Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Курсовая работа оценка гидрогеологических условий площадки строительства

Выполнил:____________________

Группа _______________________

Проверил:_____________________

Санкт-Петербург

2014

ВВЕДЕНИЕ

На строительных площадках многие трудности связаны с под­земными водами: затопление котлованов (траншей) нарушение ус­тойчивости их стенок, прорыв дна под воздействием напорных вод и другие. В дальнейшем, уже при эксплуатации отдельных сооружений или застроенных территорий в целом, также могут возникнуть осложне­ния: подтопление подвалов, коррозия бетона и других материалов, проседание поверхности земли за счет водопонижения. Поэтому оценка гидрогеологических условий является важнейшей составной час­тью инженерно-геологических изысканий, на основе которых ведется проектирование оснований и фундаментов.

Для целей проектирования и строительства понятие «гидрогео­логические условия» можно определить как совокупность следующих характеристик водоносных горизонтов (слоёв):

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 упоров 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 да 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 и деформативных показателей.

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

ЗАДАНИЕ

Рисунок 9. Карта фактического материала, участок №9, масштаб 1:2000.

Таблица 1. Исходные данные для построения колонок буровых скважин

№ Скв. и абсолютотметка устья	Номер слоя	Геологический индекс слоя	Полевое описание пород	Отметка подошвы слоя, м.	Отметка уровней подземных вод
66 11,2	1	mlIV	Песок крупный, средней плотности, с глубины 1,5 м, водонасыщенный	7,7	9,0 9,2
	2	mlIV	Суглинок ленточный, мягкопластичный	6,6
	3	lgIII	Песок гравелистый, плотный, водонасыщенный	5,2
	4	gIII	Суглинок с гравием, галькой, полутвердый	2,1
	5	€I	Глина голубая, полутвердая	0,7
67 11,4	1	mlIV	См. табл 2	7,4	9,6 9,8 5,0 10,2
	2	lg III	Суглинок слоистый, мягкопластичный	5,8
	3	g III	Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный	2,8
	4	€I	Глина голубая, тугопластичная	1,9
68 10,5	1	ml IV	См. табл 2	7,8	10,3 10,4 4,5 10,2
	2	lgIII	Суглинок слоистый, мягкопластичный	5,5
	3	g III	Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный	3,5
	4	€I	Глина голубая, тугопластичная	2,5

Таблица 2. Результаты гранулометрического анализа грунтов 1-го слоя

№уч	№сква-жины	Галька	Гравий	Песчаные				Пылеватые		Глини-стые
				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	-
9	68	-	2	6	20	50	9	6	5	2

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

1.1. Из представленной карты практического материала делаем выводы: участок представляет собой долину, имеющую небольшой уклон в северо-восточном направлении.. Абсолютные отметки поверхности на участке: 10,7 м (скв. 66), 11,4 м (скв. 67), 10,5м (скв.68). Колебание высот на участке до 1 м.

Уклон рассчитаем по линии, проведенной вдоль скважин 66-67-68:

I_67-66= (11,4 – 10,7) / 76 = 0,009

I_67-68= (11,4 – 10,5) / 48 = 0,018

1.2. Строим геолого-литологический разрез по линии, проведенной через скважины 66-67-68 (рис. 2). Исходные данные для построения разреза приведены в табл. 1.

Рисунок 2. Геолого-литологический разрез.

1.3. Для верхнего грунта скв. 67 и 68. Заданы следующие результаты гранулометрического состава (табл. 2.)

Таблица 2.1 Результаты гранулометрического анализа грунтов 1-го слоя

№уч	№ сква-жины	Галька	Гравий	Песчаные				Пылеватые		Глини-стые
				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	-

Т.к. частиц размером >0,50 мм в грунте 48 %, то этот грунт – песок гравелистый, средней плотности.

Таблица 2.2 Результаты гранулометрического анализа грунтов 1-го слоя

№уч	№ сква-жины	Галька	Гравий	Песчаные				Пылеватые		Глини-стые
				2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005
9	68	-	2	6	20	50	9	6	5	2

Т.к. частиц размером >0,10 мм в грунте 50 %, то этот грунт – песок средней крупности, средней плотности.

Далее строим график гранулометрического состава для скважин №67, №68 (рис.3). Для этого составляем вспомогательную таблицу полных остатков (табл. 3).

Таблица 3.1. Вспомогательная таблица полных остатков

Диаметры частиц, мм	<2	<0,5	<0,25	<0,1	<0,05	<0,01	<0,005
Сумма фракций, %	100	92	44	24	14	5	2

Далее строим график гранулометрического состава для скважины №68 (рис.3). Для этого составляем вспомогательную таблицу полных остатков (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Вспомогательная таблица полных остатков

Диаметры частиц, мм	<2	<0,5	<0,25	<0,1	<0,05	<0,01	<0,005	Гнилистые
Сумма фракций, %	100	98	92	72	22	13	7	2

Выбираем масштаб графика по оси ординат 1см – 10%, по ассо абсцисс 4 см соответствуют lg10=1

Рисунок 3.1 Суммарная кривая гранулометрического состава

Определим степень неоднородности гранулометрического состава по формуле:

С_u=d₆₀/d₁₀, (1)

С_u= 0,31/0,025 = 12,4

Грунт неоднородный, суффозионно неустойчивый.

Определим ориентировочное значение коэффициента фильтрации k(м/сут). Для песков со степенью неоднородности меньше 5 иd₁₀больше 0,1, он определяется по формуле:

k = Cd²₁₀, (2)

где С– эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава, С=400…1200.

В остальных случаях значение kопределяют по таблицам средних значений или экспериментально. Для заданного песка (средней крупности) определяемk=50…100 м/сут.

Высота капиллярного поднятия определяется по формуле:

h_K = C/(ed₁₀), (3)

где е – коэффициент пористости, е = 0,66 д.ед. для песка средней крупности,

С – эмпирический коэффициент, примем С = 0,3.

h_K = 0,3/(0,660,025) =18,2 см.

Рисунок 3.2 Суммарная кривая гранулометрического состава

С_u=d₆₀/d₁₀, (1)

С_u= 0,084/0,007 = 12

Грунт неоднородный, суффозионно неустойчивый.

Определим ориентировочное значение коэффициента фильтрации k(м/сут). Для песков со степенью неоднородности меньше 5 иd₁₀больше 0,1, он определяется по формуле:

k = Cd²₁₀, (2)

где С– эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава, С=400…1200.

В остальных случаях значение kопределяют по таблицам средних значений или экспериментально. Для заданного песка (средней крупности) определяемk=10…30 м/сут.

Высота капиллярного поднятия определяется по формуле:

h_K = C/(ed₁₀), (3)

где е – коэффициент пористости, е = 0,66 д.ед. для песка средней крупности,

С – эмпирический коэффициент, примем С = 0,3.

h_K = 0,3/(0,660,007) =0,00462 см.

Рисунок 4. Инженерно-геологические элементы.

За инженерно-геологический элемент принимают некоторый объем грунта одного номенклатурного вида, однородного по свойствам и состоянию. Этот объем может быть представлен слоем или частью слоя, линзой, прослоем, иногда целой пачкой ритмично перемежающихся слоев или прослойков.

Основанием для выделения ИГЭ служат следующие показатели свойств и состояния грунта:

- для песчаных грунтов: гранулометрический состав и коэффициент пористости;

- для глинистых грунтов: число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости, влажность.

Дополнительно могут быть использованы такие показатели как модуль деформации, сопротивление сдвигу и другие.

Инженерно-геологические элементы (ИГЭ) в пределах пробуренной толщи:

1. Песок крупный, средней плотности, (ml_IV).

2. Песок гравелистый, средней плотности, (ml_IV).

3. Песок средней крупности, средней плотности, (ml_IV).

4. Супесь пылеватая, средней плотности, (ml_IV).

5. Суглинок слоистый, мелкопластичный, (lg_III)

6. Суглинок ленточный, мягкопластичный, (lg_III)

7. Песок гравелистый, средней плотности, с гравием, (g_III)

8. Песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный, (g_III).

9. Глина голубая, полутвердая €₁.

10. Другие (неисследуемые)

1.5. Коренная порода — это магматическаяилиосадочная горная порода, не подвергшаяся существенному изменениювыветриваниемиденудациейпосле выхода на земную поверхность, т.е. породы, залегающие под четвертичными отложениями.

Коренной породой в представленном разрезе является слой голубой глины (€_I). Кровля слоя падает по направлению от скв. 66 (глубина залегания – 2,1 м) к скв. 68 (глубина залегания –3,5 м). Расчлененность пласта коренной породы на данном разрезе не наблюдается. Данная коренная порода является довольно устойчивым основанием.

1.6. Категория сложности инженерно-геологических условий устанавливаем по геоморфологическим условиям и геологическим факторам: 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.

Слабые ИГЭ расположены в 2 слоя: 1-2-3 и 7-8.