Оценка гидрогеологических условий площадки строительства. Состав пояснительной записки

1.

ОЦЕНКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

2.

СОСТАВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
• Оглавление
• Введение
• Геологические условия
• Гидрогеологические условия
• Категория сложности инженерно-геологических условий
• Гидрогеологические расчеты при строительном
водопонижении
• Прогноз процессов, связанных с понижением уровня
грунтовых вод
• Заключение
• Список использованных источников.

3.

2. Введение.
Общие сведения о роли подземных вод в процессе строительства и
эксплуатации зданий (сооружений). Цель.
3. Геологические условия.
3.1. Рельеф.
Указать колебания высот на заданном участке, тип рельефа, формы рельефа
(овраги, холмы, долины ручьев и рек). Посчитать общий уклон поверхности в
градусах.
3.2. Литологические колонки скважин.
Записать геологические колонки заданных скважин в таблицу (Приложение Б).
Определить наименование неназванного слоя по ГОСТ 25100-2011 (Приложение
В табл. В3).
3.3. Анализ гранулометрического состава грунта неназванного слоя.
- Привести таблицу результатов гранулометрического анализа для
неназванного слоя.
- Построить график гранулометрического состава
- Рассчитать характерные диаметры d10 и d60
- Степень неоднородности Cu
- Написать наименование грунта неназванного слоя и дополнительно указать:
крупность (табл Д1), плотность сложения (табл Д2), однородность Cu.

4.

Определить наименование неназванного слоя по ГОСТ 25100-2011
(Приложение В табл. В3)
№
кважины
3
4
7
9
12
13
15
18
20
24
26
28
33
34
36
40
42
45
47
51
53
56
59
60
67
68
69
71
73
78
Галька
Гравий
>100
-
10-2
3
1
3
5
15
5
5
8
3
1
8
2
12
2
1
11
2
5
Песчаные
2-0,5
3
11
12
17
12
15
2
3
7
26
21
7
20
6
11
11
10
13
22
21
33
5
4
5
48
6
42
30
29
30
Таблица Д1
Наименование
(разновидность)
несвязного грунта по
крупности
определяют по
первому
удовлетворяющему
признаку (размер
частиц и их
содержание в
грунте), начиная с
Пылеватые
Глинистые
<0,002
0,5-0,25
0,25-0,1
0,1-0,05
0,05-0,01
0,01-0,002
5
7
58
12
13
2
18
20
31
10
8
2
25
42
11
8
2
10
11
36
15
9
2
21
40
12
8
3
1
22
39
13
7
4
16
57
17
5
2
8
23
39
15
10
2
25
45
13
8
2
31
13
12
10
4
1
Размер 27Разновидность
22
15
10
крупнообломочных
грунтов и Содержание, %
18
38
8
6
6 частиц d, песков
по массе
26
11
16
14
12частиц, мм 1
17
19
24
21
6
2
12
27
25
15
8
2
К рупнообломочные:
15
26
23
13
4
11
31
27
18
3
- валунный (при преобладании неокатанных
> 200
> 50
27
36
13
7
3
1
частиц - глыбовый)
34
20
11
9
4
34
18
11
8
5
- галечниковый
(при неокатанных
гранях
> 10
> 50
39
17
7
3
щебенистый)
17
38
30
4
5
1
6
22
32
18
16
2
- гравийный30(при неокатанных
гранях
>2
> 50
19
18
16 11
1
20
10
9
3
2
дресвяный)
20
50
9
6
5
2
14Пески:
12
10
7
3
37
21
6
4
36- гравелистый
15
10
5
3
1
>2
> 25
22
12
8
5
6
1
- крупный
> 0,50
> 50
- средней крупности
> 0,25
> 50
- мелкий
> 0,10
≥ 75
- пылеватый
> 0,10
< 75

5.

Построение кривой гранулометрического состава.
Для построения графика кривой по горизонтальной оси откладывают
десятичные логарифмы граничных размеров фракций, используемых при
лабораторном анализе гранулометрического состава грунтов.
Вертикальная ось представляет собой равномерную шкалу, на которой
отмечают числа от 0 до 100 % (через 10 %).
1. На основе результатов гранулометрического анализа конкретного грунта из
табл. В.3 Приложения В составляют вспомогательную таблицу,
последовательно суммируя содержание фракций в процентах, начиная с
наиболее мелкой.
Результаты гранулометрического анализа (дано в задании)
Диаметры
частиц, мм
Содержание
фракций, %
10-5
5-2
2-1
1-0,5
5
7
4
3
0,50,25
11
0,250,1
20
0,10,05
25
0,050,01
15
0,010,002
6
<0,002
4
Таблица Г.2
Пример вспомогательной таблицы (составляется студентом)
Диаметры
частиц, мм
Содержание
по массе, %
<10
<5
<2
<1
<0,5
<0,25
<0,1
<0,05
<0,01
<0,002
100
95
88
84
81
70
50
25
10
4

6.

Построить шкалу в полулогарифмическом масштабе для нанесения кривой
гранулометрического состава.
Рекомендации по построению см. в приложении Г.
По данным вспомогательной таблицы на график наносят соответствующие
точки, которые соединяют плавной линией.

7.

Определяют значения d10 и d60.
Из точек на вертикальной оси, соответствующих 10 % и 60 %,
проводят горизонтальные линии до пересечения с кривой; из
точек пересечения опускают перпендикуляры на
горизонтальную ось; полученные на ней точки покажут
соответственно значения d10 и d60 .
Определение степени неоднородности гранулометрического
состава производят по формуле Cu= d60 /d10.
Крупнообломочные грунты и пески считаются неоднородными
при Cu > 3.
При Cu > 10 грунты следует считать потенциально
суффозионно-неустойчивыми.

8.

3.4. Построение инженерно-геологического разреза.
- Построить разрез, проходящий через 3 заданные скважины
(приложение Е)
- Выделить на инженерно-геологическом разрезе инженерногеологические элементы ИГЭ (приложение Ж)
- Нанести контур заданного котлована и траншею
- Указать слабые ИГЭ (модуль деформации меньше 5 Мпа
- Указать глубину залегания коренных пород (при наличии) и
характеристики их кровли.

9.

Построение иг разреза
- На план заданного участка наносят линию разреза, соединяющую заданные
скважины. По этой линии вычерчивается топографический профиль.
Отметки рельефа определяют по отметкам устьев скважин и горизонталям,
пересекаемым линией разреза.
- вертикальный и горизонтальный масштабы рекомендуется принять
соответственно 1:100 и 1:1000
- На подготовленном чертеже над таблицей-сеткой осевыми линиями
показывают стволы скважин; забой скважины (отметка «подошвы»
последнего слоя) подчеркивают короткой горизонтальной линией (рис. Е.1).

10.

- На осевые линии скважин наносят отметки подошв всех слоев, используя
данные Приложения Б.
- Производят увязку выделенных в скважинах слоев. После проведения
границ выделенные слои заштриховываются полностью.

11.

На полученный разрез наносят отметки уровней подземных вод
(Приложение Б).
Над боковиком таблицы-сетки следует указать горизонтальный и
вертикальный масштабы.
В таблице-сетке под разрезом указывают номера скважин, отметки их
устьев и расстояния между осями. Условные обозначения на разрезе
должны соответствовать ГОСТ 21.302-2013.
Полученный разрез содержит информацию о геологических и гидрогеологических
условиях, однако является предварительным. Окончательный инженерногеологический разрез оформляется после определения инженерно-геологических
элементов (см. Приложение Ж).

12.

ВЫДЕЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
За инженерно-геологический элемент (ИГЭ) принимают некоторый
объем грунта одного и того же номенклатурного вида однородного по
свойствам и состоянию при условии, что значения характеристик грунта
изменяются в пределах элемента случайно (незакономерно), либо этой
закономерностью можно пренебречь.
При выделении ИГЭ возможны три варианта:
1) каждый из выделенных на разрезе слоев представляет собой инженерногеологический элемент (т.е. количество слоев и ИГЭ совпадают);
2) в пределах одного слоя могут быть выделены два или более инженерногеологических элемента (т.е. количество слоев меньше количества ИГЭ);
3) слои разные по генезису, но одинаковые по составу и близкие по
свойствам могут быть объединены в один ИГЭ (т.е. количество слоев
больше количества ИГЭ).

13.

На разрезе, построенном в соответствии с рекомендациями
приложения Е, выделены слои по происхождению (генезису),
возрасту, составу (номенклатурному виду) грунтов.
Свойства грунтов и их состояние при этом не учитывали. Однако
более детальные исследования (в том числе, например,
испытания грунтов в лаборатории) могут показать, что свойства
грунтов различаются в пределах выделенного слоя, и тогда эти
различия фиксируют, выделяя инженерно-геологические
элементы.
Т.о. окончательное выделение ИГЭ проводят согласно п.5.2-5.5
ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки
данных.

14.

В курсовой работе основанием для выделения ИГЭ условно служат только
следующие показатели свойств и состояния грунта:
- для песчаных грунтов – гранулометрический состав и плотность
сложения, характеризуемая коэффициентом пористости;
- для глинистых грунтов – число пластичности, показатель текучести,
коэффициент пористости и влажность.
На инженерно-геологическом разрезе, вблизи оси каждой скважины, с
помощью условных обозначений указывают сведения о составе и состоянии
грунта.
Для песков отмечают:
• их вид (крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый и т.п.),
проставляя в кружке соответствующие знаки («К», «С», «М», «П») в
соответствии с требованиями ГОСТ 21.302-2013;
• состояние по плотности сложения (плотный, средней плотности,
рыхлый), проставляя соответственно значения коэффициента пористости
(в соответствии с табл. В.1 Приложения В и табл. Д.2 Приложения Д).
Для глинистых грунтов подобным образом проставляют значения показателя
текучести.

15.

16.

4. Гидрогеологические условия площадки строительства
- Указать количество водоносных горизонтов
- Тип подземных вод по условиям залегания
- Наименование водовмещающих и водоупорных работ
- Глубину залегания и мощность каждого водоносного горизонта
- Величину напора над кровлей напорных водоносных горизонтов –
Разность отметок появления воды и установившегося уровня по приложению Б.
Если разность отметок 0,2 и менее м – водоносный горизонт безнапорный,
более 0,2 м – напорный.
- Построение карты гидроизогипс грунтовых вод (Приложение И).
- Указать направление потока грунтовых вод
- Рассчитать величину гидравлического градиента I, кажущуюся V и
действительную Vд.
- Анализ агрессивности грунтовых вод (привести данные хим анализа
грунтовых вод из табл В5; указать наличие/отсутствие агрессивности вод к
бетону по каждому из показателей табл.К1). Детальную оценку агрессивности
подземных вод проводят в соответствии с требованиями СП 28.13330.2012.
На карту гидроизогипс нанести контуры котлована и траншеи в масштабе!!!

17.

Построение карты гидроизогипс
• На заданную карту фактического материала точками наносят все (не только
те, по которым строится разрез) имеющиеся скважины с указанием номера и
отметки установившегося уровня грунтовых вод в них.
• Выбирают сечение гидроизогипс. На заданных участках рекомендуется
сечение 0,2 м, 0,5м, 1,0м.
• Отмеченные на карте точки с одинаковыми отметками уровня воды,
соответствующими отметкам гидроизогипс, соединяют плавными линиями
синего цвета– гидроизогипсами. В разрыве гидроизогипсы проставляют
соответствующую отметку.

18.

По карте определяют:
- точное направление потока (вода движется от высоких отметок к низким)
– стрелками перпендикулярно каждой гидроизогипсе;
- вид грунтового потока, вода движется примерно в одном направлении –
плоский поток; вода сходится к одной области (либо расходится) –
радиальный поток.
- максимальную в пределах карты величину гидравлического градиента
i = ΔН / l,
где ΔН - максимальный перепад отметок установившегося уровня грунтовой
воды в соседних точках (скважинах) на карте, м;
l - расстояние между этими точками (скважинами);
- максимальные в пределах карты скорости грунтового потока, кажущуюся
V и действительную VД .
V=k•i
VД=V / n ,
где n – пористость водовмещающих пород в д.ед. (табл. В.1 Приложения В).
k - коэффициент фильтрации, м/с; в курсовой работе можно принимать по
табл. В.6 в зависимости от степени неоднородности грунта СU: для СU < 3 –
меньшее значение диапазона, для СU > 15 – большее значение диапазона, в
остальных случаях – по интерполяции с точностью 5 м/сут;
- связь грунтового потока с поверхностными водами реки, озера, пруда и т.п.
(река дренирует водоносный горизонт или питает его.

19.

5. Определение категории сложности участка по
гидрогеологическим факторам
В этот раздел "Пояснительной записки" включают таблицу по форме табл. Л.2
Приложения Л. В таблицу включают группы факторов, указанных в
Приложении Л, а также результаты сопоставления условий на заданном
участке с условиями в табл. Л.1 Приложения Л.
Вывод о категории сложности инженерно-геологических условий
устанавливают для всего заданного участка для каждой из групп факторов и
совокупности всех факторов, приведенных в Приложении Л.
Категорию сложности устанавливают по СП 47.13330.2012. Свод правил.
Инженерные изыскания для строительства.

20.

21.

22.

6. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении
Под строительным водопонижением понимают снижение уровня грунтовых
вод и величины избыточного напора межпластовых вод с целью защиты
подземных сооружений, котлованов и траншей от подземных вод в период
строительства и (или) эксплуатации.
1. Исходные данные о строительном котловане (указать параметры
котлована. Проверить – контуры котлована должны быть нанесены на
инженерно-геологический разрез и карту гидроизогибс)
2. Представить схему котлована в условиях построенного разреза
3. На схеме следует указать в соответствии со своим заданием:
• абсолютные отметки природной поверхности земли NL;
• абсолютные отметки поверхности водоносного горизонта (т.е. уровня
грунтовых вод) WL;
• абсолютные отметки поверхности водоупорного слоя BL;
• абсолютную отметку дна котлована dL;
• величину водопонижения S (для несовершенного котлована – воду понижают
до его дна; для совершенного – до водоупора; для траншеи – разность
отметок двух точек. Первая точка – точка пересечения вертикальной оси с
уровнем грунтовых вод, вторая –пересечение верт.оси траншеи с
поверхностью столба воды в ней);

23.

Схема водопритока к совершенной
выемке – котловану
Схема водопритока к
несовершенной выемке - котловану

24.

4. Установить тип строительного котлована и траншеи
несовершенный тип – если дно котлована выше кровли
водоупора; совершенный тип - если дно котлована на уровне
кровли водоупора или внедряется в водоупор.
5. Определить характер потока (притока воды к выработке в
случае водопонижения);
плоский поток характерен для протяженных выработок типа
траншеи; радиальный – для выработок типа котлована,
размеры которых в плане одного порядка.

25.

Расчет водопритока в строительный котлован
khS
Q
где k - коэффициент фильтрации, м/с; в курсовой работе можно
принимать по табл. В.6 в зависимости от степени неоднородности
грунта СU: для СU < 3 – меньшее значение диапазона, для СU > 15 –
большее значение диапазона, в остальных случаях – по интерполяции
с точностью 5 м/сут;
Ф - функция понижения от действия водопонизительной системы;
h - средняя высота потока:
h = (2H - S)/2,
где H - мощность слоя грунтовых
вод в водоносном слое до
водопонижения, м.
К должен совпадать с К при
расчете кажущейся V и
действительной VД .

26.

Грунт (порода)
Коэффициент
фильтрации, k,
м/сут
Пески гравелистые
Пески крупные
Пески средней крупности
Пески мелкие
То же, глинистые
Пески пылеватые
То же, глинистые
Супеси легкие
Супеси тяжелые
Торф слаборазложившийся
Торф
сильноразложившийся
50-100
15-75
5-15
2-5
1-5
1-3
0,5-1
0,1-0,8
0,01-0,1
0,5-1,0
0,01-0,15
Радиус
Высота
депрессии, капиллярного
r d, м
поднятия, hk,м
120-150
100-120
70-80
50-60
30-40
20-40
15-30
10-20
5-10
-
0,13
0,15-0,35
0,35-1,1
0,4-1,2
0,4-1,5
0,4-1,5
0,8-1,5
0,9-2,0

27.

где y - мощность водоносного слоя под дном котлована (для
совершенного котлована y = 0), м;
h – средняя высота потока,
r - приведенный радиус котлована, м:
r =(l•b/π)1/2
rd - радиус депрессии, м;
rd = R+r Исправить формулу!!!
R – радиус влияния водопонижения (принимется по таблице В6)
Гидрогеологические расчеты провести для котлована и траншеи!!!

28.

Расчет притока в траншею
khS
Q
Ф=R/2L, где L – длина траншеи,м; R –радиус влияния водопонижения, м
Для совершенной траншеи:
h=(2H-S)/2, где H – мощность слоя грунтовых вод в водоносном слое до
водопонижения, м
Для несовершенной траншеи:
h=(2,6(WL-DL)-S)/2,
Где WL- отметка уровня грунтовых вод до понижения, DL – отметка дна
траншеи, м.
K, rd, R – определяется по таблице В.6.

29.

ПРОГНОЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОДОПОНИЖЕНИЯ.
Прогноз суффозионного выноса.
Предварительную оценку опасности возникновения суффозии дают по
величине степени неоднородности Cu , определяемую по суммарной
кривой гранулометрического состава.
Возможность развития суффозии можно определить по графику В.С.
Истоминой (рисунок). Помимо степени неоднородности Cu график
включает величину i, определяемую выражением
i = S /(0,33R),
где S – глубина откачки, т.е. разность напоров (отметок уровня грунтовых
вод до понижения и дна котлована), м;
R = rd – путь фильтрации, равный радиусу депрессии, м;
0,33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации
областью, прилегающей к котловану.
I – область разрушающих градиентов
фильтрационного потока;
II – область безопасных
(неразрушающих) градиентов
Прогноз произвести для траншеи и котлована!!!

30.

ПРОГНОЗ ОСЕДАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ ПРИ СНИЖЕНИИ УРОВНЯ
ГРУНТОВЫХ ВОД
Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле
где Δγ = - sb, – удельный вес грунта в пределах которого произошло снижение
уровня , кН/м3;
= gρ
ρ - плотность грунта, кг/м3, принимается по табл. В.1 Приложения В;
g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;
sb – удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод, кН/м3:
sb=( s - w)(1 - n),
s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3:
s = g S
S - плотность твердых частиц грунта, кг/м3 , принимается по табл. В.1 Приложения В;
w – удельный вес воды, w = 10 кН/м3;
n – пористость, д.ед.;
S – величина водопонижения, м;
Е – модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки, кПа (кН/м2),
принимается по табл. В.1 Приложения В; 103 - коэффициент, переводящий единицы
МПа в кПа.

31.

ПРОГНОЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАПОРНЫХ ВОД НА ДНО
СОВЕРШЕННОГО КОТЛОВАНА
В случае, если на площадке строительства выявлен напорный водоносный
горизонт, необходимо проверить устойчивость грунтов в основании
совершенного котлована. Возможны три варианта:
pизб < pгр – дно выработки устойчиво;
pизб = pгр – подъем дна котлована за счет разуплотнения
грунта в его основании;
pизб pгр – прорыв напорных вод в котлован.
ризб = w Hw,
ргр = hгр, где
w – удельный вес воды, w = 9,8кН/м3
Hw-избыточный напор, определяемый как разность отметок установившегося
уровня напорных вод и подошвы водоупора под дном котлована, м
hгр- мощность водоупорного слоя под дном котлована, м
- удельный вес слоя водоупорного грунта мощностью hгр пол дном
совершенного котлована, кН/м3.

32.

Выводы написать исходя из названия работы!!!