Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Курсовая работа оценка гидрогеологических условий площадки строительства

Выполнил:____________________

Группа _______________________

Проверил:_____________________

Санкт-Петербург

2013

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 1. Карта фактического материала, участок №3, 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
15 13,8	1	РIV	Торф	12,1	13,2 13,2
	2	m1IV	Супесь пылевая, с растительными остатками	10,1
	3	lgIII	Суглинок ленточный, текучий	7,0
	4	g III	Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	4,8
16 14,6	1	ml IV	Супесь пылевая, пластичная с растительными остатками	12,4	12,8 12,8
	2	lgIII	Суглинок ленточный, текучий	7,5
	3	gIII	Супесь с гравием, пластичная	6,1
	4	gIII	Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	4,6
17 17,0	1	mlIV	См.табл.2.	13,2	15,2 15,2 10,2 16,0
	2	P IV	Торф	12,2
	3	lg III	Суглинок ленточный, текучий	10,3
	4	g III	Супесь пылевая, с гнёздами песка, гравием, галькой, пластичная	8,1
	5	g III	Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	5,0

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
3	17	-	1	2	16	57	11	5		2	6

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

1.1. Из представленной карты практического материала делаем выводы. Участок представляет собой долину, имеющую небольшой уклон в северо-восточном направлении, в северо-восточной части имеется овраг. Абсолютные отметки поверхности на участке от 17,0 м (скв. 17) до 13,8 м (скв. 15). Колебание высот на участке 2,4м.

Уклон рассчитаем по линии, проведенной вдоль скважин 17-16-15:

I_17-16= (17,0 – 14,6) / 66 = 0,036

I_16-15= (14,6 – 13,8) / 52 = 0,015

1.2. Строим геолого-литологический разрез по линии, проведенной через скважины 2-4-6 (рис. 2). Исходные данные для построения разреза приведены в табл. 1.

Рисунок 2. Геолого-литологический разрез.

1.3. Для верхнего грунта скв. 4. Заданы следующие результаты гранулометрического состава (табл. 2.)

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
3	4	-	-	32	20	11	18	10		7	3

Т.к. частиц размером >0,25мм в грунте 51%, то этот грунт – песок средней крупности.

Далее строим график гранулометрического состава (рис.3). Для этого составляем вспомогательную таблицу полных остатков (табл. 3).

Таблица 3. Вспомогательная таблица полных остатков

Диаметры частиц, мм	<2	<0,5	<0,25	<0,1	<0,05	<0,01	<0,005
Сумма фракций, %	100	69	49	38	20	10	3

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

Рисунок 3. Суммарная кривая гранулометрического состава

Определим степень неоднородности гранулометрического состава по формуле:

С_u=d₆₀/d₁₀, (1)

С_u= 0,33/0,01 = 33

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0,01) = 45 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 пылеватый, средней плотности, с глубины 1м водонасыщенный, (mlQ_IV).

2. Песок средней крупности, водонасыщенный, (mlQ_IV).

3. Песок пылеватый, средней плотности, водонасыщенный, (mlQ_IV).

4. Суглинок ленточный, мягкопластичный, (lgQ_III)

5. Суглинок слоистый, полутвердый, (lgQ_III)

6. Супесь слоистая, пластичная, (lgQ_III)

7. Песок гравелистый, плотный, водонасыщенный, (gQ_III)

8. Суглинок с гравием, галькой, полутвердый, (gQ_III).

9. Суглинок с гравием, тугопластичный, (gQ_III)

10. Глина голубая, полутвердая €₁.

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. 2 (глубина залегания – 25,1м) к скв. 6 (глубина залегания –23,7м). 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.