скважины №6 31,9 м. Контуры котлована и траншеи нанесены на инженерно-геологический разрез, представленный в подразделе 2.4. Контуры котлована и траншеи нанесены на карту грунтовых вод с гидроизогипсами, представленную в подразделе 3.2. 5.2 Строительные выработки. Абсолютные отметки природной поверхности земли NL на скважинах №3 35,1м и №6 33,6м. Абсолютные отметки поверхности водоносного горизонта WL на скважинах №3 34,8м и №6 33,4м. Абсолютные отметки поверхности водоупорного слоя BL на скважинах №3 32м и №6 31,4м. Абсолютные отметки дна котлована и траншеи DL на скважинах №3 32м и №6 31,9м. Величины водопонижения S для котлована 2,8 м, для траншеи 1,9 м. Радиус влияния для песков пылеватых R=20-40м. Ширина траншеи по дну b=1,5м. Котлован  Рис. 6. Схема водопритока к совершенному котловану Траншея  Рис. 7. Схема водопритока к несовершенной траншее 5. 3. Исходные данные для расчетов Котлован Тип выемки – совершенный (дно котлована врезается в водоупорный слой) Характер потока вокруг выемки – радиальный (34/21=1,62<10) Величина водопонижения S для котлована WL-DL=34,8-32=2,8 м Средняя высота потока h = (2H −S)/2 = (2⋅2,8 −2,8)/2 =1,4 м , где H – мощность слоя грунтовых вод в водоносном слое до водопонижения: H = 34,8− 32 = 2,8 м. Приведенный радиус котлована r=  = =15,1 м.Коэффициент фильтрации для пылеватых песков k=1 Радиус влияния водопонижения R=20 м Радиус депрессии rd=R+r=20+15,1=35,1 м. Функция водопонижения от действия водопонизительной системы:  Приток воды:  Траншея Тип выемки – несовершенный (дно траншей не доходит до водоупорного слоя) Характер потока вокруг выемки – плоский (200 / 1,5 = 133,(3) > 10) Величина водопонижения S = 33,4 −32,3 = 1,1 м Коэффициент фильтрации k = 1 Радиус влияния водопонижения R = 20 м Функция понижения от действия водопонизительной системы:  Средняя высота потока:  Приток воды  6. Прогноз процессов, связанных с понижением уровня грунтовых вод 6. 1. Механическая суффозия в откосах котлована Работы по водопонижению изменяют скорость движения и направление потока грунтовых вод. Открытый водоотлив из котлованов и траншей может сопровождаться выносом мелких частиц грунта из стенок за счет нисходящего потока – механическая суффозия. В несовершенных выемках под их дном возникает восходящий поток, который разрыхляет («разжижает») грунт – фильтрационный выпор.   График для оценки развития суффозии (по В.С. Истоминой): I – область разрушающих градиентов фильтрационного потока; II – область безопасных (неразрушающих) градиентов Точка (13,7; 0,42) попадает в область безопасных градиентов фильтрационного потока. Вывод: Суффозионного выноса вблизи котлована можно не опасаться. 6. 2. Оседание поверхности земли Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта.  Рис. 9. Схема оседания поверхности земли при водопонижении: А – зона аэрации до водопонижения, В – зона полного водопонижения, С – зона «осушенного» грунта после водопонижения. Проверка возможности расчета Котлован  Траншея  Поскольку  >3, справедливы дальнейшие вычисления.Удельный вес грунта в условиях взвешивания:  Удельный вес твердых частиц грунта:  Удельный вес воды:  Пористость грунта:  д. ед.Удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод:   Величина водопонижения S = 2,8 м Модуль общей деформации грунта в зоне депрессивной воронки: E=15000  Осадка грунта котлована:  Осадка грунта траншеи:  Вывод: Осадка котлована составила  , осадка траншеи составила  .7.ВОЗДЕЙСТВИЕ НАПОРНЫХ ВОД НА ДНО КОТЛОВАНА Расчет воздействия подземных вод на дно котлована  Рис. 10. Расчетная схема воздействия напорных вод на дно котлована    следовательно, дно выработки устойчиво, прорыва дня котлована не предвидится.Вывод: дно выработки устойчиво, прорыва дна котлована можно не опасаться. 8.ЗАКЛЮЧЕНИЕ Участок имеет неровности микрорельефа, территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент пологоволнистой равнины (с повышением к северо-западу) в пределах абсолютных отметок от 31,0 до 36,8 м. В южной части участка присутствует овраг, внутри которого протекает ручей с запада на восток. Колебание высот на участке – 5,8 м. Общий уклон составляет 0,025  .Выделено 7 инженерно-геологических слоев (Песок пылеватый, средней плотности; Песок мелкий, рыхлый; Суглинок ленточный, мягкопластичный; Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный; Песок гравелистый, плотный, водонасыщенный; Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный; Глина голубая, твердая). Слабые ИГЭ отсутствуют. Дочетвертичная порода – глина голубая, твердая, Є1, залегает на глубине 21,2-24,8 метра. Категория сложности инженерно-геологических условий строительной площадки: II (средняя) категория сложности. Вода является агрессивной по отношению к бетону [СНиП 2.03.11-85]. Содержание едких щелочей превышает допустимую концентрацию на 384 г/л. Рекомендуется провести комплекс защитных мероприятий для защиты бетона: изменение марки бетона на более высокую чем W4, использование обмазки бетона, устройство гидроизоляции и установку шпунтов. Суффозионный вынос вблизи котлована и траншеи не предвидится. Осадка котлована составила , осадка траншеи составила .Дно выработки устойчиво, прорыва дна котлована можно не опасаться. Рекомендуется произвести водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин. 10. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Методические указания «Оценка гидрогеологических условий площадки строительства», 2017г 2. Ананьев В. П. Инженерная геология / В. П. Ананьев, А. Д. Потапов. – М.: Высшая школа, 2009. – 448 с. 3. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооруже-ния / Под общей ред. В. А. Ильичева и Р. А. Мангушева. – М. : Изд-во АСВ, 2014. – 728 с. 4. Гавич И. К. Сборник задач по общей гидрогеологии / Издание 2–е, пере-работанное / И. К. Гавич, А. А. Лучшева, С. М. Семенова-Ерофеева – М. : Недра, 1985. – 412 с. 5. Архангельский И. В. Справочник техника геолога по инженерно-геологи-ческим и гидрогеологическим работам / И. В. Архангельский, М. А. Солоду- хин. – М. : Недра, 1982. – 288 с. 6. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ. 7. СП 47.13330.2016. Свод правил. Инженерные изыскания для строитель-ства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96. 8. СП 103.13330.2012. Свод правил. Защита горных выработок от подзем- ных и поверхностных вод. Актуализированная редакция СНиП 2.06.14-85. 9. Симановский А.М., Челнокова В.А. Оценка гидрогеологических условий площадки строительства. Методические указания. СПбГАСУ, 2017. – 90 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,1, м/сут)
