Титульный лист курсовой работы Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет Кафедра геотехники Курсовая работа «Оценка гидрогеологических условий на площадке строительства и прогноз неблагоприятных процессов при водопонижении» Работу выполнил студент гр. … Санкт-Петербург 2009 1
Оглавление (Не забывайте проставить нумерацию страниц!) На титуле приветствуется любая картинка по теме работы! Введение. 1. Исходные данные……………………………………. . . 1. 1. Карта фактического материала………………………………. . . 1. 2. Геолого-литологические колонки опорных скважин…………. . 1. 3. Результаты гранулометрического анализа……………………. 1. 4. Результаты химического анализа грунтовых вод………………. . 1. 5. Сведения о физико-механических свойствах грунтов. …………………. . . 2. Аналитический блок…………………………………………. 2. 1. Характеристика рельефа площадки…………………………. . . 2. 2. Геологическое строение площадки и выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ)…………………. (Приложение 1 – инженерно-геологический разрез) 2. 3. Гидрогеологическое строение площадки……………………. (Приложение 2 – карта гидроизогипс) 2. 4. Химический состав подземных вод и оценка агрессивности воды по отношению к бетону…………………………………………. 3. Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении……………………………………………. . . 3. 1. Расчёт притока воды к совершенным выработкам (котлован или траншея)…………………………………………………. . . 3. 2. Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (котлован или траншея)………………………………………………………. . . 4. Прогноз последствий водопонижения……………………………. 4. 1. Прогноз суффозионного выноса…………………………………. . 4. 2. Прогноз оседания земной поверхности при снижении уровня грунтовых вод…………………………………………………. . 4. 3. Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована (траншеи)……… Заключение. Список использованной литературы 2
Для выполнения курсовой работы рекомендуется использовать конспект лекций, рекомендованную учебную литературу и методические указания «Оценка гидрогеологических условий площадки строительства» , в которых представлены варианты заданий, порядок их выполнения и справочный материал! Необходимые уточнения и объяснения каждый студент может получить во время практических занятий и консультаций, предусмотренных учебным расписанием! Ознакомиться с полным содержанием и оформлением курсовой работы, в том числе первой части, можно на портале «narod. yandex. ru» , сайт «zhmike 12. narod. ru» 3
Список опечаток и неточностей в методических указаниях по выполнению курсовой работы Таблица 1. Описание колонок буровых скважин. 1. По всем скважинам исправить геологические индексы • ml. IV на (m-l)IV; • p. IV на b. IV; • tg. IV на t. IV. 2. Скв. 16: слой 2 — g. III на lg. III. 3. Cкв. 20: слой 3 — lg. III на g. III. 4. Скв. 24: слой 2 — ml. III на (m-l)IV. 5. Скв. 25: слой 1 — ml. III на (m-l)IV. 6. Скв. 26: слой 1 — ml. III на (m-l)IV. 7. Скв. 28: слой 1 — ml. III на (m-l)IV. 8. Скв. 42: напорный горизонт вскрыт в слое 3 (супесь пылеватая, с гравием, пластичная) – отметка вскрытия минус 1, 5 м, отметка установившегося уровня плюс 3, 5 м. 9. Скв. 62: напорный горизонт вскрыт в слое 4 (песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный) – отметка вскрытия минус 2, 5 м, отметка установившегося уровня плюс 3, 0 м. 10. Скв. 65: напорный горизонт вскрыт в слое 3 (песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный) – отметка вскрытия плюс 5, 3 м, отметка установившегося уровня плюс 9, 0 м. 11. Скв. 67: напорный горизонт вскрыт в слое 3 (песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный) – отметка вскрытия плюс 5, 0 м, отметка установившегося уровня плюс 10, 2 м. 12. Скв. 68: напорный горизонт вскрыт в слое 3 (песок гравелистый, средней плотности, водонасыщенный) – отметка вскрытия плюс 5, 5 м, отметка установившегося уровня плюс 10, 2 м. 13. Скв. 74: слой 2 - вместо «супесь, слоистая, пластичная» следует читать «суглинок слоистый, пластичный» . 14. Содержание фракции 2… 0. 5 мм по гранулометрическому анализу скв. 60 составляет 5% (ошибочно указано 11%). 15. В табл. 4 «Данные химического анализа грунтовых вод» вместо иона HNO 3 следует читать НСО 3. . По скв. 9 содержание иона НСО 3 принять 128 мг/л. 16. Приложение 1. Вместо «Построение геолого-литологического разреза по данным разведочных скважин» следует читать «Построение инженерно-геологического разреза» . 17. На с. 33 в примечании о значениях логарифмов пропущено значение lg 7=0, 84. 18. Для вычисления высоты капиллярного поднятия по формуле на с. 34 значения эмпирического коэффициента С принять: для песков 0, 1; супесей 0, 2; суглинков 0, 3; глин 0, 4; тяжёлых глин 0, 5. 19. Приложение 5. «Категории сложности инженерно-геологических условий» приведено по Приложению Б СП 11 -105 -97. 20. Расчёт притоков в несовершенные выработки вести как в совершенные с учётом поправочного коэффициента t/H, где t – заглубление выработки в водоносный горизонта, H – полная мощность водоносного горизонта (см. слайд 26). 21. Блок исходных данных формируется по всем скважинам участка! 22. Проектируемые котлованы занимают центральные части участков с размерами 150 на 100 м. Геологический разрез котлована для гидрогеологических расчётов принять по ближайшей скважине, вскрывшей напорные воды! 1 вариант – скв. 4; 2 вариант – скв. 9; 3 вариант – скв. 17; 4 вариант – скв. 28; 5 вариант – скв. 36; 6 вариант – скв. 42; 7 вариант – скв. 53; 8 вариант – скв. 56; 9 вариант – скв. 67; 10 вариант – скв. 73. 4
Прежде всего надо сформировать блок исходных данных по выданному варианту курсовой работы! Первая часть курсовой работы. Блок фактического материала. Ниже на слайдах 4 -8 рассмотрено содержание заданий первой части курсовой работы. Введение. 1. Исходные данные. • 1. 1. Карта фактического материала……. . . . • 1. 2. Геолого-литологические колонки опорных скважин………………………………. • 1. 3. Результаты гранулометрического анализа………………………………. • • 1. 4. Результаты химического анализа грунтовых вод…………………………………. 1. 5. Сведения о физико-механических свойствах грунтов. …………………. . . . Примечание: В исходные данные включаются данные по всем скважинам участка! Эта часть должна быть представлена в виде компьютерной распечатки согласно принятой рубрикации с необходимыми графическими построениями к 20. 10. 2009! Эта часть КР получает соответствующую оценку, которая будет учитываться в конце семестра при окончательной оценке курсовой работы! 5
Курсовая работа начинается с хорошо оформленной карты фактов в масштабе 1: 1000 котлован Обратите внимание! Условные обозначения перепутаны! Примечание: на плане пунктирной линией показать положение проектируемого котлована 6
Оформление колонок скважин требует особого внимания! Литологическая колонка По данным гранулометрического анализа это песок мелко-среднезернистый с включением гравия! В приведённом виде должны быть оформлены скважины, по которым строится инженерногеологический разрез! Колонки строятся в масштабе 1: 100, каждая на отдельный лист формата А 4! 7
Литологическая колонка скважины строится в специальных знаках! 8
Продолжаем формирование блока исходных данных! Ниже данной таблицы должна быть расшифровка всех показателей, приведены формулы расчёта. Размерность и условные обозначения всех показателей должны быть твёрдо усвоены каждым студентом! Плотность ρ…Плотность минеральной части ρs. …Число пластичности Ip… Показатели пористости n и е… Модуль общей деформации Е 0… Содержание органики ОВ… Степень разложенности торфа D… 9
Вторая часть курсовой работы – аналитический блок! Вторая часть курсовой работы включает в себя выполнение следующих заданий согласно принятой рубрикации: 2. 1. Определение и классификация пропущенных слоёв. 2. 2. Характеристика рельефа площадки. 2. 3. Геологическое строение площадки и выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ). (Приложение 1 – инженерно-геологический разрез) 2. 4. Гидрогеологическое строение площадки. (Приложение 2 – карта гидроизогипс) 2. 5. Химический состав подземных вод и оценка агрессивности воды по отношению к бетону. Вторая часть курсовой работы (см. слайды 9 -19) должна быть выполнена и представлена к проверке к 20. 12. 2011 в виде компьютерной распечатки с необходимыми графическими построениями! Соответственно эта часть получает вторую оценку, которая будет учтена при окончательной оценке курсовой работы в конце семестра! 10
Аналитический блок курсовой работы должен начинаться с выполнения задания по определению состава и свойств слоя, пропущенного в некоторых скважинах (см. таблицу 4). 2. 1. Определение пропущенных слоёв, их характеристика и классификация. В основе определения и классификации песчаноглинистых грунтов лежит знание их гранулометрического состава. В курсовой работе предлагается по результатам гранулометрических анализов определить название пропущенного слоя (см. разрезы по скважинам) и его некоторые характеристики. Для выполнения задания по результатам каждого гранулометрического анализа необходимо построить суммарную (кумулятивную) кривую (см. слайд 12). 11
Для построения кумулятивной кривой необходимо пересчитать исходные данные гранулометрического анализа, последовательно суммируя в возрастающем порядке содержание основных фракций (см. табл. 5). Для сжатия оси абсцисс применяется логарифмический масштаб для выбора промежуточных отметок между базовыми единицами размера частиц 0, 001 – 0, 1 – 1, 0 – 10 мм. Для построения кумулятивной кривой гранулометрического состава удобно использовать компьютерную программу Excel, позволяющую строить различные графики с комбинированными масштабами по осям. 12
Результаты гранулометрического анализа позволяют определить степень однородности грунта и некоторые его водные свойства – суффозионную устойчивость, коэффициент фильтрации, высоту капиллярного поднятия. 13
Примерный план изложения разделов аналитического блока 2. 2 – 2. 3 2. 2 Рельеф площадки. Территория рассматриваемого участка представляет собой фрагмент полого-волнистой равнины в пределах абсолютных отметок от…до… м (или… «фрагмент пологого склона, спускающегося с СВ на ЮЗ под углом. . . » . Обязательно указываются осложняющие элементы – овраги долины, промоины, водоёмы и т. п. ). 2. 3. Геологическое строение площадки. В геологическом строении площадки принимают участие следующие стратиграфо-генетические комплексы: Далее на основе анализа разрезов всех буровых скважин даётся подробное описание выделенных комплексов сверху вниз (от молодых стратиграфических подразделений четвертичного возраста к древним дочетвертичным образованиям). Для каждого комплекса указывается состав пород, глубина залегания кровли (в том числе с указанием абсолютных отметок), вариации мощности, условия обводнения, возможность разбивки на ИГЭ. В качестве иллюстрации к этому разделу составляется инженерно-геологический разрез (Приложение 1). Разрез строится в электронном виде с помощью любой графической программы (Auto. Cad, Corel Draw и т. п. ) и распечатывается на листе А 4 или А 3. 14
Инженерно-геологический разрез (Приложение 1) является главнейшим графическим приложением к курсовой работе! Каждый знак, каждая цифра на разрезе должны быть расшифрованы в условных обозначениях! Для построения разреза использовать любую графическую программу (Word, Corel, Auto. Cad и т. п. ) (m-l)IV lg. III C 1 15
Основные операции по построению инженерно-геологического разреза (см. Методические указания…) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Выбираются масштабы построения: вертикальный масштаб 1: 100, горизонтальный соответствует масштабу карты фактического материала 1: 1000. Выбранные скважины выносятся на лист (обычно формата А 3) с указанием положения устья скважины, забоя скважины и вертикальной оси скважины. Для привязки изображения скважины по левому и по правому краю листа наносятся масштабные линейки (1: 100) с оцифровкой в абс. отметках. По каждой скважине маркируются границы слоёв в точном соответствии с ранее построенными колонками. Для каждой границы, включая забой скважины, указываются абсолютные и относительные отметки (глубина от поверхности). Проводятся границы слоёв с соблюдением правила геологической интерполяции. Все слои штрихуются в общепринятых условных знаках (то же на колонках скважин). Запомнить, что через забои скважин границы не проводятся, т. к. полная мощность последнего слоя неизвестна. Наносится уровень грунтовых вод (маркируется как любая граница в абсолютных и относительных отметках). Под разрезом в специальном зарамочном оформлении указываются номер скважины, абсолютная отметка устья, расстояние между соседними скважинами, в м. На разрезе выделяются и подписываются инженерногеологические элементы (ИГЭ), указываются приведённые в таблице 3 (блок исходных данных) отдельные показатели физико-механических свойств. Следует неукоснительно соблюдать правила зарамочного оформления разреза с указанием использованных условных обозначений. 16
Примерный план изложения разделов аналитического блока 2. 4 -2. 5 2. 4 Гидрогеологическое строение площадки. В пределах площадки буровыми скважинами вскрыты два водоносных горизонта (см. Приложение 1). Первый от поверхности горизонт грунтовых вод залегает на глубинах от…. до м (от дневной поверхности) и приурочен к … (далее указание стратиграфо-генетического комплекса обводнённых пород). Водовмещающими являются …. , водоупором служит…. , мощность горизонта колеблется от… до м. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации от… до м/сутки (см. Приложение 2). Второй горизонт напорных межпластовых (артезианских) вод вскрыт в скважине (-ах)…. Водовмещающими породами являются…, • верхний водоупор…, • нижний водоупор…, • величина избыточного напора над кровлей … м. Залегание подземных вод на площадке иллюстрируется разрезом 1 17
Характеристика условий залегания грунтовых вод хорошо иллюстрируется картой гидроизогипс (Приложение 2)! Для построения карты гидроизогипс использовать любую компьютерную программу, позволяющую строить двухкоординатные поверхности с заданным сечением, например, Surfer! Здесь надо было выбрать несколько направлений между соседними скважинами! Здесь допущена описка, т. к. V=k i=20 0, 014=0, 28 м/сутки, но действительная скорость потока, зависящая от пористости n=0, 4, почти в три раза выше! 18
Так могут выглядеть графические представления об условиях залегания грунтовых вод – карта гидроизогипс и блок – диаграммы, показывающие строение зеркала грунтовых вод и его соотношение с поверхностью рельефа Недостатком этих построений является отсутствие скважин с отметками отображаемых поверхностей! 19
Влияние подземных вод на строительство во многом определяется их химическим составом и агрессивностью! 2. 5. Химический состав грунтовых вод и оценка агрессивности воды. Химический состав грунтовых вод изучен по пробам, отобранным в скважине (скважинах). Результаты анализа приведены в таблице (см. раздел 1, таблица…). Далее приводится характеристика химического состава воды, формула Курлова, устанавливаются виды агрессивности воды по отношению к бетонам. 20
Третья (заключительная часть курсовой работы включает в себя выполнение следующих заданий согласно принятой рубрикации (см. оглавление) 3. Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении. 3. 1. Расчёт притока воды к совершенным выработкам (котлован или траншея). 3. 2. Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (котлован или траншея). 4. Прогноз последствий водопонижения. 4. 1. Прогноз суффозионного выноса. 4. 2. Прогноз оседания земной поверхности при снижении уровня грунтовых вод. 4. 3. Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована (траншеи). Заключение. Список использованной литературы Заключительная часть курсовой работы должна быть закончена и сдана на проверку к 20. 12. 2009, после чего по итогам выполнения всех частей работы выводится заключительная оценка! Допуск к экзамену оформляется только после защиты курсовой работы! 21
Расчёты водопритоков к горным выработкам. В основе расчётов лежат представления о притоке воды по боковой поверхности цилиндра от кругового контура питания. Задача решается с использованием дифференциального исчисления в бесконечно малых переменных. Схема расчёта водопритока к совершенной скважине R NL Зона аэрации УГВ (WL) Водоносный горизонт Воронка депрессии dy H y dr h r 0 r 22
Основные формулы расчёта водопритока к одиночной скважине (цилиндрический колодец с круговым контуром питания) Интегрируя левую часть данного дифференциального уравнения в пределах радиуса колодца от r 0 до радиуса депрессионной воронки R, а правую часть для переменной γ – в пределах от h до H, находим выражение для притока в колодец (формула Дюпюи): 23
Основные формулы расчёта водопритока к траншее (горизонтальная выработка с линейным контуром питания) Интегрирование данного дифференциального уравнения по x от 0 до R и по y от h до H даёт в результате приток на один погонный метр с одной стороны траншеи: Соответственно полный приток в траншею с двух сторон: Приток воды в строительный котлован, в том числе отличающийся в плане от круглого, определяется по формулам для совершенного или несовершенного большого колодца эквивалентного радиуса: где F – площадь котлована. 24
Примеры расчёта притоков воды к совершенным и несовершенным выработкам 25
Соответственно приток к несовершенной траншее (котловану) Qн составляет часть притока в условную совершенную траншею (котлован) в том же водоносном горизонте, пропорциональную заглублению траншеи (котлована) в водоносный горизонт t/Н: Для котлована: Для траншеи: 26
4. Прогноз последствий водопонижения. 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. 4. 1. 27
Откачки воды со значительными понижениями могут вызвать оседание поверхности вокруг котлованов за счёт изменения веса грунта в осушенной зоне! 4. 2. Sгр = (∆ Sw 2 ) / 2 E 0 sb – удельный вес грунта в условиях взвешивания, к. Н/м 3 Внимание! Е 0 =7 МПа = 7000 к. Па (к. Н/м 2) 5 м 18 к. Н/м 3 ∆ = 18 – 9, 9 = 8, 1 к. Н/м 3 Sгр = (8, 1 25) / (2 7000) = 0, 014 м ≈ 1 см 28
Сущность процесса оседания поверхности земли при откачке за счёт уплотнения грунта в осушенной зоне показана на рисунке Б Полная мощность водоносного горизонта в зоне осушения 29
Ещё одно задание курсовой работы связано с проверкой возможности прорыва напорных вод в котлован! 4. 3. Ризб. НУ 30
В заключении приводятся основные результаты, полученные в курсовой работе, и даётся оценка категории сложности инженерно-геологических условий площадки! Список использованной литературы 31
Скачать презентацию Титульный лист курсовой работы Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет Кафедра
Курсовая работа для ПГС.ppt