Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития неблагоприятных процессов при водопонижении

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургского архитектурно-строительного  университета

 

 

Кафедра геотехники

 

Дисциплина: Инженерная геология

 

 

 

Курсовая работа по теме:

“Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития неблагоприятных процессов при водопонижении”

 

 

 

Студент гр. 3С-II

Н.Ю.Иванов

Преподаватель:

Р.А.Усманов

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013 г.

Оглавление

Введение  …………………………………………………………..………….....3-4

1. Исходные данные………………………………………….………….….5-6
2. Геологические условия………………………………………………...…..7
3. Гидрогеологические условия……………………………………..……..8-9
4. Гидрогеологические условия при строительном водопонижении…10-11
5. Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод……………………………………..…………..12-13
6. Оценка воздействия напорных вод на дно котлованов и траншей……14

Заключение…………………………………………………………………….…15

Список  используемой литературы……………………………………………...16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В процессе строительства  и эксплуатации зданий и сооружений важное значение отводится роли подземных вод. Подземные воды вызывают ряд процессов в грунтовой толще, которые могут серьезно осложнить строительство и эксплуатацию сооружений. Подземные воды вступают во взаимодействие с породами, ухудшая их механические свойства. Они довольно часто являются агрессивной средой по отношению к бетону, алюминию, железу. На строительных площадках из-за подземных вод возникает опасность затопления котлованов (траншей), нарушение устойчивости их стенок, прорыв дна под воздействием напорных вод и др.

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 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 деформативных показателей.

Практически все перечисленные  изменения свойств грунтов, вызванные нарушением гидрогеологических условий, могут приводить к дополнительным осадкам грунтовой толщи и деформациям сооружений.

При выполнении работ по устройству оснований зданий и сооружений должны предъявляться повышенные требования к предварительному изучению в процессе строительства конкретных местных  геологических и гидрогеологических условий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

Рис. 4. Участок 4. Масштаб 1:2000

Карта фактического материала: Участок № 4. Скважины № 23,24,25

М 1:2000

 

1. Геолого-литологические колонки по разведочным скважинам 

№ 23,24,25

Номер скв. И абсолютная отм.устья	Номер слоя	Индекс слоя	Полевое описание пород	Отм. Подошвы слоя, м	Отметка уровней подземных  вод
1	2	3	4	5	6
23	1 2 3     4   5	tg IV p IV ml III     lg III   g III	Насыпной слой Торф Песок пылеватый, рыхлый, средней  плотности, водонасыщенный Суглинок слоистый, текучий Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	12,9 12,1 9,5     5,8   1,8
24 15,1	1 2 3   4   5	p IV ml IV lg III   g III   g III	Торф См. табл.2 Суглинок ленточный, текучий Песок крупный, плотный, водонасыщенный Суглинок с гравием, твердый	14,2 10,5 6,2   5,1   3,1
25 15,6	1     2   3   4	ml III     lg III   g III   g III	Песок средней крупности, рыхлый, с гл.0,7м водонасыщенный Суглинок слоистый, мягкопластичный Песок крупный, плотный, водонасыщенный Супесь с гравием,пластичная	11,9     8,2   5,6   3,6

 

 

2. Сведения о гранулометрическом составе грунтов первого водоносного слоя

Таблица 2

Номер участка	Номер сква-жины	Галька	Гравий	Песчаные				Пылеватые		Глинистые
		>100	10-2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005
4	24	9	6	5	10	17	24	21	6	2

 

4. Сведения о физико-механических свойствах грунтов первого водоносного слоя и первого водоупора

Таблица 3

Грунт	Индекс слоя	Плотность т/м3		Число пластичности Ip, д.ед.	Показатель пористости д.ед.		Модуль  деформации Е, МПа	Содер- жание ОВ*, %
		ρs	ρ		n	e
Песок пылеватый	(m-l)IV	2,65	1,80	-	0,35	0,53	9-12	-
Песок средней крупности	(m-l)IV	2,65	1,65	-	0,40	0,66	25-35	–
Суглинок слоистый	lgIII	2,72	1,92	0,16	0,55	0,90	6-12	-
Торф верховой слаборазложившийся	tg IV	1,5	0,9	-	0,91	18	0,8	90

 

5. Сведения о параметрах объектов и их размещение в пределах площадки:

Котлован у скв. № 25: 

глубина – 2,5 м

l=20 м,  b=50 м      l / b

Траншея у скв. №25

глубина – 1,5 м

длина – 155 м

 

 

 

 

 

2. Геологические условия

2.1. Абсолютные отметки: max отм.:  16,1 м

Колебания высот: 16,1 м -13,7 м

Общий уклон: 0,013

2.2. Геолого-литологический  разрез по описаниям колонок  буровых скважин: Рис. 2

2.3.Для грунта первого  слоя, не имеющего наименование:

• наименование по ГОСТ: песок пылеватый (т.к. содержание зерен с размерами частиц  >0,1 мм меньше 75%)
• график гранулометрического состава (суммарная кривая гранулометрического состава): Рис. 3
• вспомогательная таблица полных остатков

Диаметры частиц, мм	<100	< 10	< 2	0,5	< 0,25	< 0,1	0,05	< 0,01	<0,005
Сумма фракций, %	100	91	85	80	70	53	29	8	2

 

Определение диаметров, мм:

действующий d₁₀=0,037

контролирующий d₆₀=0,37

• степень неоднородности С_u по ГОСТ:

С_u===10,0

т.к. С_u=10>3, то песок неоднородный;

• суффозионная устойчивость:

т.к. С_u=10, то грунты суффозионно-устойчивые

• ориентировочное значение коэффициента фильтрации k, м/сут.: k=3 м/сут

т.к. d₁₀=0,025<0,1, то берем среднее значение h_k из таблицы 8.2. (метод. указание)

• высота капиллярного поднятия h_k=1,0 м

Инженерно-геологические  элементы (ИГЭ) в пределах пробуренной  толщи: см. рис. 2

 

 

 

 

 

 

3. Гидрогеологические условия
1. Анализ геолого-литологического разреза:

• количество водоносных горизонтов (слоев): два водоносных горизонта

• тип по условиям залегания: 1 – грунтовые; 2 – межпластовые
• наименование водовмещающих и водоупорных слоев:

1слой: водовмещающий –  песок;

             водоупорный – суглинок.

2 слой: Водовмещающий –  песок;

            Водоупорный- суглинок

• глубина залегания и мощность каждого водоносного горизонта (слоя):

Горизонт (слой)	Глубина залегания, м	Мощность водоносного  горизонта
1	От 2,1 до 3,5	От 2,5 до 3,7
2	От 8,4 до 10,4	От 1,1 до 4,0

 

• величина напора Н_изб для напорных водоносных горизонтов: Н_изб=7,8 м
2. Карта гидроизогипс. см. рис. 4

По карте гидроизогипс определяем:

• направление потока и его характер:

 

величина гидравлического  градиента i, м:

i_max==0,021 м

i_min==0,001 м

 

где Н – перепад отметок в соседних точках (м), а l – расстояние между этими точками (м)

• скорость грунтового потока кажущуюся V и действительную V_д на участках с max и min перепадом уровней грунтовых вод:

V_max=k i_max= 3*0,021=0,063 м/сут

V_min=k i_min=3*0,001=0,003 м/сут

где k – коэффициент фильтрации, м/сут. k=10 м/сут

V_{д max}===0,064/0,55=0,116 м/сут

V_{д min}===0,003/0,55=0,0055 м/сут

где n – пористость водовмещающих пород, д.ед. (табл. 3)

n=0,55 д:ед.

3. Категория сложности участка по гидрогеологическим факторам:

• Геоморфологические условия – II

• Геологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой – III
• Гидрогеологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой- II
• Геологические и инженерно-геологические процессы, отрицательно влияющие на условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений – II
• Специфические грунты в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой – III
• Техногенные воздействия и изменения освоенных территорий – II