III. Гидрогеологические условия
1. Анализ колонок буровых скважин, геолого-литологического разреза и карты изогипс
1.Устанавливаем для разреза в целом:
1.1. Количество водоносных слоёв:2;
1.2. Тип по условиям залегания: первый слой – грунтовая вода; второй слой – межпластовая вода.
1.3. Наименование слоёв:
Первый слой – водовмещающий (фильтрующий) слой. Это грунтовая безнапорная вода, пролегающая через толщу породы озёрно-морского происхождения. (mlIV)
Второй слой – водоупорный слой. Межпластовая напорная (артезианская) вода, так как ее напор на контакте с верхним водоупором (слой № 5-суглинок с гравием, твердый) больше нуля.
1.4. Глубина залегания первого водоносного слоя – от 1 метра до 0, 6 метра. Мощность (величина, измеряемая от уровня воды до подошвы слоя)- от 3,3 до 3,6.
Глубина залегания второго водоносного слоя – от 9 метров до 2,3 метра. Величина напора Низб =6.
2. По карте изогипс устанавливаем:
2.1. Направление потока и его характер: поток радиальный (сходящийся), т.к. вода сходится к одной области.
2.2. Определение гидравлического градиента:
для 12 и 13 скважин:
=49,8-48,5=1,3м, тогдадля 11 и 13 скважин:
=48,5-46,4=2,1м, тогдаОпределение скорости грунтового потока кажущейся: V=ki
Для 12 и 13 скважин :V=ki=0,2*0,02=0,004 м/сут
k=0,1-0,3, примем k =0,2
для 11 и 13 скважин: V=ki=0,2*0,03= 0,006 м/сут
Определение скорости грунтового потока действительной: Vд=V/n
Для 12 и 13 скважин :Vд=V/n=0,004/0,35=0,011 м/сут
n=0,35 д.ед. для пылеватых песков
для 11 и 13 скважин: Vд=V/n=0,006/0,35=0,017 м/сут
2.3. Участки возможного подтопления: высокий уровень грунтовых вод является помехой при строительстве - он может вызвать большие притоки в строительные котлованы, привести к размоканию и потере связности грунтов, так на разрезе видно, что возможно подтопление котлована в скважине № 13, также котлованов, которые будут разработаны и у скважин № 11 и 12, так как глубина залегания водоносного слоя не превышает 1 метра.
Напорная вода (13 скважина) под водоупорным дном котлована может вызвать его прорыв и внезапное затопление.
2. Химический состав подземных вод. Оценка качества воды по отношению к бетону.
2.1. Расчетные данные
№ скв | Са | Mg | K+Na | SO | Cl | HCO | CO | pH |
13 | 68 | 34 | 14 | 22 | 17 | 415 | 57 | 6,7 |
Выражение результатов анализа в различных формах
Ионы | Содержание мг/л | Эквивалентное содержание | Эквивалентная масса | |
мг*экв | (%-экв) | |||
КатионыNa Mg Ca | 14 34 68 | 0,6 2,83 3,4 | 12,1 29,3 58,6 | 23,0 12,0 20,0 |
Сумма катионов | 116 | 6,83 | 100% | - |
АнионыCl SO HCO | 17 22 415 | 0,49 0,46 6,8 | 3,8 4,8 91,4 | 35,0 48,0 61,0 |
Сумма анионов | 454 | 3,15 | 100% | 144 |
Общая сумма | 570 | 9,98 |
Составляем химическую формулу воды в виде псевдодроби:
Вода бикарбонатно-кальциево-магниево-натриевая, пресная (содержание минеральных веществ меньше 1 г/л), неагрессивная среда по отношению к бетону в соответствие со СНиП 2.03.11-85.
2.2. Категория сложности участка по гидрогеологическим факторам:
В соответствие со СН 1-195-97 «Категории сложности инженерно – геологических условий» подбираем: в данном случае IIкатегория сложности, так как имеется два выдержанных горизонта подземных вод, местами с неоднородным химическим составом, один из которых обладает напором и содержащих загрязнение.
IV. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении.
а) Выемка – траншея;
тип траншеи – совершенная, плоская l/b>10; характер потока – плоский.
1. Расчетные данные: траншея совершенная, в скважине № 11.
длина l=150 м.;
водопонижение S=1 м.;
глубина h=4 м.
2.Расчеты притока воды в безнапорном горизонте для траншеи:
k=2 м/сут.
Из схемы траншеи:
м; м; м;б) Выемка – котлован;
тип котлована – несовершенный, короткий: отношение сторон l/b<10; характер потока – радиальный.
1. Расчетные данные: котлован несовершенный, в скважине № 13.
длина L=30 м.;
ширина В=30 м;
глубина H=2,5 м.
2.Расчеты притока воды в безнапорном горизонте для котлована:
k=2 м/сут.
м =1,5 м =1,95-1,5=0,45 м;из схемы котлована: S=1,5 м
Рассчитаем приведенный радиус «большого колодца»:
м;радиус влияния «большого колодца»:
м. м;Мощность активного слоя для котлована: Н=4/3P,
где Р=3,5 -мощность водоносного слоя для 13 скважины, тогда
Н=4/3*3,5=4,7
Возможность поступления воды в осушаемый котлован (траншею) из поверхностного водоема: в процессе откачки возможна фильтрация воды из поверхностного водоема в котлован (траншею), так как водоём находится в пределах депрессионной воронки, его называют радиус влияния дрены и в песках он составляет порядка 300 м , а уровень воды в нем выше отметки дна котлована.
V. Прогноз процессов в грунтовой толще, связанных с понижением уровня грунтовых вод.
1. Механическая суффозия в откосах выемки
1. Гидравлический градиент iпри водопонижении в котловане и траншее:
i=
=3,4/0,33*20=0,52 мS=H=49,8-46,4=3,4 м
R=
=20 м2. Степень неоднородности грунта
=9,25 (раздел 2.2 пункт 2)3. График прогноза суффозионного выноса (см. ниже)
4. В соответствие с графиком прогноза суффозионного выноса делаем вывод, что точка попадает в область безопасных градиентов
5. В общем случае, грунты при деформировании обладают как упругими, так и остаточными свойствами. Физические причины упругих деформаций: упругость минеральных частиц грунта; упругость воды; упругость замкнутых пузырьков воздуха. Физические причины остаточных деформаций: уплотнение грунта; сдвиги частиц грунта; разрушение частиц в точках контакта.
Для ограничения абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т.п.) необходим расчет оснований по деформациям. Это необходимо для проверки прочности и трещиностойкости фундаментов и надфундаментных конструкций с учетом усилий, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.
2. Фильтрационный выпор в дне выемки.
Величина градиента при водопонижении не достигает значения
, следовательно, возможность фильтрационного выпора отсутствует.