3. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении

Тип выемки : для котлована – совершенный

для траншеи - несовершенный

Схема водопритока к совершенному котловану

Характер потока для: траншеи 150/1>10 - плоский

котлована 40/40<10 - радиальный

Величина водопритока для котлована:

Q=1,37 k ((H₁² –H₂² )/lg R_k/rₒ)=1,37·1 · (1,8² /lg 27,4/22,57)=22,87 м³/сут

где k коэффициент фильтрации грунта для водоносного слоя, м/сут. (k=1 м/сут.)

H₁ - мощность при статическом уровне (до водопонижения), м. (H₁ =S=1,8 м)

S – величина водопонижения, м.

H₂- мощность при динамическом уровне (после водопонижения), м. (H₂ =0)

R - радиус влияния водопонижения, м.

R=2S · H₁· k=2 1,8 1,8=4,83 м

rₒ - приведенный радиус котлована, м.

rₒ= A/п= 40 40/3,14=22,57 м

где А – площадь котлована, м².

R_k - радиус влияния котлована, м.

R_k=R+rₒ=4,83+22,57=27,4 м

Схема водопритока к несовершенной траншее

Величина водопритока для траншеи:

Q= k l ((H₀₁² –H₀₂² )/R)=150 1 ((1,69² -1,04²)/1,69)=157,5 м³/сут

где k коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут. (k=1 м/сут.)

H₀₁ - мощность при статическом уровне (до водопонижения), м. (H₀₁ =1,3·h_wk=1,69 м)

h_wk – высота столба воды в выемке, м. (1,3 м)

H₀₂- мощность при динамическом уровне (после водопонижения), м. (H₂ = H₀₁ – S=1,69-0,65=1,04)

S – величина водопонижения, м. (S=0,5·h_wk =0,5·1,3=0,65)

R - радиус влияния водопонижения, м.

R=2S · H₀₁· k=2 · 0,65·1,69=1,69 м

Мощность «активной зоны» H₀₁=1,69 м.

В данном случае возможность поступления воды в осушаемую траншею из поверхностного водоема отсутствует вследствие отсутствия самого водоема.

4.Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод.

1.Механическая суффозия в откосах выемки:

а) Определим величину гидравлического градиента i при водопонижении:

i=S/0,33R

где S=H – разность напоров водоносного слоя, м.

0,33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану.

R – путь фильтрации, равный радиусу влияния, м.

-в котловане i=1,8/0,33 27,4=0,19

-в траншее i=0,65/0,33 1,69=1,16

б) Степень неоднородности грунта С_и=3,4

Нанесем точки с соответствующими значениями С_и и i для котлована и траншеи на график оценки развития суффозии по В.С.Истоминой:

График для оценки развития суффозии (по В.И.Истоминой)

I – область разрушающих градиентов фильтрационного потока

II – область безопасных градиентов

Из графика следует, что данные котлована находятся в области безопасных градиентов, исключающих механическую суффозию.

Механическая суффозия возможна в траншее, так как ее данные лежат в области разрушающих градиентов фильтрационного потока.

2.Фильтрационный выпор

В связи с тем, что величина градиента в котловане i=0,19<1, то можно сделать вывод что в совершенном котловане фильтрационного выпора не будет.

Так как в траншее величина градиента i=1,16>1, то фильтрационный выпор будет.

3.Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод.

В связи с тем, что в траншее отношение радиуса влияния к мощности водоносного слоя меньше 3, то можно сделать вывод: на фоне общей деформации грунта осадка будет незначительной и равномерной, т.е. в данном случае ее можно не принимать во внимание.

Для котлована предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле:

S_гр=(∆γ·S_w²)/2E

где ∆γ=γ - γ_sb

γ_sb=(γ_s - γ_w)·(1-n)

γ – удельный вес грунта, кН/м³

γ_sb - удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод, кН/м³

γ_s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³

γ_w – удельный вес воды, кН/м³

Е – модуль общей деформации грунта, кПа

S_w - величина водопонижения

γ_sb=(26,5 - 10)·(1-0,35)=10,725 кН/м³

∆γ=18 – 10,725=7,275 кН/м³

S_гр=(7,275·1,8²)/2·9000=0,0013 м

4.Оценка воздействия напорных вод на дно котлована и траншеи

Схема воздействия напорных вод на дно котлована

Определим:

p_изб= γ_w ·H_w=10·4,2=42 кПа

p_гр= γ·h_гр=19,2·1,4=26,9 кПа

где γ_w – удельный вес воды, кН/м³ (10 кН/м³)

γ – удельный вес грунта, кН/м³(19,2 кН/м³)

так как p_изб>p_гр, то будет наблюдаться прорыв напорных вод в котлован.

Для уменьшения избыточного напора необходимо применить глубинное водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин для откачивания воды или выхода воды самоизливом.

Заключение

Участок № 8 представляет собой холмистую местность.

Проанализировав геолого-литологический разрез и состав выемок буровых скважин можно сделать след выводы:

1. количество водоносных горизонтов – 2

2. по условиям залегания присутствуют грунтовые и межпластовые воды

3. водовмещающие слои: пески и супесь с гравием

4. водоупорные слои: глина и суглинки с гравием

5. величина напора для напорного водоносного горизонта H_изб=4,6 м.

По геолого-литологическому разрезу можно выделить следующие инженерно-геологические элементы:

№ ИГЭ	Описание инженерно-геологического элемента	Модуль деформации Е, МПа	Показатель пористости е, д. ед.	Показатель текучести IL
1.	Песок пылеватый, плотный, водонасыщенный	11	0,53	-
2.	Песок пылеватый, средней плотности, водонасыщенный	11	0,7	-
3.	Глина ленточная, мягкопластичная	-	-	0,65
4.	Супесь с гравием, пластичная	10	0,6	0,5
5.	Суглинок с гравием, тугопластичный	25	0,45	0,35
6.	Супесь с гравием, твердая	12	0,6	<0

Категория сложности:

-по геологическим факторам – II (средней сложности)

-по гидрогеологическим факторам – II (средней сложности)

В процессе разработки котлована наблюдается прорыв напорных вод, для исключения чего необходимо провести глубинное водопонижение.

По совокупности всех перечисленных факторов определяем категорию сложности участка по инженерно-геологическим условиям как II (средней сложности).

Защитные мероприятия – глубинное водопонижение.

Список используемой литературы

1.Оценка гидрогеологических условий площадки строительства: Задания и методические указания для выполнения курсовой работы по курсу «Инженерная геология»/СПб. гос. архит.-строит. ун-т; Сост.: Н.И.Зеленкова, В.А.Челнокова. СПб., 2003. 56 с.

19