Прогноз последствий водопонижения

4.1 Оценка возможности развития суффозионного процесса.

В условиях развития воронки депрессии вокруг горной выработки резко возрастает уклон поверхности потока, особенно в начальный период неустановившегося движения. В результате возрастает опасность развития суффозии.

Суффозионный процесс (вынос) связан с нисходящим потоком подземных вод в толще неоднородного грунта или на контакте различных по водопроницаемости грунтов.

Наиболее полно возможность суффозионного выноса устанавливается по графику В. С. Истоминой.

Координаты точки, наносимой на график, определяют:

С_u - по данным кривой гранулометрического состава;

i - по формуле i = S/0, 33R, где S = h₁ – h₂ –разность мощностей водоносного слоя до и после водопонижения, м.

R = l - путь фильтрации, равный радиусу влияния, м; 0, 33 — коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к стенке котлована (траншеи).

В зависимости от того, в какую область графика (разрушающих или неразрушающих градиентов) попадает точка, делают вывод о возможности суффозионного выноса. Последствиями суффозионного выноса могут быть обрушение стенок котлована (траншеи), проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев - за счет выноса тонких фракций грунта и его разуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, пазух колодцев и дренажной сети – за счет вмывания тонких фракций (заиления), что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы и др.

1. При R_табл

C_u17=9, 4; i₁₇=S₁₇/0, 33R₁₇=0, 3/0, 33*70=0, 012

C_u20=1, 75; i₂₀=S₂₀/0, 33R₂₀=0, 2/0, 33*70=0, 008

2. При R=

C_u17=9, 4; i₁₇=S₁₇/0, 33R₁₇=0, 3/0, 33*56, 9=0, 02

C_u20=1, 75; i₂₀=S₂₀/0, 33R₂₀=0, 2/0, 33*84, 4=0, 007

Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод.

Откачки воды со значительными понижениями могут вызвать оседание поверхности вокруг котлованов за счёт изменения веса грунта в осушенной зоне!

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта.

Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле:

Sгр = (∆ g ´ S_w² ) / 2E₀

∆ g=g-g_sb;

g - удельный вес грунта, кН/м³

g_sb=(g_s-g_w)(1-n)

g_sb – удельный вес грунта в условиях взвешивания, кН/м³

g_w – удельный вес воды, кН/м³

n – пористость, д. ед.

S_w – величина водопонижения, м

Е – модуль общей деформации, к Па

S_w=3, 1 м

g=18, 5 кН/м³

g_s=26, 2 кН/м³

g_sb=(26, 2 – 10)(1 – 0, 6) = 6, 48 кН/м³

∆ g = 18, 5 – 6, 48 = 12, 02 кН/м³

Sгр = (12, 02 ´ 3, 1² ) / (2´ 15000) = 0, 003 м = 3 мм

Осадка поверхности минимальна.

Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована.

В случае, если на площадке строительства выявлен напорный горизонт, необходимо проверить устойчивость грунтов в основании котлована. Возможны три варианта:

- р_изб< р_гр – дно выработки устойчиво;

- р_изб=р_гр – подъем дна котлована за счет разуплотнения грунта в его основании;

- р_изб> р_гр – прорыв напорных вод в котлован, где р_изб=g_wН_w, p_гр=gh_гр

g_w=10 кН/м³ – удельный вес воды;

Скважина 17.

Н_w= 5, 8 м - избыточный напор над кровлей;

g=16, 5 кН/м³ – удельный вес грунта (суглинок ленточный);

h_гр= 1, 9 м

р_изб=10*5, 8=58 кПа

p_гр=16, 5*1.9=31, 53 кПа

р_изб> р_гр произойдет прорыв напорных вод в котлован.

Для уменьшения избыточного напора необходимо применить глубинное водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин (вода откачивается насосом или выходит самоизливом). Также можно увеличить мощность грунта, над напорными водами, что увеличит р_гр.

Заключение

В ходе курсовой работы была изучена данная строительная площадка, с точки зрения инженерно-геологических изысканий. Был построен инженерно-геологический разрез, по которому были выявлены особенности геологического строения данной территории, а именно: количество ИГЭ, особенности их залегания, определить количество водоносных слоев, глубину их залегания, водоупоры и водовмещающие породы. Также на основании данных курсовой работы была построена карта гидроизигипс зеркала грунтовых вод, которая позволила определить направления потока грунтовых вод, а также участки возможного подтопления в процессе эксплуатации территории и заглубленных конструкций. Был проанализирован химический состав грунтовых вод, по которому была дана оценка их агрессивности по отношению к бетону, что позволит выбрать марку бетона, применимую для строительства сооружений на данном участке. Был дан прогноз притока воды к котловану (совершенному) и к траншее (несовершенной), которые располагаются на данной территории. Были получены величины притоков воды при водопонижении в начале и конце откачки, позволяющие определить мощность насосов для откачки воды из котлована. Следом был дан прогноз последствий водопонижения. Как показал прогноз развития суффозионного процесса, все точки для наших выработок попадают в зону безопасных градиентов на графике Истоминой, из чего можем сделать выводы о том, что стенки выработки не будут обрушаться при водопонижении за счет выноса тонких фракций грунта. Расчет оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод, показал что размер осадки близок к нулю и существенных коррективов в проектирование и монтаж строительных конструкций он не внесет. В данных геологических условиях действие напорных вод на дно котлована может достигнуть критических значений (т. е. может случиться прорыв напорных вод в котлован), чтобы этого избежать были даны рекомендации.

⇐ Предыдущая 12