Файл: Кафедра геотехники Оценка гидрогеологических условий площадки строительства Курсовая работа.docx

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования
Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет (СПБГАСУ)

Кафедра геотехники
Оценка гидрогеологических условий площадки строительства

Курсовая работа

Работу выполнил

Студент группы 2-СДПГСуст-2

Гасанов М.Г.

Проверила

Санкт-Петербург

Оглавление

1. Введение 3

2. Геологические условия 5

2.1 Характеристика рельефа заданного участка 6

2.2 Литологические разрезы (колонки) 7

2.3 Анализ гранулометрического состава грунта 9

2.4. Инженерно-геологический разрез 11

3. Гидрогеологические условия 15

3.1. Анализ разреза 15

3.2 Карта гидроизогипс 16

3.3 Анализ агрессивности грунтовых вод 17

4. Категория сложности инженерно-геологических условий 18

5. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении 19

5.1. Исходные данные о строительном котловане и траншее 19

5.2 Строительные выработки 19

5.3 Исходные данные для расчётов 20

5.4. Расчет водопритока в строительные выработки 21

6. Прогноз процессов, связанных с понижением уровня грунтовых вод 22

6.1. Механическая суффозия в откосах котлована 22

6.2. Оседание поверхности земли. 23

Заключение 26

Список использованных источников 27

1. Введение

Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название подземных вод. Науку о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах, связях с атмосферными и поверхностными водами называют гидрогеологией. Для строителей подземные воды в одних случаях служат источником водоснабжения, а в других выступают как фактор, затрудняющий строительство. Особенно сложным является производство земляных и горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, траншеи. Подземные воды ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород, могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам, вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк и др.) с образованием пустот и т. д. Инженерно-геологические изыскания приходятся на начальный этап строительства любого объекта, а значит, от достоверности полученных данных зависит успех всей последующей работы над проектом. Для целей проектирования и строительства понятие «гидрогеологические условия» можно определить

, как совокупность следующих характеристик водоносных горизонтов:

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. Грамотный анализ совокупности характеристик водоносных горизонтов позволяет избежать негативных последствий при изменении режима подземных вод, - затопления котлованов, коррозии подземных строительных конструкций, осадки фундамента и др. Целью данной курсовой работы является анализ геологических и гидрогеологических условий выделенного участка, по результатам которого необходимо определить категорию его сложности и возможные неблагоприятные воздействия при строительном освоении данной территории, а также предложить необходимые защитные мероприятия.

Номер зачетной книжки 19100091.

Номер заданного участка – 7.

Номера заданных скважин – 49, 51, 52.

2. Геологические условия

Карта фактического материала

Масштаб 1:2000

Рисунок 1. Карта фактического материала. Участок 7
Условные обозначения

Буровая скважина, абсолютная отметка устья скважины

Изогипса с абсолютной отметкой

2.1 Характеристика рельефа заданного участка

Участок имеет неровности микрорельефа, территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент пологоволнистой равнины в пределах абсолютных отметок от 18,1 до 20,0 м. Колебание высот на участке – 1,9 м. Вычислим крутизну склонов:

Скважина	Начальная отметка	Конечная отметка	Разность высот	Расстояние	Уклон	Уклон в градусах	Уклон в процентах
47-49	18,6	19,2	0,6	214	0,0027	0,155	0,27
52-47	18,6	18,9	0,3	146	0,0020	0,115	0,20
47-50	18,5	18,6	0,1	60	0,0017	0,096	0,17
49-48	18,1	19,2	1,1	124	0,0089	0,509	0,89
49-51	19,2	19,5	0,3	68	0,0043	0,245	0,43
52-50	18,5	18,9	0,4	100	0,0040	0,228	0,40
50-48	18,1	18,5	0,4	62	0,0065	0,371	0,65
48-51	18,1	19,5	1,4	94	0,0149	0,854	1,49
52-53	18,9	19,7	0,8	128	0,0063	0,361	0,63
50-53	18,5	19,7	1,2	130	0,0091	0,521	0,91
48-54	18,1	20,0	1,9	188	0,0101	0,579	1,01
50-54	18,5	20,0	1,5	212	0,0070	0,401	0,70
54-51	19,5	20,0	0,5	98	0,0051	0,291	0,51
53-54	19,7	20,0	0,3	90	0,0032	0,182	0,32

Таблица 1.
Максимальный уклон составляет imax = 0,854^◦ .

Общий уклон найдем как среднее значение всех уклонов: i=0,351^◦ .

2.2 Литологические разрезы (колонки)

Геолого-литологические колонки опорных скважин

Таблица 2.

2.3 Анализ гранулометрического состава грунта

Результаты анализа гранулометрического состава грунтов для неназванного слоя скважины 51

Таблица 3.

Вспомогательная таблица для определения разновидности грунта по крупности

Таблица 4

Диаметры частиц, мм	>10	>2	>0,5	>0,25	>0,1
Содержание по массе, %	-	3	24	58	76

Поскольку содержание частиц диаметром больше 0,25мм больше 50%, то делаем вывод, что песок является средней крупности.

Для песка средней крупности определяем коэффициент пористости: е = 0, 66.

По коэффициенту пористости можем определить плотность песка – средняя плотность. Вспомогательная таблица для построения графика суммарной кривой гранулометрического состава Таблица 5

Диаметр частицы,мм	<10	<5	<2	<1	<0,5	<0,25	<0,1	<0,05	<0,01	<0,002
Содержание по массе, %	100	99	97	91	76	42	24	13	5	0

Пористость – отношение объёма пор к массе грунта. Коэффициент пористости выражает пористость. Плотность частиц грунта – плотность минеральной части скелета грунта без учета пор, органических остатков и воды относительно объема, занимаемого этим грунтом. Плотность грунта – отношение массы грунта, включая поры, органическое вещество, воду, к объёму, занимаемому этим грунтом.

Рисунок 2. Кривая гранулометрического состава

Значения действующего и контролирующего диаметров:

d10 = 0.027 мм , d60 = 0.295 мм .

Степень неоднородности грунтов:

Cu = d60 /d10= 10.926

Поскольку коэффициент неоднородности Cu > 10, то грунт считается потенциально суффозионно-неустойчивым. Суффозия – процесс выноса мелких частиц грунта потоками грунтовых вод через его (грунта) поры и трещины; приводит к карсту. Вывод: песок средней крпности, средней плотности, неоднородный, суффозионнонеустойчивый [ГОСТ 25100-11]

2.4. Инженерно-геологический разрез

Инженерно-геологические элементы – ИГЭ – некоторый объем грунта одного и того же номенклатурного вида, обладающий сходными физикомеханическими свойствами.

Число пластичности – Ip – показатель, характеризующий содержание песка в глинистом грунте (глине, суглинке, супеси).

Показатель текучести – IL – характеризует состояние природной влажности глинистого грунта (твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие). Исключение составляют супеси (твердые, пластичные, текучие).

Модуль деформации – отражает вертикальную деформацию грунта под воздействием нагрузки без возможности бокового расширения.

Выделяем 8 инженерно-геологических элементов.

Рисунок 3. Геологический разрез

Рисунок 4. Инженерно-геологический разрез

№ ИГЭ	Наименование грунта	Индекс	Плотность частиц грунта ρ_s, г/см³	Плотность грунта ρ, г/см³	Число пластичности I_p, д.ед.	Показатель текучести I_L, д.ед.	Пористость n, д.ед.	Коэффициент пористости e д.ед.	Модуль деформации E, МПА
1	Песок средней крпуности, средней плотности	ml IV	2,65	1,65	-	-	0,40	0,66	30-40
2	Суглинок с гравием, галькой, тугопластичный	g III	2,71	2,15	0,14	0,30	0,31	0,45	20-30
3	Глина красная, твёрдая	D₁	2,79	2,01	0,19		0,38	0,62	30-35
4	Глина красная, полутвёрдая	D₁	2,79	2,01	0,19	0,2	0,38	0,62	30-35
5	Известняк трещиноватый	O₁	2,60	2,40			13.7

Физико-механические характеристики инженерно-геологических

элементов Таблица 6

Слабые ИГЭ, модуль деформации которых менее 5 МПа, отсутствуют.

Дочетвертичная порода – Известняк трещиноватый, O₁, глубина залегания 10,9-11,5 метров.

3. Гидрогеологические условия

3.1. Анализ разреза

Количество водоносных горизонтов – 2

1. Безнапорный водоносный горизонт.

По условиям залегания: грунтовый.

Глубина залегания: 0,2 – 1,5 м от поверхности земли.

Водовмещающие слои: №1.

Водоупорные слои: № 2,3.

Мощность: 3-3,5 м.
2. Напорный водоносный горизонт.

Обнаружен около скважины 51.

По условиям залегания: межпластовый.

Глубина залегания: 0,9 – 6 м от поверхности земли.

Водовмещающие слои: № 5.

Водоупорный слой: № 2,3,4.

Мощность: 1 м.

Напор: 5 м.

Величина гидравлического градиента:

Скважины № 47-54

i_max = ∆H/l =(19,2-17,4)/26,6 = 0, 068.

Кажущаяся скорость грунтового потока:

V = k ⋅ i_max = 10 ⋅ 0, 068 = 0,68 м/сут.

Действительная скорость грунтового потока:

Vд = V/ n = 0,68/ 0,4 = 1,7 м/сут.

3.2 Карта гидроизогипс

Рисунок 5. Карта гидроизогипс грунтовых вод

3.3 Анализ агрессивности грунтовых вод

Таблица 7

Показатель агрессивности среды	Химический анализ Грунтовых вод	Нормируемые значения для сильно- и среднефильтрующих грунтов (k ≥ 0.1 м/сут)
Содержание едких щелочей в пересчете на ионы K +, мг/л	57	≤ 50 000	+
Содержание магнезиальных солей в пересчете на ионы Mg2+ , мг/л	49	≤1000	+
Содержание сульфатов в пересчете на ионы SO4 ^2- , мг/л	266	< 250	-
Бикарбонатная щелочность в пересчете на ионы HCO³, мг/л	287	> 64.1	+
Водородный показатель pH	6,4	> 6.5	_