Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз развития неблагоприятных процессов при водопонижении

 

Категории сложности инженерно-геологических  условий:

 

1. Геологические факторы в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой:  не более четырех различных по литологии слоев; значительная степень неоднородности по показателям свойств грунтов, изменяющихся в плане или по глубине.

 

1. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

 

По геолого-литологическому  разрезу видно, что имеется два водоносных слоя.

 

Первый водоносный слой представлен  озерно-морскими отложениями ml IV - супесью пылеватой, пластичной, с растительными остатками, торфом и насыпным слоем. Средняя мощность слоя составляет 3м. Водоупорным слоем является слой озерно-ледниковых отложений  lg III – суглинок слоистый, мягкопластичный.

 

Второй водоносный слой представлен ледниковыми отложениями g III – песок гравелистый, средней плотности и озерно-морских отложений  g III –супесь с гравием, пластичная. Величина напора . Водоупорным слоем является слой ледниковых отложений  g III - суглинок с гравием, полутвердый и супесь с гравием, пластичная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Карта гидроизогипс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид грунтового потока – плоский.

 

Величина гидравлического  градиента:

, где  - перепад отметок в соседних точках (м);

- расстояние между этими точками.

,

.

Скорость грунтового потока:

• кажущаяся:   ,

.

• действительная:   ,

где - пористость водовмещающих пород в д. ед.

,

.

 

 

 

Химический состав подземных вод

 

Данные химического  анализа грунтовых вод

Таблица 7

 

Номер скважины	Ca	Mg	Na	SO4	Cl	HCO3	CO2св	pH
	мг/л
24	36	32	30	22	6	305	90	7,1
Экв. масса	20	12	23	48	35	61	-	-

Выражение результатов  анализа в различных формах

Таблица 8

 

Ионы	Содержание, мг/л	Эквивалентное содержание		Эквивалентная масса
		мгּэкв	(%-экв)
Na2+ Катионы       Mg2+ Ca2+	30 32 36	1,3 2,67 1,8	22,5 46,3 31,2	23,0 12,0 20,0
Сумма катионов	98	5,77	100%	-
Cl- Анионы      SO42- HCO3-	6 22 305	0,17 0,46 5	3 8,2 88,8	35,0 48,0 61,0
Сумма анионов	333	5,63	100%	-
ОБЩАЯ СУММА	431	11,4	-	-

 

Результаты  химического анализа грунтовых  вод

 

Химическая формула воды в виде псевдодроби:

.

          Вода  является гидрокарбонатномагниевая.

Оценка минерализации воды: содержание минеральных веществ менее 1г/л – вода пресная.

Оценка качества воды по отношению к бетону

 

Предварительная оценка агрессивности  подземной воды к бетону производится по таблице 9, где приведены значения показателей, при которых вода является неагрессивной средой:

Таблица 9

 

Показатель  агрессивности среды (воды)	Для сильно- и среднефильтрующих грунтов k 0,1м/сут
Бикарбонатная щелочность HCO3-, мг/л	85,4
Водородный  показатель pH	6,5
Содержание  магнезиальных солей в пересчете  на ионы Mg2+, мг/л	1000
Содержание  едких щелочей в пересчете  на ионы K+ и Na+, г/л	50 (для напорных сооружений)
Содержание  сульфатов в пересчете на ионы SO42-, мг/л	250

 

В соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» вода по всем параметрам является неагрессивной по отношению к бетону.

 

 

Категории сложности инженерно-геологических  условий:

 

2. Гидрогеологические факторы в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой - Два  и более выдержанных горизонтов подземных вод, местами с неоднородным химическим составом и обладающих напором и содержащих загрязнение. Средней сложности;

 

1. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬНОМ ВОДОПОНИЖЕНИИ

 

Строительное водопонижение применяется  для снижения уровня грунтовых вод и величины избыточного напора межпластовых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы водопритока к  выемкам (рис. 6):

а – котлован, совершенный;

б – траншея, несовершенны

 

1. Тип выемки:

котлован – совершенный, дно врезается в водоупор;

траншея – несовершенная, дно не доходит до водоупора.

Характер потока, формирующегося в процессе водопонижения вокруг выемки: соотношение сторон (l – длина выемки, b – ширина выемки):

• котлован -   < 10 (короткий котлован) – радиальный поток;
• траншея - > 10 – плоский поток.

 

 

 

 

2. Расчетная схема притоков воды в безнапорном горизонте:

котлован - , где:

 

Q - приток воды (дебит), м³/сут;

k - коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут;

h ₁ - мощность при статическом уровне (до водопонижения), м;

h ₂ - мощность при динамическом уровне (после водопонижения), м;

R_k - радиус влияния котлована;

r₀ - приведенный радиус котлована, м, равный , где А - площадь котлована;

траншея - , где:

h_kw - высота столба воды в выемке, м;

R - радиус влияния водопонижения, м;

l – длина выемки.

 

3. Величина водопонижения задается в зависимости от решаемых задач:
• дно котлована должно быть сухим - в совершенном котловане откачивается весь столб воды: ;
• для дренажной несовершенной траншеи: .

 

4. Приведенный радиус «большого колодца»:

.

Радиус влияния «большого колодца»:

.

 

5. Радиус влияния водопонижения: R=20м

 

Значения радиусов влияния водопонижения  заниженные.

Для котлована  .

 

 

6. Величина водопритока:

котлован - ,

траншея - .

 

 

 

• ПРОГНОЗ ПРОЦЕССОВ В ГРУНТОВОЙ ТОЛЩЕ, СВЯЗАННЫХ

С ПОНИЖЕНИЕМ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ  ВОД

 

Водопонизительные работы изменяют скорость движения и направление потока грунтовых вод. Открытый водоотлив из котлованов и траншей может сопровождаться выносом частиц грунта из стенок за счет нисходящего потока - механическая суффозия. В несовершенных выемках под их дном возникает восходящий поток, который разрыхляет («разжижает») грунт — фильтрационный выпор. Глубинное водопонижение с помощью иглофильтров уплотняет грунт вокруг котлована и под его дном, вызывая оседание поверхности.

 

1. Механическая суффозия в откосах выемки.

 

Наиболее полно возможность развития суффозии можно определить по графику В. С. Истоминой

 

 

Величина гидравлического градиента  при водопонижении в котловане:

,

где:  - разность напоров (отметок) водоносного слоя, м;

- путь фильтрации, равный радиусу влияния, м;

 - коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану.

 

, .

 

Точка попадает во вторую область графика – область безопасных градиентов. Суффозионный вынос не возможен.

 

2. Фильтрационный выпор в дне выемки.

 

Невозможен, т.к котлован совершенный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Оседание поверхности земли.

 

Схема оседания поверхности земли при водопонижении

 

A – зона аэрации до водопонижения,

B - зона полного водопонижения,

C – зона «осушенного» грунта

 

 

Предварительный расчет осадки территории:

,

где:  ; - удельный вес грунта, кН/м³; - удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод, кН/м³; ; - удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³; - удельный вес воды, кН/м³; - пористость, д. ед.; - величина водопонижения, м; - модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки, МПа.

 

,

,

.

 

 

 

 

 

 

 

 

• ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НАПОРНЫХ ВОД НА ДНО КОТЛОВАНОВ И ТРАНШЕЙ

 

 

Схема воздействия напорных вод  на дно котлована

 

 

,

,

где:  - высота столба воды, м;

- мощность водоупора, м;

- удельный вес грунта, кН/м³.

 

- прорыв напорных вод в котлован, следовательно необходимо применить глубинное водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Участок 4 представляет собой наклонную местность.

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

1. количество водоносных горизонтов – 2;
2. по условиям залегания присутствуют грунтовые и межпластовые воды;
3. водовмещающие слои: пески гравелистые, супеси, торф и насыпной слой;
4. водоупорные слои: суглинки;
5. Величина напорного Н_изб для напорного водоносного горизонта равна 7,3м.

 

Внешних источников питания грунтовые  воды не имеют. По данным химического  анализа вода пресная.  По отношению к бетону - является неагрессивной средой.

Категория сложности участка по:

 

             -геологическим факторам                 - средней сложности

             -геоморфологическим условиям      - средней сложности

             -гидрогеологическим факторам       - средней сложности

 

У скважины № 24 имеется напорный водоносный горизонт, дно котлована неустойчиво к воздействию напорных вод.

Можно сделать вывод, что данный участок пригоден для строительства зданий, сооружений и прокладки инженерных сетей.