3. Гидрогеологические расчеты

ПРИ СТРОИТЕЛЬНОМ ВОДОПОНИЖЕНИИ

3.1 Расчёт притока воды к совершенным выработкам (котлован):

Исходные данные:

Скважина № 68

Размеры колована 27 х 32 м,

До водоупора

Тип выемки – совершенный (дно котлована врезается в водоупор)

Характер потока вокруг выемки – радиальный

Глубина залегания грунтовых вод d= 10,3 м

H₁– мощность водоносного горизонта (H₁=S= 6.8 м)

Коэффициент фильтрации k= 10 м/сут

R– радиус влияния водопонижения, м

R_нач = 2S

R_табл= 120 м

r₀– приведенный радиус «большого колодца», м

- радиус влияния «большого колодца», м

Расчет притока воды:

Расчёт притока воды к совершенным выработкам (траншея)

Исходные данные:

Скважина № 66

Глубина траншеи h_тр= 2,6 м

Длина траншеи = 1,4*200 м

Тип выемки – не совершенный (дно траншеи не доходит до водоупора)

Характер потока вокруг выемки – плоский

Глубина залегания грунтовых вод d= 9,0 м

Водопонижение S= 0,9x2,6= 0,45 м

h_wk- высота столба воды в траншее до водопонижения, м

h_wk= 0,9 м

H_A1– мощность водоносного горизонта до водопонижения, м

H_A1= 1,7·h_wk = 1,7 · 0,9 = 1,53 м

H_A2– мощность водоносного горизонта после водопонижения, м

H_A2=H_A1–S= 1,53– 0,45 = 1,08 м

Коэффициент фильтрации k= 20 м/сут

R– радиус влияния водопонижения, м

R_табл=100м

r₀– приведенный радиус «большого колодца», м

Расчет притока воды:

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= 12,4 было определено ранее.

Значение iрассчитаем по формуле:

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

где S– разность напоров водоносного слоя,S=0,5м;

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

Принимаем табличное значение R= 120м.

i= 0,5/0,33120= 0.05

Получаем точку на графике (0,05;12,4), 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, принимаемS_w=S= 0.5м;

Е – модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки,

примем Е= 4010³кПа.

, (14)

, (15)

, (16)

или , (17)

где γ– удельный вес грунта, для суглинкаγ= 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 суглинкаw=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= 10,3 – 7,4 – 2 = 0,9 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 10,3м. Уклон I_66-67= 0,008;

Уклон I_67-68 = 0,018.

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

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 IIкатегорию 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.

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.