Инженерно-геологическая оценка развития осадок и подтопления на участке реконструкции цеха по производству бумаги Сокольского целлюлозо-бумажного комбината в г. Соколе Вологодской области

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    722,86 Кб
  • Опубликовано:
    2013-08-28
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Инженерно-геологическая оценка развития осадок и подтопления на участке реконструкции цеха по производству бумаги Сокольского целлюлозо-бумажного комбината в г. Соколе Вологодской области

Министерство Образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ








 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Инженерная геодинамика»

На тему: «Инженерно-геологическая оценка развития осадок и подтопления на участке реконструкции цеха по производству бумаги Сокольского целлюлозо-бумажного комбината в г. Соколе Вологодской области»

Факультет: Горно-нефтяной

Студент: Комарова Ю.В.

Шифр: 810196

Проверил: В.Н. Лукин



Москва 2011 г.

Содержание

Введение

1. Теоретические основы инженерно-геологического изучения, оценки и прогноза развития возможных геологических процессов в связи со строительством объекта

1.1 Осадка фундамента. Основные положения

.2 Подтопление. Причины и факторы подтопления территорий

Выводы

2. Анализ и оценка ранее проведенных работ на участке проектируемого строительства

2.1 Техническое задание

.2 Методика, виды и объемы ранее проведенных работ

Выводы

3. Инженерно-геологические условия участка строительства и оценка геодинамических процессов

3.1 Общие условия участка работ

.2 Орография, гидрография, климат

.3 Геоморфологическое строение

.4 Инженерно-геологические условия участка

Выводы

4. Инженерно-геологические расчеты и прогнозы

4.1 Расчет несущей способности свай при вертикальной нагрузке

.2 Расчет осадки свайного фундамента

4.3 Расчет морозной пучинистости пылевато-глинистых грунтов

.4 Прогноз уровенного режима грунтовых вод при полосообразной дополнительной инфильтрации

Выводы к расчетам

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Представленная курсовая работа основана на материалах, собранных в ОАО«ВологдаТИСИЗ». На основании технического задания, полученного от заказчика, в июлеавгусте 2010 г. были выполнены инженерно-геологические изыскания для обоснования проекта реконструкции Сокольского целлюлозо-бумажного комбината в г. Соколе Вологодской области.

В процессе составления курсовой работы был произведён анализ результатов выполненных работ на стадии Проект: топогеодезических, буровых, лабораторных, камеральных.

Целью курсовой работы является анализ и прогноз инженерно-геологических процессов и явлений на участке строительства, составление прогноза взаимодействия сооружения с окружающей средой, выявление опасных природных геологических и инженерно-геологических процессов.

1. Теоретические основы инженерно-геологического изучения, оценки и прогноза развития возможных геологических процессов в связи со строительством объекта

1.1   Осадка фундамента. Основные положения

Основания сооружений должны проектироваться на основании:

·      результатов инженерно-геодезических и инженерно-геологических изысканий для строительства;

·        данных, характеризующих тип, конструкцию и технологические особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундаменты, и условия его эксплуатации;

·        технико-экономического обоснования возможных вариантов проектных решений, конструкции сооружения, с учётом экологических параметров.

При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

Грунты оснований должны именоваться в описаниях результатов изысканий, проектах оснований, фундаментов и других подземных конструкций сооружений согласно ГОСТ 25100-82.

Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа оснований и фундаментов, определения глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Фундамент - часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Его назначение заключается в передаче нагрузки от сооружения на грунт основания. Чтобы противостоять различного рода воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, фундамент должен отвечать ряду требований. Основные из них: долговечность, устойчивость, стойкость к агрессии.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается.

Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.

В проектах оснований и фундаментов ответственных сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следует предусматривать проведение натурных измерений деформаций основания.

Деформация устойчивости грунтов основания зависит от особенности приложения нагрузки, от размеров и конструкций фундамента и всего сооружения. В свою очередь, основные размеры конструкции фундамента и конструктивная схема сооружения назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки, сжимаемости слагающих ее грунтов, а также от давления, которые грунты могут воспринять.

Если в процессе производства работ возникают непредвиденные осложнения и изменения (например, несоответствие природных условий принятых в проекте; наличие частей старых сооружений; прорыв подземных вод в котлован; наличие карста; деформация возведенных частей сооружений; и прочая аварийная ситуация), выясняют причины, вызвавшие осложнения в строительстве, и разрабатывают мероприятия для быстрого их устранения.

Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяются на два основных вида:

1.      первый - деформации грунтов от нагрузок, передаваемых на основание зданием или сооружением (осадки);

·        осадка - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, несопровождающиеся коренным изменениям его структуры;

.        второй - деформации, не связанные с нагрузкой от здания или сооружения и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного веса, набухания и усадки).

В итоге, при проектировании последовательными расчетами необходимо добиться, чтобы деформации основания и перемещения фундамента были близки между собой и не превышали допустимые перемещения наземных конструкций.

Ошибки, допущенные в оценке существующих и возможных изменений природных условий на строительной площадке, неправильная общая оценка особенностей зданий и сооружений и взаимодействия их конструкций с грунтами оснований могут повлечь за собой развитие недопустимых деформаций отдельных частей либо всего здания или сооружения и даже привести к авариям.

Напряжения, осадки сооружения, устойчивость грунтов основания определяют с использованием закономерностей и теоретических решений прикладной механики грунтов.

Несмотря на некоторую условность расчетов, пренебрегать решениями механики грунтов не следует. С их помощью можно, если не количественно, то качественно оценить особенности работы грунтов и серией последовательных расчетов с различными данными установить диапазон возможных осадок изменений искомой величины.

1.2 Подтопление. Причины и факторы подтопления территорий

Общие положения

Строительное освоение территорий и эксплуатация зданий, сооружений и других объектов, расположенных на слабопроницаемых грунтах, практически повсеместно сопровождаются накоплением влаги в толще грунтов и подъемом уровня грунтовых вод даже в тех случаях, когда до начала освоения территории грунтовые воды вообще отсутствовали. Такой процесс называется подтоплением (или техногенным подтоплением). Он возникает и развивается вследствие нарушения сложившегося природного динамического равновесия в водном балансе территории. Эти нарушения возникают в результате практической деятельности человека и на застраиваемых территориях обычно развиваются в две стадии - при строительстве и эксплуатации.

Подтопление развивается также вследствие подпора грунтовых вод при создании водохранилищ и сельскохозяйственном освоении территории с организацией поливного земледелия.

Подтопление застроенных территорий вследствие подпора при регулировании рек и орошения прилегающих земель к настоящему времени изучено достаточно хорошо, разработаны методы его прогнозирования, предупреждения и предотвращения, по этим вопросам опубликовано большое количество специальной литературы нормативного и методического характера.

В то же время техногенное подтопление получило широкое развитие лишь в последние годы, изучение его и разработка мероприятий по предотвращению далеко не завершены, весьма ограничена специальная литература, посвященная этому вопросу. Поэтому в данной работе основное внимание уделено прогнозу и предотвращению техногенного подтопления застраиваемых и застроенных территорий.

В дальнейшем с учетом укоренившейся в практике проектирования, строительства и эксплуатации терминологии процесс техногенного подтопления территорий авторами называется просто подтоплением.

Следует оговорить, что техногенное подтопление - следствие нормальной хозяйственной деятельности человека. В то же время оно чаще всего интенсифицируется там, где имеются недостатки в проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений. Поэтому своевременный прогноз подтопления осваиваемой территории и сооружение специальной системы борьбы с ним, т.е. предупредительных и защитных мероприятий, являются необходимым условием нормальной хозяйственной деятельности. Наиболее актуальными вопросы прогноза и защиты от подтопления становятся на тех участках, где природные условия благоприятствуют развитию подтопления. Такими являются участки, сложенные слабопроницаемыми и набухающими при увлажнении грунтами, слабо развитой эрозионной сетью, неглубоким залеганием водоупорных слоев с неровной кровлей, затрудненным поверхностным и особенно подземным стоком. Поэтому вопросам изучения природных (геоморфологических, геолого-гидрогеологических, инженерно-геологических) условий подлежащих освоению территорий в процессе инженерных изысканий должно уделяться большое внимание.

Причины подтопления территорий.

Основными причинами подтопления на стадии строительного освоения застраиваемых территорий являются изменение условий поверхностного стока при осуществлении вертикальной планировки (в том числе засыпки естественных дрен - оврагов и водотоков, срезка растительного покрова и др.), а также значительный разрыв во времени между земляными и строительными работами нулевого цикла, приводящий к накоплению поверхностных вод в строительных котлованах, траншеях и выемках.

Основными причинами подтопления на стадии эксплуатации застроенных территорий (промышленных предприятий, городов, поселков и других объектов) являются: инфильтрация утечек технологических вод, промышленных и хозяйственно-бытовых стоков, а также поливы зеленых насаждений, изменение тепло-влажностного режима под зданиями, сооружениями и покрытиями, влияние барражного эффекта (задержка поверхностных и подземных вод зданиями и сооружениями).

Интенсивность развития процесса подтопления и особенности его проявления зависят от природных условий, характера технологического процесса предприятия, плотности застройки территории, параметров систем водонесущих коммуникаций (расход, протяженность, плотность коммуникаций и водосодержащих емкостей и др.).

Источники и факторы подтопления.

Источники подтопления территорий промышленных предприятий, городов и населенных пунктов разделяются на естественные и искусственные.

К естественным источникам относятся атмосферные осадки (дождевые и талые воды), грунтовые воды, сток поверхностных вод с окружающих территорий, вода в парообразной форме в грунтах зоны аэрации.

К искусственным источникам относятся воды, накапливающиеся в различных искусственных понижениях рельефа, котлованах, траншеях, грунтах обратной засыпки, различные резервуары, отстойники, накопители жидких стоков и шламонакопители, гидрозолоотвалы, очистные сооружения, объекты с мокрым технологическим процессом (цехи мокрых производств, ТЭЦ и др.), водонесущие коммуникации всех видов и др.

Процесс подтопления развивается в результате воздействия различных факторов или их комбинаций. Факторы подтопления подразделяются на активные и пассивные.

Активные факторы непосредственно вызывают обводнение грунтов и в свою очередь подразделяются на естественные и искусственные.

К естественным активным факторам относят процессы конденсации и концентрации влаги под сооружениями и покрытиями, а также в грунтах обратных засыпок, инфильтрация талых и ливневых вод.

Искусственные активные факторы включают инфильтрацию поверхностных вод из искусственных выработок, а также обвалованных или перегороженных насыпями территорий, инфильтрацию из водонесущих коммуникаций, водопотребляющих цехов предприятий, накопителей, отстойников, водовмещающих емкостей, а также подпор грунтовых вод вследствие устройства водохранилищ, прудов, отстойников, гидротехнических сооружений, инфильтрацию поливных вод.

Пассивные факторы подразделяются на естественные и искусственные.

Естественные факторы объединяют природные, климатические, геоморфологические, геолого-литологические, гидрографические и гидрогеологические условия территории.

К искусственным факторам относят нарушение поверхностного стока из-за отсутствия вертикальной планировки или изменения естественного рельефа.

Прогнозы подтопления застраиваемых территорий.

Исходные предпосылки.

Повышение уровня грунтовых вод на застроенных и застраиваемых территориях происходит под влиянием совокупности различных причин и факторов, совместный учет которых при разработке методов прогноза подтопления практически невозможен. В то же время детальный анализ динамики техногенного подтопления показывает, что суммарное воздействие совокупности факторов может быть учтено, если считать, что на осваиваемых территориях или на их отдельных участках грунтовые воды получают сверху дополнительное питание определенной интенсивности. Это дополнительное питание обуславливается нарушением естественных условий стока и испарения атмосферных осадков, инфильтрацией в грунты всевозможных водопотерь - из водонесущих и водоотводящих коммуникаций, различных накопителей, технологической воды и т.д. Подтопление территорий происходит также за счет растекания куполов грунтовых вод, сформировавшихся вследствие кратковременных весьма интенсивных утечек и проливов воды аварийного характера.

Интенсивность, плановая конфигурация очагов подтопления (источников дополнительной инфильтрации), продолжительность и характер поступления дополнительного питания весьма различны. При этом в силу чрезвычайно большого разнообразия природных условий и литологического строения территории в одних случаях происходит изменение уровенного режима грунтовых вод, в других - формирование техногенной верховодки или техногенного водоносного горизонта. При этом наряду с изменением уровенного режима грунтовых вод происходят изменение химического состава подземных вод, влажности и поглощенного комплекса пород зоны аэрации, а также снижение несущей способности грунтов.

В соответствии с изложенным прогноз техногенного подтопления территорий включает в себя количественную оценку следующих гидродинамических процессов:

образования техногенной верховодки на водонепроницаемых линзах в пределах зоны аэрации. Область распространения этой верховодки в плане ограничена и полностью определяется размерами водонепроницаемых линз;

формирования техногенного водоносного горизонта со свободной поверхностью на региональном водоупоре в первоначально сухих водопроницаемых грунтах;

изменения уровенного режима существующего в естественных (ненарушенных) условиях горизонта грунтовых вод вследствие дополнительной площадной инфильтрации, сосредоточенных утечек из водонесущих коммуникаций или растекания сформировавшихся к моменту прогноза куполов грунтовых вод;

изменения химического состава подземных вод и грунтов под влиянием инфильтрующихся вод;

изменения влажностного режима горных пород зоны аэрации вследствие нарушения ее температурного режима;

изменения физико-механических свойств грунтов при их увлажнении и обводнении.

Выводы

На основании вышеизложенного, необходимо далее:

·    произвести дальнейшее изучение инженерно-геологической обстановки участка работ;

·        определить расчетное сопротивление грунта основания и ширину подошвы фундамента;

·        определить степень развития осадок оснований сооружений;

·        сделать прогнозные расчеты осадки;

·        сделать прогнозные расчеты подтопления на участке строительства;

·        предусмотреть защитные мероприятия по инженерно-геодинамическим процессам.

Результат проведения инженерно-геологических прогнозных расчетов даст нам количественную характеристику инженерно-геологической и гидрогеологической обстановки на участке строительства, откроет недоизученные вопросы, которые в дальнейшем необходимо решить.

2. Анализ и оценка ранее проведённых работ на участке проектируемого строительства

.1 Техническое задание

Объект: «Строительство цеха по производству бумаги на Сокольском целлюлозо-бумажном комбинате»

Местоположение объекта и границы площадки,: г. Сокол Вологодской области.

Вид изысканий: инженерно-геологические

Сведения о наличии материалов ранее выполненных изысканий (год, стадия, место хранения): нет

Стадия проектирования: Проект

Характеристика отдельных зданий и сооружений:

Наименование

Класс ответственности

Размеры в плане, м

Высота, м (этажность)

Конструкция стен

Фундамент

Наличие динамических нагрузок

Допустимаявелич. деформ. основания






тип

Глубина заложения, м

Нагрузка на сваю



Цех по производству бумаги

II

160х20

16 м


Свайный

14 м

40 т

есть

8 см


Особые требования к проведению инженерно-геологических изысканий:

- все виды инженерных изысканий для строительства выполнять в порядке, установленном законодательством и в соответствии с требованиями нормативных документов;

-       бурение скважин произвести до глубины 19,0 м

-       инженерные изыскания должны обеспечить комплексное изучение природных условий площадки строительства, а также получение необходимых и достоверных материалов для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании и строительстве объекта;

-       в случае наличия на территории изысканий специфических грунтов, изыскания проводить согласно дополнительным требованиям к изысканиям в районах распространения специфических грунтов;

-       при вскрытии водоносного горизонта, сделать химический анализ воды;

-       определить коррозионные свойства грунтов и воды к стали и бетону.

Указания по составу материалов, предоставляемых после окончания работ:      отчет в пяти экземплярах и один экземпляр в электронной форме, графические материалы в формате Автокад Главный инженер проекта С.И. Гользберг

2.2    Методика, виды и объёмы ранее проведенных работ

Топогеодезические работы и инженерно-геологическое обследование участка

Инженерно-геологическое обследование заключалось в визуальных и инструментальных исследованиях, измерении, описании и нанесении на карту всех природных и искусственных факторов, определяющих инженерно-геологические условия. Также определялись экологические последствия и прогноз возможного изменения окружающей среды под воздействием проектируемых работ.

При обследовании определялась интенсивность и масштабы развития неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений.

В Состав топогеодезических работ входила разбивка скважин и их планово-высотная привязка на местности тахеометром Nikon. Работы выполнялись согласно СП 11-105-97.

Буровые работы

Бурение инженерно-геологических скважин глубиной 19м производилось с целью изучения инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условий площадки, расчленения разреза на инженерно-геологические элементы, отбора проб грунта ненарушенной и нарушенной структуры для определения их физико-механических свойств.

Бурение проводилось буровой установкой ПБУ-2 и УГБ-1ВС, колонковым способом, всухую, диаметром до 160мм, в породах I и II категории сложности. Пробурено 7 скважин, общим метражом 133,0м. Скважины располагались в контуре проектируемого цеха по производству бумаги. Глубины пробуренных скважин составляет 19 м. Места расположения выработок согласованы с заказчиком. Глубина скважин определена в соответствии с п.п. 8.4 и 8.7 СП 11-105-97.

Из скважин были отобраны пробы грунтов ненарушенной и нарушенной структуры для определения физико-механических свойств. Отбор образцов ненарушенной структуры производился задавливаемым грунтоносом диаметром 127 мм. Перед отбором пробы на необходимой глубине, в скважине зачищается забой от шлама, грунтонос опускается на забой и задавливается на глубину, необходимую для отбора монолита (не менее двух диаметров). Затем грунтонос поднимается, при этом специальные лепестки, в нижней части грунтоноса отрезают взятый образец от материнской породы. Затем на поверхности грунтонос разбирается и из него извлекают монолит, срезают нарушенные концы, помечают верх монолита, оборачивают марлей, парафинируют, клеят этикетку с обозначением номера выработки и глубины. Далее монолиты транспортируют в лабораторию, оберегая их от различного рода внешних воздействий.

Лабораторные работы

Объём и состав лабораторных работ определяется необходимостью исследований всех литологических разностей, выделенных в разрезе на участке строительства.

В состав лабораторных работ вошли следующие анализы:

·    определение природной влажности;

·        определение плотности

·        определение объёмного веса;

·        определение влажности на границах текучести и раскатывания.

·        определение гранулометрического состава грунтов

·        определение физико-механических свойств грунтов при медленном сдвиге

·        определение физико-механических свойств грунтов при компрессионных испытаниях.

Методика определения объемной массы влажного грунта методом режущих колец

Для глинистых грунтов внутренний диаметр режущего кольца должен быть не менее 50мм.

Расхождение в результатах параллельных определений для однородных грунтов более 0,03 г/см3 не допускается.

Ход определения

Определить массу режущего кольца;

Определить объем режущего кольца V по формуле

V=

Где h - высота кольца;

d - диаметр кольца.

На выровненную площадку монолита грунта поставить кольцо острым краем вниз. Произвести вдавливание кольца с одновременным обрезанием краёв монолита. После заполнения всей полости кольца столбик подрезать снизу и отделить кольцо с грунтом от монолита;

Кольцо вместе с грунтом взвесить;

Взять из кольца грунт и определить его влажность;

Определить объемную массу грунта по формуле

ρ= г/см3

где g - масса кольца с грунтом г;

g1 - масса кольца, г;

V - объем грунта, равный внутреннему объёму кольца, см3;

Определение плотности сухого грунта (ρd)

Определение плотности сухого грунта определяется расчетным путем по формуле

ρd=  г/см3

где ρ - плотность, г/см3

W - влажность, %

Определение плотности частиц грунта (ρs)

Определение плотности частиц грунта определяется опытным путем по формуле

ρs= г/см3

где g0 - вес сухого грунта, г

g1 - вес пикнометра с грунтом и водой, г

g2 - вес пикнометра с грунтом, г

Определение коэффициента пористости (e)

Определение коэффициента пористости определяется расчетным путем по формуле

е = д.ед.

Методика определения границы раскатывания (нижнего предела пластичности)

Образец грунта с естественной влажностью объемом около 50 см3 размять штапелем, протереть или просеять сквозь сито с отверстием 1 мм.

Переместить грунт, прошедший сквозь сито, в фарфоровую чашку и увлажнить дистиллированной водой до состояния густого теста при одновременном перемешивании. Закрыть сосуд крышкой и оставить на 2 часа.

Увлажненное грунтовое тесто тщательно перемешать, взять из него небольшой кусочек и раскатать руками до образования жгута диаметром около 3 мм. Если при такой толщине жгут не крошиться, смять его, перемешать и вновь раскатать до указанной толщины.

Искомый нижний предел пластичности (или границу раскатывания) считать найденным, когда жгут толщиной около 3 мм начнется крошиться по всей длине.

Собрать кусочки жгута в заранее взвешенный стаканчик с крышкой и определить их весовую влажность.

Для каждого образца грунта произвести не менее двух параллельных определений.

В результатах определения нижнего предела пластичности указать процентное содержание в грунте (по массе) частиц крупнее 0,5 мм и растительных остатков, если масса последних составляет более 5 %. Влажность определить весовым способом.

Методика определение границы текучести (верхнего предела) пластичности методом балансирного конуса.

Образец грунта с естественной влажностью объемом около 50 см3 размять штапелем, протереть или просеять сквозь сито с отверстием 0,5 мм.

Переместить грунт, прошедший сквозь сито, в стеклянный сосуд и увлажнить дистиллированной водой до состояния густого теста. Закрыть сосуд крышкой и оставить не менее чем на 24 часа.

Грунтовое тесто тщательно перемешать и заполнить им стаканчик диаметр не менее 4 см и высотой не менее 2 см. Поверхность теста заровнять штапелем вровень с краями стаканчика.

Поднести к поверхности грунтового теста острие конуса и опустив конус дать ему в течение 5 сек. свободно погружаться в тесто.

Если за 5 сек. Конус погрузился в грунтовое тесто на глубину 10 мм, верхний предел пластичности считать достигнутым.

Погружение конуса в грунтовое тесто за 5 сек. на глубину менее 10мм показывает, что тесто не достигло искомого предела. В этом случае в тесто надо добавить воды, перемешать и повторить операции.

В случае погружения конуса за 5 сек. на глубину более 10 мм, дать тесту подсохнуть

Когда верхний предел пластичности достигнут, взять из стаканчика пробу массой не менее 10 г и определить её влажность, весовым способом, которая и будет являться верхним пределом пластичности.

Определение числа пластичности (Ip)

Число пластичности определяется расчетным путем по формуле:

=Wт - Wр

Где Wт - граница текучести

Wр - граница раскатывания

Определение консистенции (JL)

Консистенция определяется расчетным путем по формуле:

JL=

Где W - влажность

Wр- нижний предел пластичности

Ip - число пластичности

Методика определения показателей механических свойств грунтов

Определение сопротивления сдвигу в условиях завершенного уплотнения.

Отобрать из монолита грунт в кольцо.

В углубление прибора заложить вкладыш шипами вверх. Поставить в рабочее положение и зажать винтами. Вставить обойму с грунтом в кольцо.

На образец грунта в обойме положить верхний вкладыш шипами к грунту.

На вкладыш поставить штамп, и слегка нажимая на него осадить образец грунта в каретку.

Привести индикатор в рабочее положение и закрыть его винтом.

Величину горизонтального давления τ подсчитывать с учетом отношения плечей ворота ƒ=1/10 и площади сдвига F=40см2

τ=

где Q- вес груза на подвеске рычага горизонтального усилия.

Приложив первую ступень нагрузки следить за показателями до прекращения деформации сдвига. Условно прекращением деформаций сдвига считать скорость, не превышающую 0,01 м/мин. По достижении условной стабилизации приложить к образцу вторую ступень нагрузки, затем добавит третью ступень и т. д.

Методика определения влажности грунта весовым способом

Ход определения:

Взвесить бюкс с крышкой (gо);

Взять пробу исследуемого грунта примерно 10 г, поместить в бюкс и закрыть крышкой;

Бюкс с крышкой взвесить (g1), поставить в сушильный шкаф без крышки, поднять температуру до 100-105о С и выдержать образец в течении 5-6 ч.

Закрыть бюкс, с высушенным грунтом, крышкой, перенести в эксикатор, на дне которого насыпан хлористый кальций или другое вещество, поглощающие пары воды и дать остыть в течении 30-40 минут.

Взвесить охлажденный бюкс, поставить в сушильный шкаф, для дополнительного высушивания в течении 2 часов при t=100о С.

Вычислить влажность грунта по формуле

W=

Где g1- масса бюкса с крышкой и грунтом до высушивания

g2- тоже, после высушивания до постоянной массы

go- масса бюкса с крышкой без грунта

Методика определения гранулометрического состава песчаных грунтов ситовым методом

Разделение грунта на фракции без промывки водой.

Среднюю пробу грунта надлежит отобрать в воздушно-сухом состоянии методом квартования и взвесить на технических весах.

Взвешенную пробу грунта следует просеять сквозь набор сит с поддоном (п. 2.2.1) ручным или механизированным способом. При просеивании пробы весом более 1000гс следует высыпать грунт в верхнее сито в два приема.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на этих же ситах.

Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.

Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные стаканчики или фарфоровые чашечки и взвесить.

Сложить веса всех фракций грунта. Если полученная сумма веса всех фракций грунта превышает более чем на 1% вес взятой для анализа пробы, то анализ следует повторить.

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их весу.

Разделение грунта на фракции с промывкой водой.

Следует отобрать среднюю пробу грунта (п. 2.2).

Пробу грунта надлежит высыпать в заранее взвешенную фарфоровую чашку, смочить водой и растереть пестиком с резиновым наконечником. Затем следует залить грунт водой, взмутить суспензию и дать отстояться 10-15 с. Слить воду с неосевшими частицами (взвесь) сквозь сито с отверстиями размером 0,1мм.

Взмучивание и сливание следует производить до полноги осветления воды над осадком: смыть оставшиеся на сите частицы при помощи резиновой груши в фарфоровую чашку, а отстоявшуюся воду слить.

Промытую пробу грунта необходимо высушить до воздушно-сухого состояния и взвесить чашку с грунтом.

Вес частиц грунта размером менее 0,1мм следует определить по разности между весом средней пробы, взятой для анализа, и весом высушенной пробы грунта после промывки.

Грунт следует просеять сквозь набор сит (п. 2.2.1). Полноту просеивания фракций грунта сквозь каждое сито следует проверять над листом бумаги (п. 2.3.1.2).

Каждую фракцию грунта, задержавшуюся на ситах, следует взвесить отдельно. Потерю грунта при просеивании разносят по фракциям пропорционально их весу.

Методика лабораторного определения коэффициента фильтрации по ГОСТ 25584-90

Оборудование и приборы

В комплект оборудования для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов должны входить:

компрессионно-фильтрационный прибор ПКФ-1 (см. лист 1), позволяющий проводить испытания под нагрузкой при переменном напорном градиенте;

весы лабораторные квадрантные (ВЛК) или лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с комплектом гирь к ним по ГОСТ 7328;

термометр с погрешностью измерения не более 0,5°С по ГОСТ 28498 (Изм. N 1);

секундомер; нож из нержавеющей стали с прямым лезвием; лопатка; пресс винтовой;

пластины плоские с гладкой поверхностью (из стекла, плексигласа или металла).

В состав компрессионно-фильтрационного прибора должны входить: поддон с емкостью для воды и штуцером с боковой стороны; кольцо (цилиндр) для образца грунта с заостренным нижним краем; металлические фильтры, обеспечивающие свободное поступление воды к образцу и ее отвод; насадка (крышка) на кольцо;

пьезометр диаметром 0,4 см (при быстрой фильтрации до 1 см, при медленной - 0,1-0,2 см), соединенный с прибором через штуцер и тройник; при наличии в приборе двух пьезометров диаметр их должен быть одинаковым; арретир - приспособление для предотвращения набухания образца грунта при его насыщении водой; индикатор с ценой деления шкалы 0,01 мм для измерения вертикальных деформаций образца грунта; механизм вертикальной нагрузки на образец.

Конструкция компрессионно-фильтрационного прибора должна обеспечивать: герметичность всех стыков прибора; отсутствие защемленных пузырьков воздуха; создание заданного градиента напора (до 100); подачу воды к образцу грунта снизу вверх или сверху вниз и отвод ее; центрированную передачу нагрузки на образец грунта; передачу на образец грунта давления ступенями; постоянство давления на каждой ступени; неподвижность кольца с грунтом при испытаниях; измерение вертикальных деформаций грунта с точностью 0,01 мм; нагрузку на образец, создаваемую фильтром, измерительным оборудованием и неуравновешенными деталями, не более 0,0025 МПа.

Части прибора, соприкасающиеся с водой, должны быть изготовлены из некоррозирующего материала.

Компрессионно-фильтрационные приборы необходимо тарировать не реже одного раза в год.

Индикаторы должны подвергаться поверкам в соответствии с технической документацией.

Подготовка к испытанию

Воду и грунт, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха.

Приготавливают образец грунта (п. 2.2.2), предварительно смазав внутреннюю поверхность кольца техническим вазелином.

Из остатков срезанного грунта отбирают пробы для определения влажности по ГОСТ 5180.

При заполнении кольца грунтом необходимо учитывать, в каком направлении относительно природного напластования определяют коэффициент фильтрации.

На нижнюю и верхнюю поверхность грунта накладывают фильтровальную бумагу, смоченную водой и вырезанную по внутреннему диаметру кольца.

Заполняют поддон прибора водой до верхней поверхности металлического фильтра через пьезометр и ставят на фильтр кольцо с грунтом.

Металлический фильтр ставят на образец грунта и опускают винт арретира так, чтобы при насыщении водой образец не набухал.

В случае испытания грунта под нагрузкой закрепляют индикатор.

Образец грунта насыщают водой снизу вверх через пьезометр. Водонасыщение следует производить не менее 2 суток для супесей, не менее 5 суток для суглинков; продолжительность водонасыщения глин устанавливают заданием.

При степени влажности грунта более 0,98 водонасыщение можно не производить.

Заливают образец грунта водой (до краев насадки или верха крышки) и передают на образец заданное давление ступенями.

Значения ступеней давления и время их выдерживания назначают в соответствии с ГОСТ 12248.

Если заданное давление равно р_str (соответствующее структурной прочности), то образец нагружают ступенями давления по 0,0025 МПа до начала сжатия по ГОСТ 12248.

Подготовка образцов глинистого грунта нарушенного сложения

Для подготовки образцов глинистых грунтов с заданными значениями плотности необходимо размять грунт пестиком с резиновым наконечником до исчезновения комков крупнее 2 мм и определить влажность грунта по ГОСТ 5180.

Массу грунта, которая в объеме кольца должна обеспечить заданное значение плотности, рассчитывают по формуле (1).

Если задано значение плотности сухого грунта рd, г/см3, то массу грунта в объеме кольца рассчитывают по формуле

= рd (1 + w) V

Заполняют кольцо приготовленным грунтом необходимой массы. Если вручную не удается уложить весь грунт, то применяют пресс.

Накрывают торцы образца грунта кружками влажной фильтровальной бумаги и выполняют последовательно операции.

Проведение испытания

Наливают воду в пьезометр и устанавливают начальный напор, соответствующий заданному градиенту напора.

Начальный напор равен высоте столба воды от постоянного ее уровня над образцом грунта до уровня в пьезометре.

В приборах, имеющих два пьезометра, соединенных с крышкой и поддоном, начальный напор равен разности уровней в пьезометрах. При исследовании фильтрации в нисходящем потоке пьезометр, присоединенный к верхней части прибора, должен быть заполнен водой до верхней отметки, а пьезометр, присоединенный к нижней части, - до нижней отметки и наоборот.

Открывают кран (краны), соединяющий (соединяющие) пьезометр (пьезометры) с прибором, и отмечают время начала фильтрации воды.

Замеряют числа делений, на которые опустился (поднялся) уровень воды в пьезометре, через одинаковые промежутки времени и температуру воды с точностью до 0,5°С.

Отсчеты по пьезометру производят в зависимости от скорости фильтрации. Промежутки времени отсчетов могут быть 5, 10, 15, 30 мин, 1 ч, при медленной фильтрации - два раза, в начале и конце рабочего дня. Производят не менее шести отсчетов.

Если уровень воды в пьезометре понижается на одно деление за время, превышающее 40 с, то следует заменить пьезометры на более тонкие трубки.

После испытания определяют влажность и плотность грунта по ГОСТ 5180.

Обработка результатов

Коэффициент фильтрации грунта К, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, вычисляют по формуле


где S - наблюдаемое падение уровня воды в пьезометре, отсчитанное от первоначального уровня, см;- начальный напор, см

- безразмерный коэффициент, определяемый по приложению 4 ГОСТ 25584-90;- время падения уровня воды, с;п - площадь сечения пьезометра, см;к - площадь кольца, см;- высота образца грунта, равная высоте кольца, см;

Т = (0,7 + 0,03 Тф ) - поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С, где Tф - фактическая температура воды при опыте,°С;

- переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

Коэффициент фильтрации вычисляют для каждого отсчета по пьезометру.

За коэффициент фильтрации образца грунта принимают среднее арифметическое отдельных вычисленных значений.

Коэффициент фильтрации выражают с точностью до второй значащей цифры.

Для расчетов коэффициента фильтрации составляют вспомогательные таблицы, разделив формулу (4) на два множителя:

 и M=

Рекомендуется составлять таблицы значений множителя 5 в зависимости от значения падения уровня воды в пьезометре и значений множителя М в зависимости от температуры воды при опыте.

Камеральные работы

В состав камеральных работ вошли: обработка материалов буровых работ; оформление первичной документации, построение геологических колонок; выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ); составление инженерно-геологических разрезов; составление ведомости физико-механических свойств грунтов, расчет нормативных и расчетных характеристик грунтов.

Результатом выполненных работ явилось составление технического отчета об инженерно-геологических изысканиях. Камеральные работы были выполнены в сертифицированной программе АutoCAD 2008, в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96 и СП 11-105-97.

Виды и объемы работ Таблица 1

Наименование видов работ

Объем работ

Бурение скважин механическим способом: количество скважин, шт. общий объем отбор монолитов

 7 133 13

Лабораторные работы: природная влажность границы текучести и раскатывания плотность вес плотность частиц определение физико-механических свойств грунтов при медленном сдвиге определение физико-механических свойств грунтов при компрессионных испытаниях хим. анализ воды определение коэффициента фильтрации

 13 13 13 13 6  6 1 8


Выводы

На участке строительства проектируемого объекта были выполнены: топогеодезические, буровые, лабораторные и камеральные работы. Все работы проводились в соответствии с методикой и специальной нормативной документацией. Выполненные работы в пределах участка позволяют изучить его геологическое строение с целью дальнейшей разработки и изучения инженерно-геодинамических процессов на участке строительства.

природный сооружение подтопление геологический

3. Инженерно-геологические условия участка строительства и оценка геодинамических процессов

.1 Общие условия участка работ

В административном отношении площадка проектируемого строительства расположена на северо-востоке г. Сокола Вологодской области на территории действующего Сокольского целлюлозо-бумажного комбината. В настоящее время площадка частично занята промышленными строениями различного назначения.

.2 Орография, гидрография, климат

В орографическом отношении исследуемый район расположен на Русской платформе в пределах Московской синеклизы.

В геоморфологическом отношении площадка расположена в пределах озерно-ледниковой равнины, сформированной в период валдайского оледенения и приурочена к левому коренному берегу р. Сухоны.

В гидрографическом отношении исследуемая территория относится к бассейну реки Сухоны.

Климат района умеренно-континентальный со среднегодовой температурой воздуха +2,30С. Наиболее холодным месяцем является январь со среднемесячной температурой - 12,60 С. Наиболее теплым месяцем является июль со средней температурой + 16,80С. Среднегодовое количество осадков составляет 580-600 мм. Наибольшее количество осадков выпадает летом. Глубина промерзания грунтов достигает 1,6 м.

.3 Геоморфологическое строение

В геоморфологическом отношении участок приурочен к левому коренному берегу р. Сухоны. Рельеф площадки техногенно изменен, абс. отметки по скважинам изменяются в пределах от 112,95 м до 120,29 м, с общим уклоном в юго-восточном направлении, в сторону р. Сухоны.

.4 Инженерно-геологические условия участка

Геологический разрез до разведанной глубины 19 м представлен четвертичными отложениями: толщей озерно-аллювиальных и водно-ледниковых глинистых отложений, перекрытых с поверхности техногенными образованиями.

По данным пройденных выработок и лабораторных анализов, в результате статистической обработки, в соответствии с требованиями ГОСТ-25100-95 и ГОСТ-20522-96 в геологическом разрезе площадки, выделены следующие инженерно-геологические элементы (ИГЭ):

t QIV ИГЭ 1 Насыпные суглинистые грунты слабозаторфованные.

Нормативные значения:

Числа пластичности                       Ip=0.20

Консистенция, д.ед.                        IL=0.57

Коэф. пористости                           е=0.960

Плотность, т/м3                              γН=1.84     γII=1.66      γI=1.54

laQ II ИГЭ 2 Глина серая, темно-серая тугопластичной консистенции, пылеватая, с растительными остатками.

Нормативные значения:

Числа пластичности                       Ip=0.21

Коэф. пористости                           е=0.800

Плотность, т/м3                              γН=1,96,    γII=1,94      γI=1,93

Угол внутр. трения, град               φн=16        φII=16        φI=14

Сцепление, кПа                               Сн=43        СII=43        СI=28

Модуль деформации составляет 15 Мпа.

lgQ II ИГЭ 3 Суглинок темно-серый легкий тугопластичной консистенции опесчаненный с растительными остатками

Нормативные значения:

Числа пластичности                       Ip=0.13

Консистенция, д.ед.                        IL=0.45

Коэф. пористости                           е=0.600

Плотность, т/м3                              γН=2.06     γII=2.03      γI=2.01

Угол внутр. трения, град               φн=22        φII=22        φI=19

Сцепление, кПа                               Сн=28        СII=28        СI=19

Модуль деформации составляет 19 Мпа.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов на площадке составляет 1,6 м. По степени морозной пучинистости согласно пособия к СНиП 2.02.01-83 п.2.137 грунты ИГЭ №1,2 относятся к среднепучинистым.

Таблица 2

Грунты

Удельный вес, т/м3

Модуль деформации, МПа

Удельное сцепление, кПа

Угол внутреннего трения, °

ИГЭ 1 Насыпные суглинистые грунты слабозаторфованные

1,84 1,54

-

-

-

ИГЭ 2 Глина серая тугопластичная с растит. остатками

1,96 1,94

15

43 28

16 14

ИГЭ 3 Суглинок серый легкий тугопластичный

2,06 2,01

19

28 19

22 19


Площадка изысканий относится к району повсеместного распространения подземных вод грунтового типа, приуроченных ко всему комплексу отложений.

Грунтовые воды приурочены к многочисленным прослойкам песков в суглинистой толще. Воды ненапорные.

На период бурения, июль-август 2010г, уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 0,5-4,0м от поверхности, в зависимости от гипсометрических отметок поверхности.

В связи со слабой водоотдачей глинистых грунтов, в части скважин, установившийся уровень грунтовых вод замерить не удалось; так как находились они на эксплуатируемых производственных площадках и тампонировались сразу же после бурения согласно требованиям техники безопасности.

Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, разгрузка - в сторону реки Сухоны.

В дождливые периоды и сезоны снеготаяния возможно образование грунтовых вод типа «верховодка» в насыпных грунтах на глубине 0,5-1,0м от поверхности, которые сливаясь с грунтовыми будут образовывать единый водоносный горизонт.

Застраиваемая территория по состоянию подтопления относится к естественно подтопленной.

По данным химических анализов тип грунтовой воды по соотношению компонентов - преимущественно гидрокарбонатно-кальциево-магниевый, по рН воды - нейтральные и кислые, очень жесткие, по степени минерализации пресные и солоноватые.

По степени агрессивного воздействия грунтовые воды неагрессивны по отношению к бетону марки W4 по водонепроницаемости и к арматуре тонкостенных железобетонных конструкций, среднеагрессивны к металлическим конструкциям (прил.3).

Определение коэффициента фильтрации выполнено лабораторным методом на приборе ПКФ -01, согласно ГОСТ 25584.

Определенные коэффициенты фильтрации:

для озерно-аллювиальных тугопластичных глин    - 0,01 м/сут;

для озерно-ледниковых суглинков:                                    - 0,05 м/сут

По данным химанализов согласно СНиП 2.03.11-85(таб № 5,6,7,28) степень агрессивного воздействия подземных вод для сооружений приведены в таблице № 3.

Таблица 3

Материал конструкций

Показатели агрессивности

Значения показателя

Степень агрессивного воздействия

Бетон нормальной водонепроницаемости на портландцементе

Бикарбонатная щелочь (НСО3), мг-экв/л Водородный показатель (рН), Содержание сульфатов в пересчете на ионы SО4, мг/л

 14,8-39,0 6,8-7,0  3,32-10,37

 неагрессивная неагрессивная  неагрессивная

Арматура ж/б конструкций при периодическом смачивании.

Содержание хлоридов в пересчете на СI; мг/л

7,10-35,50

неагрессивная

Степень агрессивного воздействия грунтов на металлические конструкции

 Водородный показатель (рН)  Суммарная концентрация сульфатов и хлоридов, г/л

 6,8-7,0  0,29-0,58

   среднеагрессивная


Выводы

Площадка изысканий находится в условно благоприятных инженерно-геологических условиях. Категория сложности - II.

Осложняющими строительство факторами являются:

большая мощность насыпных грунтов разного состава и плотности сложения;

сильная степень морозного пучения суглинистых грунтов залегающих

в зоне сезонного промерзания;

высокий уровень грунтовых вод в многоводный период.

Разрез на площадке, на разведанную скважинами глубину, сложен 3 ИГЭ.

Естественным основанием фундаментов могут служить все грунты геологического разреза, за исключением техногенных отложений - грунты ИГЭ-1.

Расчёт свайных фундаментов рекомендуется производить по данным статического зондирования. Для определения условий погружения свай и их несущей способности рекомендуется выполнить статическое зондирование, а также пробные забивки эталонных свай с последующим испытанием статическими нагрузками.

На период бурения (июль-август 2010г.) уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 3,0-4,55 м от поверхности.

Грунтовые воды как среда не агрессивны по отношению к бетону марки по водонепроницаемости, неагрессивны к арматуре тонкостенных железобетонных конструкций и среднеагрессивны к металлическим конструкциям. Наблюдается локальное распространение грунтовых вод имеющих слабо- и среднеагрессивное воздействие на бетон марки W4 по содержанию углекислоты агрессивной (СО2).

При проектировании необходимо предусмотреть мероприятия

по регулированию поверхностного стока;

по предохранению грунтов основания в процессе строительства от дополнительного увлажнения и промораживания, ухудшающих свойства грунтов.

4. Инженерно-геологические расчеты и прогнозы

4.1 Расчет несущей способности свай при вертикальной нагрузке

Основные показатели:

Тип фундамента: свайный

Сечение сваи: 0.3х0.3м

Глубина заложения сваи: 14.0м

ИГЭ: 2, глина тугопластичной консистенции с включением растительных остатков

ИГЭ: 2, глина тугопластичной консистенции с включением растительных остатков

Несущая способность висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунтов основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности по формуле (п 4.2. СНиП 2.02.03-85). Следовательно, несущая способность сваи определяется:

 = γc (γcr · R · A + u · Ʃ γcf fi hi )

Где γc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается равным 1;- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (кПа), принимается по таблице 1 СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты;- площадь опирания сваи, м2, принимаемая равной площади поперечного сечения, 0.09 м2;- периметр поперечного сечения ствола сваи, 1.2м;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл.2 СНиП 2.02.03-85;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γcr и γсf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3, cогласно СНиП2.02.03-85; γсR=1, γсf=1.

Одиночную сваю в составе фундаментов и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать, исходя из условия (п.3.10. СНиП 2.02.03-85).

                                                                                             (1)

где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (согласно техническому заданию заказчика равна 40 тс)- расчетная несущая способность грунта основание одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи и определяемая в соответствии с указаниями разд. 4 и 5 СниПа 2.02.03-85.

gk - коэффициент надежности (gk=1,4).

Составляем расчетную схему. При глубине забивки сваи от природного рельефа L=14 м (по тех. заданию), нормативное сопротивление в плоскости нижних концов свай.= 220 т/м2.

В пределах длины сваи разбиваем группы на слои по 2.0 м и находим среднюю глубину расположения слоев Z1 , Z2...:

Z1 = 1.0 м f1 = 1.5 т/м2= 3.0 м      f2 = 2.5 т/м2= 5.0 м      f3 = 2.9 т/м2= 7.0 м      f4 = 3.2 т/м2= 9.0 м   f4 = 3.4 т/м2= 11.0 м    f5 = 3.5 т/м2

Z7 = 13.0 м f5 = 5.6 т/м2

F6 = 3.2 т/м2

Несущая способность висячей сваи сечением 0,3×0,3 м будет равна:

Fd = 1 · [ 1· 220 · 0.09 + 1.2 · (2 · 1.5 + 2 · 2.5 + 2 · 2.9 + 2 · 3.2 + 2 · 3.4 + 2 · 3.5 + 2· 3.2)] = 71.8 т/м2

Рассмотрим условие

 ≤ 71.8 / 1.4 = 51.3т

≤ 51.3 - условие выполняется.

Принимаем несущую способность сваи 51.3 т.

.2 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет величины осадки свай выполняется по формуле:


где p - нагрузка на сваю, кПа;- модуль деформации грунта на уровне подошвы сваи, кПа;- сторона квадратной сваи, м;- коэффициент влияния осадки (зависит от отношения длины сваи к диаметру или стороне сваи lP / bP и от коэффициента жесткости (K)),

 = 1000 / 21 = 48;

где Ep - модуль деформации сваи, равен 1000 МПа.модуль деформации грунта, 21.0 МПа;

lP / bP =5.0 / 0,3=17=0,17 (принимается по таблице)

Величина осадки свайного фундамента будет равна:

S = 400 · 0.17 / 19000 · 0.3 = 0.012 м

Величина осадки свайного фундамента будет равна 12 мм.

Согласно СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты" п.2.2 силы сопротивления грунта в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую толщу нагрузки не должны учитываться, кроме отрицательных сил трения. Согласно п. 4.11 учет отрицательных сил трения сжимаемой толщи в около свайном грунте не производится, так как ни одно из условий для выполнения не выполняется.

.3 Расчет морозной пучинистости пылевато-глинистых грунтов

По степени морозоопасности все пучинистые грунты подразделяются на пять групп. Принадлежность глинистого грунта к одной из групп оценивается параметром R , определяемым по формуле

= 0,012 (-0,1)+/

где W, Wp, Wl - влажности в пределах слоя промерзающего грунта, соответствующие природной, на границах раскатывания и текучести, доли единицы; Wcr - расчетная критическая влажность, ниже значения которой, прекращается перераспределение влаги в промерзающем грунте, доли единицы, определяется по графику; Мо - безразмерный коэффициент, численно равный при открытой поверхности промерзающего грунта абсолютному значению среднезимней температуры воздуха.


Определяем степень морозоопасности ИГЭ 2, представленный глиной твердой, полутвердой консистенции, имеющей следующие физические характеристики: =0.287; =0.207; =0.413 ; М0 = 7.7.

По графику рис. 5 определим критическую влажность WCr=0.210

R= 0,012 (0,287-0,1)+[(0,287(0,287-0,21)2] / (0,413 · 0,207√7,7) = 0.0094

Согласно данным табл. 39 исследуемая глина является практически непучинистым грунтом.

Так как V=K1/K2=0,05/0,01=5, то для расчета используем формулу (16) при

.3 Прогноз уровенного режима грунтовых вод при полосообразной дополнительной инфильтрации

.

Рассчитаем среднюю мощность пласта по формуле (54)

hc=he+ ω(he-M)/K1=12,5+0,0004(12,5-6)/0,01=12,76 м.

Вычислим вспомогательные параметры:

λ i=ξi/2√f0b f0b =K2Mt/n1L2=14,83

ξ1= 1+ х = 1 + 40/15 = 3,67 ξ3= х - 1= 40/15 - 1 = 1,67

λ1=3,67/2√14,83 =0,48 λ3=1,67/2√14,83 =0,22

Tb = k1t/n1(hc-M) = 0,01*365/0,02(12,76-6) = 27,0

По графикам на рис.6 и 7 находим функции  и :

F3(0,48; 27,0) = 0,44; F3(0,22; 27,0) = 0,67

F4 (0,48; 27,0) = 0,32 F4 (0,22; 27,0) = 0,58

Тогда величина подъема уровня будет равна:

∆ h = 0,0004* (12,76 - 1,67)/ 0,02 = 1,51 м

Выводы к расчетам

Прогнозные расчеты несущей способности висящих свай, осадки и морозной пучинистости показали, что:

Согласно условию, что расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, не должна превышать расчетную несущую способность свай, в результате расчетов установлено, что при заданном условии выражение N   выполняется, т.к. расчетная нагрузка передаваемая сооружением на сваю согласно техзадания составляет 40 тонн, а расчетное несущая способность свай составляет 51.3 тонны. Что соответствует выполнению необходимого условия превышения несущей способности сваи над нагрузкой от проектируемого здания грунта основания глин ИГЭ 2 и суглинков ИГЭ-3 (смотри графический лист №3).

Расчет основания по деформациям сводиться к расчету величины осадки свай от сооружения, который не должен превышать допустимую осадку сооружения в 8 см.

- В результате расчета установлено, что осадка основания составит 12 мм, согласно приложения 4 СНиП 2.02.01-83 и техзадания, предоставленного заказчиком, осадка сооружения не должна превышать 8 см., что не превышает предельно допустимую осадку для данного сооружения.

- По степени морозоопасности грунт основания при критической влажности WCr=0.210 относится к практически непучинистым, что благоприятно влияет на основание сооружения, предотвращая его от деформаций во время смены времен года.

Прогнозные условия площадки благоприятствуют развитию процесса подтопления. Прогнозный расчет аналитическим методом показал, что уровень грунтовых вод через 1 год поднимется на 1,5 м.

Как показывает прогноз, такое повышение уровня может привести к подтоплению фундаментов сооружений и коммуникаций, обводнению грунтов основания, ведущие к снижению прочностных и деформационных свойств грунтов, осадкам, коррозии металла и бетона подземных сооружений и конструкций, ухудшение санитарных и экологических условий.

Заключение

В результате исследований геологических процессов и выполненных прогнозов на изучаемом участке установлено, что проектируемое сооружение приведет к образованию осадки основания. Установлено, что с осадка составит 12 мм, согласно приложению 4 СНиП 2.02.01-83., не превышает допустимой, равной 8 см.

Так же установлено, что территория является потенциально подтопляемой, через один год уровень подземных вод может повыситься на 1,5 м, что может привести к негативным последствиям, таким как подтопление фундаментов сооружений и коммуникаций, обводнение грунтов основания в активной сжимаемой зоне, ведущие к снижению прочностных и деформационных свойств грунтов, осадкам, коррозии металла и бетона подземных сооружений и конструкций, ухудшение санитарных и экологических условий.

Следует отметить, что проведённые на участке изысканий работы не отображают чёткой картины инженерно-геологического и геологического строения. Расчёт свайных фундаментов рекомендуется производить по данным статического зондирования. Для определения условий погружения свай и их несущей способности рекомендуется выполнить статическое зондирование, а также пробные забивки эталонных свай с последующим испытанием статическими нагрузками. В частности необходимо в дальнейшем более тщательно изучить инженерно-геологические явления, а также предусмотреть дальнейшие экологические последствия при эксплуатации сооружения.

Список используемой литературы

1.  В.Д. Ломтадзе «Инженерная геодинамика». Л. Недра. - 480 с.

2.      Е.Г. Чаповский «Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов».

.        СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

.        Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений, 1977г.

.        В.Н.Лукин «Инженерная геология и гидрогеология». Часть 1.

.        В. Н. Лукин «Инженерная геология и гидрогеология». Часть 2.

.        С.С. Бондаренко, Г.И. Потапов, С.Л. Афанасьев, В.Н. Лукин «Геология»

.        СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основныеположения.» М. 1997г.

.        СНиП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 1. Общие правила производства работ. М. 1997г.

.        Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83), «Стройиздат», М. 1986г.

.        Пособие к СНиП 2.06.15-85 Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застраиваемых и застроенных территориях.

Похожие работы на - Инженерно-геологическая оценка развития осадок и подтопления на участке реконструкции цеха по производству бумаги Сокольского целлюлозо-бумажного комбината в г. Соколе Вологодской области

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!