Характеристика инженерно-геологических условий участка строительства гипермаркета в г.Дзержинске Нижегородской области

Примечание: В таблице приведены значения плотности в числителе - при природной влажности, в знаменателе – при водонасыщении.

Плотность сложения песков определена по результатам статического зондирования. Приведенные в таблице значения "r" вычислялись по формулам:

r= rs(1+W) /(1 + e) - для влажных и маловлажных песков,

 r = (rs + e) / (1 + e) - для водонасыщенных песков,

где rs – плотность частиц грунта, принята  для песков мелких - 2,66 г/см3,

е – коэффициент пористости, принятый по результатам статического зондирования,

W – природная влажность по данным  лабораторных исследований, в долях  ед.

Основные характеристики физико-механических свойств грунтов по инженерно-геологическим элементам приведены в таблице 4, где использованы следующие обозначения:

W – природная влажность,

е – коэффициент пористости,

r – плотность грунта,

С – удельное сцепление,

j– угол внутреннего трения,

Е – модуль деформации.

 

Значения характеристик грунтов по данным
Характеристики грунтов	размерность	Лаб. исследован.	Статич.зондирования	Геофизических исследований	Штампо  опытов  -	Таблицы  СП  22.13330.  2011	Принятые нормативные значения
1	2	3	4	5	6	7	8

Нормативные и расчетные значения физико-механических характеристик грунтов приведены в таблице 4.2.

       Таблица 4.2

Расчетные значения физико-механических свойств грунтов

 

ИГЭ 1 – Песок мелкий кварцевый, рыхлый, от маловлажного до водонасыщенного. Вскрыт  в виде прослоев в скв. №№ 3,5,9, тсз № 10. В скв. №№ 5, 9 и тсз №10 в интервале глубин 6,6-12,5 м в песках встречаются гнёзда и тонкими линзы (0,5-15 см) суглинка мягкопластичного.   Мощность песков 0,6-1,0 м.

1	2	3	4	5	6	7	8
W	%	3,2-9,9		-	-	-	5,6
е	д.ед.	-	0,76	-	-	-	0,76
r	г/см3	-	1,60/1,94	-	-	-	1,60/1,94
с	кПа	-	-	-	-	не нормир.	-
j	град	-	28	-	-	не нормир.	28
E	МПа	-	19	-	-	не нормир.	19

 

1	2	3	4	5	6	7	8
W	%	3,2-9,9	-	-	-	-	5,6
е	д.ед.	-	0,67	-	-	-	0,67
r	г/см3	-	1,68/1,99	-	-	-	1,68/1,99
с	кПа	-	-	-	-	2	2
j	град	-	33	-	-	31	31
E	МПа	-	26	-	-	26	26

ИГЭ 2 – Песок мелкий кварцевый, средней плотности, от маловлажного до водонасыщенного. Вскрыт всеми выработками в разных частях разреза  в виде прослоев мощностью от 0,4 до 2,4 м.

 

ИГЭ 3 – Песок мелкий кварцевый, плотный, от маловлажного до водонасыщенного. Вскрыт всеми выработками. Составляет основную часть разреза. Мощность от 0,4 до 7,1 м, включая вскрытую

1	2	3	4	5	6	7	8
W	%	3,2-9,9	-	-	-	-	5,6
е	д.ед.		0,55	-	-	-	0,55
r	г/см3		1,81/2,07	-	-	-	1,81/2,07
с	кПа		-	-	-	4	4
j	град		36	-	-	36	36
E	МПа		41	-	-	38	38

.

Углы естественного откоса песков мелких составляют: в сухом состоянии 29-300, под водой 27-280.

 

 

5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

5.1. Фильтрационная трубка  СПЕЦГЕО-Знаменского

 

Определение фильтрационных свойств производилось с помощью трубки СПЕЦГЕО-Знаменского (прибор КФ-1М). Данный прибор предназначен для определения Kф песчаных пород как с нарушенной, так и с ненарушенной структурой. Конструкция трубки позволяет вести испытания пород при постоянном градиенте, специальное приспособление позволяет регулировать J от 0,1 до 1,0, что особенно важно в практике лабораторных исследований.

Прибор состоит (рис.5.1) из фильтрационной трубки и специального винтового приспособления, позволяющего насыщать породу и регулировать напорный градиент. Фильтрационная трубка состоит из мерного стеклянного цилиндра 1 с градуировочной шкалой (емкость Мариотта), металлической трубки с заостренным краем 4, донышка 7, которое надевается на нижнюю часть трубки и латунной сетки, вставленной в донышко; в верхней части металлической трубки находится крышка 2 с латунной, куда и вставляется емкость Мариотта. На платформе винтового приспособления закреплен стержень 6, где нанесены деления напорного градиента. Винтовое приспособление и фильтрационная трубка вставляется в стакан 9, который служит и футляром прибора.

Рисунок 5.1. Трубка СПЕЦГЕО-Знаменского

Подготовка прибора к работе

Прибор разбирают и заполняют фильтрационную трубку породой. Если сложение пород не нарушенное, трубку осторожно задавливают в породу или осторожно вырезают ножом столбик породы диаметром на 3-5 мм больше внутреннего диаметра трубки, а затем постепенно надевают трубку на этот столбик, срезая излишнюю породу. Если опыт проводят с песчаными породами нарушенного сложения, то на фильтрационную трубку 4 надевают донышко 7 с латунной сеткой и заполняют ее породой через верх. После заполнения трубки в стакан 9 заливают воду, а затем вращением винта 3 поднимают платформу до отметки гидравлического градиента  J=1. Далее на дно платформы устанавливают фильтрационную трубку и погружают их в воду до отметки напорного градиента J=0.8, после насыщения породы водой устанавливают сверху латунную сетку, надевают крышку 2 и вращением винта 2 опускают фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение.

Проведение опыта

Наполняют мерный стеклянный сосуд водой и вставляют его в крышу фильтрационной трубки так, что его горлышко прилегало к латунной сетке. В таком положении мерная емкость поддерживает над породой постоянный уровень воды в 1-2 мм. Установив винтом 3 градиент J=0,6 на шкале 6, доливают воду в стакан 5 до появления ее у пазов стакана и приступают к наблюдениям. Необходимо, чтобы в емкость Мариотта равномерно поднимались мелкие пузырьки. Если этого не происходит, то необходимо опустить ее ниже. Записывают по шкале уровень воды в мерном цилиндре 1, пускают секундомер и по истечении определенного времени отмечают время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 или 20 см3, принимая это время за начало фильтрации воды . В дальнейшем фиксируют время, когда уровень воды достигнет соответственно 20,30,40,50 или других кратных значений. Производят четыре отсчета. Коэффициент фильтрации вычисляют по формуле:

Kф = 864Q/F*J

F- площадь поперечного сечения =25 см3.

Опыт повторяется несколько раз при различных значениях напорного градиента.

 

5.2.Результаты опытов

 

В ходе работы было проанализировано 12 образцов аллювиальных песков, отобранных из семи пробуренных на участке скважин с разных глубин. Определение гранулометрического состава образцов грунта показало, что основная часть пород представлена песками мелкими, а  на глубине 12 м. в скважине № 8 однократно встречается песок пылеватого состава.

Для каждого образца с помощью трубки СПЕЦГЕО-Знаменского был определен коэффициент фильтрации. По полученным данным средний коэффициент фильтрации для мелких песков составил 9 м/сут, а для пылеватого – 1,7 м/сут.

Данные, полученные при лабораторных исследованиях грунта приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1.

Гранулометрический состав грунтов и их коэффициенты фильтрации.

	Лабораторный №	Наименование выработки	Глубина   отбора   образца,   м	Гранулометрический состав
				Песок
				2,0-1,0 мм	1 – 0,5 мм	0,5 - 0,25 мм	0,25 –0,1 мм	< 0,1 мм
									Kф, м/сут	наименование
	1	2	3	7	8	9	10	11
	1	скв 1	2,0	0,8	1,2	14	75,6	8,4	5,98	мелкий
	2		5,5	0,2	0,8	19,7	72,7	6,6	6,84	мелкий
	3		7,5	0,1	1,2	22,9	71,1	4,7	8,39	мелкий
	4	скв 8	12,0		0,1	0,9	70,8	28,2	1,7	пылеватый
	5	скв 2	7,0	0,1	1,9	21,1	68,7	8,2	12,26	мелкий
	6	скв 3	12,0	0,1	0,4	13,5	82,4	3,6	7,79	мелкий
	7	скв 9	7,5	0,1	0,8	18,2	78,2	2,7	9,1	мелкий
	8		9,5	0,3	0,6	23,8	68,2	7,1	6,7	мелкий
	9	скв 8	6,0		0,2	1,0	83,5	15,3	5,84	мелкий
	10	скв 4	10,0	0,1	1,0	17,3	75,4	6,2	10,91	мелкий
	11	скв 8	10,0	0,2	2,1	25,5	66,3	5,9	8,2	мелкий
	12	скв 6	11,0		0,1	27,9	65,1	6,9	14,46	мелкий

 

6.Определение суффозионной устойчивости  грунтов

 

Достаточно высокий показатель коэффициента фильтрации мелких песков позволяет судить о наличии длительной инфильтрации атмосферных осадков и последующего суффозионного выноса в этих грунтах даже при минимальных градиентах напора.

В связи с этим была рассчитана осадка фундамента проектируемого сооружения, на основе данных о предполагаемых нагрузках, взятых их технического задания.

Осадка была рассчитана методом построения эпюр напряжений Ϭzg и Ϭzg. Для различных частей здания (нагрузка на АБК=150 т, нагрузка на ТЗ = 100 т). Построенные для расчетов графики приведены в графическом приложении 3.  При нагрузке 100т (для торгового зала) на опору величина осадки составит 1,4 см. мощность сжимаемой толщи составит 5,2 см, а при нагрузке 150 т (для административно-бытового комплекса) она составит 5,9 см, просадка - 2,1 см.

Для административно-бытового комплекса также была рассчитана возможная суффозионная осадка на основе пункта 3.18 «Рекомендаций по методике проведений лабораторных испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозионную устойчивость».

На основе данных рекомендаций, вопрос о суффозионной устойчивости несвязного грунта  решается в следующем порядке.

Для обеих составляющих (заполнитель и скелет), на которые может быть разделен грунт, строят суммарные кривые распределения частиц, принимая каждую составляющую за целое, а затем по суммарной кривой скелета определяют dc50 и коэффициент разнозернистости hс. Для определения диаметра поровых каналов скелета следует вычислить его пористость:

,                                                         (6.1)

где pc - относительное (в долях единицы) содержание частиц скелета в общей массе грунта; gd - удельный вес сухого грунта;   - удельный вес вещества частиц скелета.

Сравнивая величину пс со значением пористости скелета, находящегося отдельно от заполнителя, можно судить о том, каким деформациям подвергнется грунт, если произойдет вымыв всех мелких его частиц. Для выполнения таких расчетов на рис. 6.1.б приведены графики изменения пористости сыпучих (несвязных) грунтов в зависимости от коэффициента их разнозернистости.

 

Рис. 6.1. Пример графоаналитического построения для последующей оценки суффозионных свойств разнозернистого грунта

а - исходные характеристики зернового состава грунта: 1, 2 - соответственно интегральная и дифференциальная кривые; 3 - интегральная кривая мелкозернистой составляющей; 4 - то же скелета; б - зависимость пористости от коэффициента разнозернистости сыпучих (несвязных грунтов): 5 - при средней по плотности укладке грунта; 6, 7 - соответственно при рыхлой и очень плотной укладке