Определение глубины промерзания и возможности развития морозного пучения

Пучинистыми называют грунты, которые при промерзании в условиях естественного залегания способны увеличиваться с объеме. Потенциально пучинистыми являются дисперсные минеральные грунты, содержание пылеватую и глинистую фракции. Эта потенциальная способность имеет место, если есть постоянный подток 1-1. п. г к промерзающему слою Для оценки пучинистости грунта по ГОСТ 25 1 00-95 «Грунты» используются показатели гранулометрического состава и косвенная характеристика влажности определяемая для глинистых грунтов через показатель текучести I_L , а для песчаных через коэффициент водонасыщения S_r.

Численные показатели I_L и S_r примем из таблицы 1, недостающие значения определим по ГОСТ 25100-95 «Грунты».

Оценим пучинистость грунта, используя показатели гранулометрического состава: Морозное пучение развивается в зоне сезонного промерзания грунта, т.к. грунт преимущественно состоит из глин и суглинков с прослоями пылеватого и песчаного материла, а также песков и супесей примем нормативную глубину промерзания d_f=1.45. Количественными характеристиками морозного пучения являются:

f_f – абсолютная величина поднятия поверхности промерзающего слоя толщиной d_f

d_f – относительная деформация морозного пучения коэффициент морозного пучения

ε_f – отношение величины морозного пучения к толщине промерзающего слоя:

Пучинистость грунтов

Глубина залегания трубопровода h = 1,8 м

Трасса трубопровода проходит по нескольким участкам с различными грунтами, разобьём трассу на участки 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, определим для этих участков показатели I_l и Sr.

Участок 1-2. Грунт на участке оценим по скважине № 13 Супесь пылеватая, пластичная I_l=0,42, согласно табл. «Пучинистоть грунтов» ε_f примем равным 0,045, грунт средне пучинистый.

Участок 2-3. Грунт на участке оценим по скважине № 14, песок пылеватый, S_r = 0,42, ε_f примем равным 0,07, средне пучинистый.

Участок 3-4. Грунт на участке оценим по скважине № 18, торф, грунт непучинистый.

h_f(1-2) = 0,045*(1,45-1,0) = 0,0203 м

h_f(2-3) = 0,07*(1,45-1,0) = 0,0315 м

Из расчетов видно, что величина пучения грунтов на различных участках различается незначительно, на границах разделов грунтов 2-3, 3-4 перепад достигает 10 см, что не исключает вероятность изгиба трубопровода на границе разделов.

Для расширения представления об инженерно-геологических условиях на трассе построим карту срез на глубине 1,8 м (глубина заложения трубопровода). На карте условными знаками показаны участки распространения грунтов различного состава, их пучинистость и коррозионные свойства

Расчёт притока воды к траншее

В пределах рассматриваемого участка наблюдается грунтово-водный горизонт, вскрытый во всех скважинах. Водоносными грунтами являются: песок, супесь, торф. Водоупорными грунтами являются ледниковые супеси и суглинки.

В качестве рассматриваемого участка траншеи возьмем участок между скважинами 15 и 17, где трубопровод пересекает инженерно-геологический разрез.

Расчёта водопритока в совершенную выработку

- Глубина траншеи hтр = 2,6 м.

- Длина траншеи 1 = 300 м.

- Глубина залегания грунтовых вод dw = 0,7 м.

- Заглубление траншеи в водоносный горизонт t=S = 1,9 м.

- Коэффициент фильтрации К_ф = 0,7 м/ сутки

- Радиус Влияния:

- R_табл = 10м

- h₁=S

-

Вариант А

Расчет водопритока в несовершенную выработку

- Глубина траншеи hтр = 2,6 м.

- Длина траншеи l = 300 м.

- Глубина залегания грунтовых Вод dw = 0,7 м.

- Заглубление траншеи в водоносный горизонт S = 1,1 м.

- Коэффициент фильтрации К_ф = 0,7 м/ сутки

- Радиус Влияния:

- R_табл = 10м

-

Вариант Б

Расчет водопритока в несовершенную выработку по условию заглубления ее в водоносный горизонт t/H

- Глубина траншеи hтр = 1,8 м.

- Длина траншеи 1 = 300 м.

- Глубина залегания грунтовых Вод dw = 0,7 м.

- Заглубление траншеи в водоносный горизонт t=S = 1,1 м.

- Коэффициент фильтрации К_ф = 0,7 м/ сутки

- H = 1.9 м

- h = 0.8 м

- Радиус Влияния:

- R_табл = 10м

-

Оценка возможности развития суффозионного процесса

Суффозионный процесс (вынос) связан с нисходящим потоком подземных вод в толще неоднородного грунта или на контакте различных по водопроницаемости грунтов. Определим возможность развития суффозии по графику Истоминой B.C.

Для случая несовершенной траншеи с принудительным водопонижением (А) координаты точек, наносимых на график, определяют:

• С_u – поданным кривой гранулометрического состава.

С_u15= 13.21

• i – по формуле , где

• S=h1-h2 – разность мощностей водоносного слоя до и после водопонижения

• R– путь фильтрации, равный радиусу влияния, м

• 0,33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к стенке траншеи

• Для случая несовершенной траншеи с принудительным водопонижением (А)

S=h1-h2=1,46

• Для случая несовершенной траншеи с принудительным водопонижением (Б)

S=h1-h2=1,1

• Для случая совершенной траншеи с принудительным водопонижением

S=h1-h2=1,9

I – зона разрушающих градиентов фильтрационного потока

II – зона безопасных градиентов

Вывод: точки с координатами (С_u15=13,21; i=0.57), (С_u15=13,21; i=1.74), (С_u15=13,21; i=1.31) лежат в области разрушающих градиентов фильтрационного потока. Значит возможен суффозионный вынос при R_нач=4,38м в совершенной траншее, R_нач=2,53м в несовершенной траншее (вариант А,Б), а также при R_табл=10м в совершенной траншее., последствием которого могут быть обрушение стенок траншеи, проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев – за счет вымывания тонких фракций грунта и его разуплотнения, изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншеи, пазух колодцев и дренажной сети – за счет вымывания тонких фракций, что может к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы.