3. Гидрогеологические расчеты

ПРИ СТРОИТЕЛЬНОМ ВОДОПОНИЖЕНИИ

Способ водопонижения – самотечное, т.е. отвод воды дренажной траншеей (l/b <10). Глубина выемки 4,0 м. Тип выемки – совершенная, т.к. ее дно доходит до водоупора.

При водопонижении формируется радиальный поток. Поступление воды в котлован (траншею) из поверхностного водоема не будет.

Для дренажной траншеи принимаем произвольно S=0,5Н₁=0,54 = 2м

Радиус влияния водопонижения рассчитывается по эмпирической формуле:

R = 2Shk , (7)

R = 2  2 440 = 50,6 м.

Значение – заниженное.

Табличное значение R=100…120м, для расчета принимаем меньшее значение.

Определим приток воды:

, (8)

Для траншеи с притоком с двух сторон:

, (9)

где k – коэффициент фильтрации грунта, принимаем k=40м/сут;

h₁ и h₂ – мощность до и после водопонижения, м;

R – радиус влияния водопонижения, м;

l – длина траншеи, м.

Рисунок 5. Схема притока к совершенной траншее.

4. Прогноз процессов в грунтовой толще,

СВЯЗАННЫХ С ПОНИЖЕНИЕМ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

1. Механическая суффозия в откосах выемки

Возможность развития суффозии определим по графику Истоминой. Значение С_u = 12 было определено ранее.

Значение i рассчитаем по формуле:

i = S/0,33R , (12)

где S – разность напоров водоносного слоя, S=2м;

R – путь фильтрации, равный наибольшему значению радиуса влияния, м;

Принимаем табличное значение R = 120м.

i = 2/0,33120 = 0,05

Получаем точку на графике (0,05;12), находящуюся ниже кривой, т.е. в области безопасных градиентов. Суффозионного выноса можно не опасаться.

2. Фильтрационный выпор в дне выемки

Т.к. котлован – совершенный и величина градиента при водопонижении i<1, то фильтрационного выпора можно не опасаться.

3. Оседание поверхности земли

Предварительный расчет осадки территории произведем по формуле:

, (13)

где S_w – величина водопонижения, принимаем S_w = S = 2м;

Е – модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки,

примем Е= 4010³ кПа.

, (14)

, (15)

, (16)

или , (17)

где γ – удельный вес грунта, для ленточного суглинка γ = 27,2 кН/м³;

γ_sb – то же ниже уровня грунтовых вод;

γ_s - удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³;

γ_w - удельный вес воды, γ_w = 10 кН/м³;

n, е – показатели пористости, n = 0,55 д.ед., е = 0,9;

w – влажность, для суглинка w=14…19%.

_{Рисунок 6. Схема оседания поверхности земли при водопонижении:}

_{А – зона аэрации до водопонижения, Б – зона полного водопонижения,}

_{В – зона «осушенного» грунта.}

_{5. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НАПОРНЫХ ВОД НА ДНО КОТЛОВАНА (ТРАНШЕИ)}

При высоком давлении напорных вод возможен подъем дна котлована за счет разуплотнения грунта в его основании или прорыв напорных вод в котлован (рис.7). Проверим, возможны ли данные явления на участке. Для этого вычислим значения избыточного давления и давления грунта и сравним их.

Давление напорных вод рассчитывается по формуле:

р_изб = γ_wH_w , (18)

где H_w – разность высот между уровнем появления воды и уровнем установившейся воды,.

γ_w – удельный вес воды, кН/м³.

Давление грунта рассчитаем по формуле:

р_гр = γh_{гр ,} (19)

где γ – удельный вес грунта, кН/м³;

h_гр – высота слоя грунта между водоносным слоем и дном котлована.

Высоту грунта можно определить как разность глубины залегания водоносного слоя и глубины котлована. В данном случае:

h_гр = 11,4 – 7,4 – 2 = 2 м.

р_гр = 27,22 = 54,4 кПа

H_w = 10,2 – 5,5 = 4,7 м.

р_изб = 104,7 = 47 кПа

Т.к. р_изб<р_гр , то прорыва напорных вод в котлован не будет.

Рисунок 7. Схема воздействия напорных вод на дно котлована

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Участок представляет собой долину, имеющую небольшой уклон на запад. Абсолютные отметки поверхности от 11,4м до 9,3м. Уклон I = 0,016.

Из геологического разреза участка видно, что в основании залегает слой коренной породы, представленный голубой глиной. Такая глина является достаточно устойчивым основанием. Четвертичные отложения – гляциальный и элювиальные – представлены песками различной крупности и водонасыщенности, а также слоем суглинка с линзами супеси. Слои залегают наклонно, мощность их изменяется закономерно.

В четвертичных отложениях наблюдаются отличия в структуре и водонасыщении слоев, что дает основания для выделения большого числа ИГЭ (рис. 2).

Слои песка являются водоносными, а слои суглинок и глина – водоупорными. В результате чего на участке имеется два типа подземных вод: ненапорные грунтовые и напорные.

Площадка для строительства, расположенная на данном участке имеет II категорию сложности (среднюю).

Перед началом строительных работ на участке необходимо произвести водопонижение, тип – самотечное, т.е. отвод воды дренажной траншеей. В результате водопонижения произойдет некоторое оседание поверхности земли (рис. 6).

1. Категория сложности инженерно-геологических условий.

Категория сложности – II(средней сложности).

Геоморфологические условия – площадка в пределах нескольких

геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчлененная.

Геологические факторы в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой – находится не более 4 слоев различных по литологии, залегающих наклонно, с выклиниванием. Мощностью изменяется закономерно. Существенное изменение характеристик свойств грунтов в плане или по глубине.

Гидрогеологические факторы в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой – несколько выдержанных горизонтов подземных вод, местами с не однородным химическим составом.

Слабый ИГЭ - Супесь пылеватая пластичная, песок пылеватый.

ИГЭ в пределах пробуренной толщи: перечислить.

2. Категория сложности участка по гидрогеологическим факторам.

Участок относится ко IIкатегории сложности, т.к. имеет два горизонта подземных вод с неоднородным химическим составом.

2. Неблагоприятные процессы в грунтовой толще, связанные с техногенным воздействием при строительном освоении территории.

Возможен прорыв напорных вод.

4. Оценка категории сложности инженерно-геологических условий в целом.

IIкатегория (средней сложности).

5. Необходимые защитные мероприятия.

Защита бетона от бикарбонатной щелочности, едких щелочей, водопонижение от несовершенной выемки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. – М., 2000.

2. Гавич И.К. и др. Сборник задач по общей геологии. – М., 1985.

3. Руководство по производству и приемке работ при установке оснований и фундаментов. – М., 1977.

4. Солодухин А.М., Архангельский И.В. Справочник техника-геолога по инженерно-геологическим и гидрогеологическим работам. – М., 1982.

5. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства: основные положения. М., 1997.

6. СП 11-105-97. Свод правил для инженерных изысканий в строительстве. – М., 1998.

7. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. – М., 1986.

1