Приклад побудови інтегральної кривої гранскладу піщаного грунту

Вихідні дані для побудови інтегральної кривої гранскладу піщаного грунту наведені в табл. 14.

 

Таблиця 14 – Дані для побудови інтегральної кривої гранскладу піску

Діаметр частинок d, мм	<0,01	<0,05	<0,1	<0,25	<0,5	<1,0	<2,0
Вміст частинок за масою, %	2 шар			29,8	80,8	92,7	94,7
3 шар (до прикладу)		6,5				83,4

2 шар: С_u=d₆₀/d₁₀=0,17/0,06=2,8 < 3 - пісок однорідний;

3 шар: С_u=d₆₀/d₁₀=0,58/0,07=8,3 > 6 - пісок дуже неоднорідний.

 

 

Рис. 3.1 - Приклад оформлення

4 ПОБУДОВА ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНОГО РОЗРІЗУ

 

4.1 Інженерно-геологічний розріз є графічним зображенням геологічної будови якої-небудь ділянки у вертикальній площині. Інженерно-геологічні розрізи, як слід, будують по бурових свердловинах, розташованих по осі майбутньої споруди, по трасі дороги та ін.

4.2 На плані ділянки повинно бути вказано розташування свердловин і лінію, у напрямку якої будується розріз.

4.3 Основні принципи і порядок побудови розрізу наступні:

4.3.1 Вибрати масштаби розрізу – вертикальний і горизонтальний – з урахуванням його розміщення разом з умовними позначеннями (які розташовуються справа від розрізу) на листі формату А3.

4.3.2 У лівій частині накреслити вертикальну шкалу, а в нижній – горизонтальну.

4.3.3 На горизонтальній шкалі відзначити точки свердловин відповідно до відстаней між ними; потім з цих точок провести пунктирні лінії паралельно вертикальній масштабній шкалі.

4.3.4 На побудованих лініях відзначити абсолютні відмітки устів свердловин відповідно до вертикальної шкали.

4.3.5 З'єднати відзначені точки плавною лінією; таким чином, виходить топографічний профіль.

4.3.6 Нанести на профіль зображення свердловин шириною 1-2 мм і глибиною відповідно до вертикальної шкали. Приклад топографічного профілю зі свердловинами наведено на рис. 4.1.

4.3.7 Зліва, від зображених свердловин, відзначити і записати глибину залягання підошви кожного шару відповідно до вертикального масштабу. З правої сторони – записати абсолютні відмітки підошви кожного шару, які визначаються відніманням глибини залягання підошви від абсолютної відмітки устя свердловини.

4.3.8 З'єднати плавними лініями відмітки підошв відповідних шарів і заштрихувати їх відповідно до умовних позначень (див. рис. 4.3).

4.3.9 Відзначити на свердловинах і підписати глибину залягання рівня грунтових вод (РГВ), закрасити свердловину нижче РГВ - це означає, що свердловина заповнена водою до цього рівня.

4.3.10 З'єднати відмітки РГВ плавною пунктирною лінією відповідно до умовних позначень.

4.3.11 У правій частині розрізу зобразити умовні позначення.

4.3.12 Над розрізом зробити напис: «Інженерно-геологічний розріз по лінії свердловин 1- 4»; нижче слід вказати масштаби горизонтальний і вертикальний.

4.4 Приклад інженерно-геологічного розрізу наведено на рис. 4.2.

 

 

 

 

 

 

5 ПОБУДОВА КАРТИ ГІДРОІЗОГІПС

 

5.1 Карта гідроізогіпс є графічним зображенням поверхні (дзеркала) грунтових вод. Гідроізогіпси – це плавні лінії, які з’єднують точки з однаковими абсолютними (іноді відносними) відмітками рівня грунтових вод. Зовні карта гідроізогіпс виглядає як карта горизонталей рельєфу місцевості.

5.2 Карту гідроізогіпс слід будувати на листі формату А3.

5.3 Порядок побудови наступний:

5.3.1 Побудувати план розташування свердловин в масштабі 1:500, відповідно до варіанта завдання, отриманого студентом.

5.3.2 Зліва від свердловини вказати її номер; справа записати дріб у вигляді: в чисельнику – абсолютну відмітку устя свердловини, в знаменнику – абсолютну відмітку РГВ (різниця між абсолютною відміткою устя свердловини і глибиною залягання РГВ).

5.3.3 З'єднати свердловини тонкими прямими лініями. Застосовуючи спосіб інтерполяції, відзначити на цих лініях точки, відповідні гідроізогіпсам з абс. відмітками в цілих метрах (в деяких випадках – через 0,5 м).

5.3.4 Відзначені точки з'єднати плавними лініями, враховуючи, що гідроізогіпси не можуть перетинатися або обриватися в межах ділянки. Іноді вони можуть утворювати замкнуті лінії.

5.3.5 Показати напрям руху грунтового потоку стрілками. При цьому слід пам'ятати, що потік завжди направлений від великих абс. відміток до менших та його напрям є перпендикулярним гідроізогіпсам.

5.4 Вибрати на карті гідроізогіпс напрям (створ), на якому має місце найбільша різниця рівнів, тобто найбільший гідравлічний нахил або напірний градієнт. Визначити його за формулою:

I = (H₁ – H₂)/ l = DH/ l,

де H₁, H₂ – абс. відмітки РГВ на вибраному напрямі; DH – різниця між H₁ і H₂;

l – відстань між точками з рівнями H₁ та H₂.

5.5 За визначеним значенням гідравлічного нахилу I та заданим коефіцієнтом фільтрації k_ф найпроникнішого шару водонасичених грунтів розрахувати швидкість фільтрації:

V = k_фI.

5.6 Визначити дійсну швидкість руху грунтових вод з використанням значення пористості n того ж шару грунту:

V_д= V/ n,

де n – пористість грунту, яка визначається за формулою:

n=e/(1+e).

5.7 Праворуч від карти гідроізогіпс привести вказані розрахунки і результати за пп. 5.4 – 5.6.

5.8 Приклад оформлення карти гідроізогіпс наведено на рис. 5.1.

 

6 Обробка даних хімічного складу підземних вод

 

6.1 Результати визначення хімічного складу підземної води використовують для її класифікації, оцінки якостей та властивостей, встановлення ступеня її агресивності до бетонних та металевих конструкцій, а також можливості використання води для технічної і питної мети.

6.2 У вихідних даних студентам надаються вміст основних іонів в мг/л та величина pH.

6.3 Порядок обробки даних наступний:

6.3.1 Обчислити загальну мінералізацію за формулою:

М=1,1(0,5НСО₃^-+SO₄^2-+CI^-+(Na⁺+K⁺)+Ca²⁺+Mg²⁺).

В табл. 15 наведена класифікація підземних вод за ступенем мінералізації.

 

Таблиця 15 – Класифікація підземних вод за ступенем мінералізації

 

Види води	Мінералізація, г/л	Переважаючі іони
Прісна	М£1	НСО3^-, Ca^2+, CO3^2-
Солонувата	1 < М £ 3	SO4^2-, рідше CI^-
Солона	3 < М £ 35	SO4^2-, CI^-
Розсіл	М > 35	CI^-, Ca^2+, Mg^2+, Na^+

 

6.3.2 Перерахувати хімічний склад води в мг/л, мг×екв/л та %×екв.

В табл. 16 надані коефіцієнти для перерахунку з мг/л в мг×екв/л.

Таблиця 16 – Коефіцієнти для перерахунку вмісту у воді

головних іонів з мг/л в мг×екв/л

Іони	НСО3^-	SO4^2-	CI^-	Na^++K^+	Ca^2+	Mg^2+
Коеф.	0,0164	0,0208	0,0282	0,0435	0,0499	0,0822

 

Таблиця 17 – Зведена таблиця вмісту іонів

Аніони	мг/л	мг×экв/л	%×екв	Катіони	мг/л	мг×екв/л	%×екв
НСО3^-				Ca^2+
SO4^2-				Mg^2+
CI^-				Na^++K^+
Разом:				Разом:

6.3.2 Записати формулу сольового складу у вигляді псевдодробу, в чисельнику якого в убуваючому порядку вказати вміст аніонів в %×екв, в знаменнику – катіонів. Ліворуч від дробу вказати мінералізацію в г/л.

Наприклад:

.

6.3.4 Визначити найменування води за класифікацією Щукарева (вказують іони, яких у воді міститься більше 25%×екв). Наведена в прикладі вода має назву гідрокарбонатно-хлорідно-кальцієво-натрієво-калієва.

6.3.5 Обчислити загальну жорсткість води, як суму вмісту іонів кальцію і магнію в мг×екв/л:

Ca²⁺+Mg²⁺=60,6+55,9=116,5мг×екв/л.

Висновок: вода дуже жорстка.

 

Таблиця 18 - Класифікація води за ступенем жорсткості

 

Види води	Загальна жорсткість, мг×екв/л
Дуже м'яка	1,5
М'яка	1,5 – 3
Помірно жорстка	3 – 6
Жорстка	6 – 9
Дуже жорстка	Більше 9

 

6.3.6 Класифікація по величині рН (логарифм концентрації іонів водню):

рН=4,3.

Висновок: вода дуже кисла.

 

Таблиця 19 - Класифікація води за величиною рН

Характеристика	рН
Дуже кисла	рН < 5
Кисла	5 < рН < 7
Нейтральна	рН = 7
Лужна	7 < рН £ 9
Високолужна	рН > 9

 

6.3.7 Попередня оцінка придатності води до водопостачання.

Вода придатна для водопостачання, якщо:

- загальна мінералізація не більше 1 г/л;

- загальна жорсткість не більше 7мг×екв/л.

Висновок: вода непридатна для питного водопостачання.

6.3.8 Попередня оцінка агресивності до бетонів та металів.

До бетонів: сульфатна агресивність визначається вмістом іона SO₄^2- (мг/л): в пісках більше 1000 мг/л, в суглинках більше 1500 мг/л. Магнезіальна агресивність визначається вмістом іона Mg²⁺ (мг/л): в пісках більше 2000 мг/л, в суглинках більше 5000 мг/л.

До металів: м’яка вода (з величиною загальної жорсткості менше 3 мг×екв/л) діє до металевих конструкцій агресивніше, ніж жорстка. Найбільшої корозії можуть бути піддані конструкції під впливом дуже кислих (рН<5) та сильнолужних вод (рН>9).

Слід пам’ятати, що швидкість та температура води також впливають на агресивність до підземних конструкцій. Це обумовлено тим, що при відносно великій швидкості зростає об’єм води, який контактує з поверхнею конструкцій, а при зростанні температури води – підвищується її активність.

Висновок: вода має сульфатну агресивність до бетонів та загальнокислотну агресивність до металевих конструкцій.

ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК: вода солона, гідрокарбонатно-хлорідно-кальцієво-натрієво-калієва, дуже жорстка, дуже кисла, непридатна для питного водопостачання, має сульфатну агресивність до бетонів та загальнокислотну агресивність до металевих конструкцій.

 

7 ОЦІНКА ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ ТА

ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ УМОВ ТЕРИТОРІЇ

 

7.1 Короткий опис інженерно-геологічного розрізу з вказівкою повного класифікаційного найменування грунту кожного шару, його потужності, умов залягання.

Приклад.

У геологічній будові території беруть участь 4 види нескельних грунтів, що горизонтально залягають на скельному грунті п'ятого шару.

Перший шар від поверхні представлений насипним грунтом, що складається з дрібного піску з будівельним сміттям. Шар пройдено всіма свердловинами. Його потужність коливається від 1,5 до 2, 0м. Пісок маловологий, неоднорідний, з домішкою органічних речовин.

Другий шар є суглинком напівтвердим тощо.

7.2 Вказати які з грунтів відносяться до міцних і можуть бути надійною основою будівель та споруд, а які – до слабких і не можуть бути використані як основа. Крім того, слід виділити слабкі грунти, які можна використовувати після проведення технічної меліорації (наприклад, пухкі піски – після їх ущільнення шляхом трамбування, укочування).

До міцних грунтів відносять:

- скельні і напівскельні грунти;

- великоуламкові грунти;

- піски щільні і середньої щільності;

- пилувато-глинисті грунти твердої та напівтвердої консистенції.

До слабких грунтів відносять:

- насипні неоднорідні грунти;

- грунти з підвищеним вмістом органічних речовин та рослинними залишками;

- пухкі піски;

- пилувато-глинисті грунти текучої та текучопластичної консистенції.

7.3 Дати попередній прогноз зміни інженерно-геологічних умов після забудови території.

Наприклад: можливість розвитку карстових процесів за наявності карстующихся порід (вапняку, кам'яної солі та ін.); можливість переходу суглинку в текучій стан при підвищенні РГВ.

7.4 Дати характеристику гідрогеологічним умовам території, при цьому вказати:

- глибину залягання РГВ, у випадку, якщо вона менше 2,0 м, територія вважається підтопленою;

- потужність водоносного горизонту, водовміщуючі породи та водотривкий шар;

- напрям і швидкість потоку підземних вод (швидкість фільтрації та дійсна швидкість);

- фільтраційні властивості грунтів та можливість розвитку процесу підтоплення;

- хімічний склад підземних вод, повне найменування за класифікацією Щукарева та основні властивості води: придатність для водопостачання, агресивність по відношенню до підземних конструкцій.

 

Приклад.

Грунтові води розкриті всіма свердловинами на глибині 1,8–2,5 м. Територія частково підтоплена. Водовміщуючими породами є піски шару 3 та суглинки шару 2; шар глини 4 - водотривкий пласт. Напрям руху грунтового потоку – північно-західний. Швидкість фільтрації в пісках шару 3 складає 5 м/доб, дійсна швидкість руху води – 7,5 м/доб. Найбільш водопроникними є піски 3 шару (k_ф=2,0 м/доб), менш водопроникними – глини шару 4 (k_ф=0,0001 м/доб). За хімічним складом грунтова вода – гідрокарбонатно-кальцієва, прісна, нейтральна, жорстка. За загальною жорсткістю не відповідає нормам питного водопостачання. Вода має сульфатну агресивність по відношенню до бетонів, що необхідно враховувати під час проектування фундаментів та інших підземних конструкцій.

 

ДОДАТОК А

Варіанти плану розміщення свердловин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК Б

Варіанти інженерно-геологічних та гідрогеологічних умов території

Варіант №1

Геологічна будова ділянки

Шар	Грунт	Номер свердловини і глибина залягання підошви шару, м
	Рослинний	0,6	0,6	0,5	0,5	0,4	0,4
	Нескельний осадочний	4,1	4,0	3,8	3,7	3,5	3,4
	Нескельний осадочний	7,2	7,2	7,1	7,1	7,0	7,0
	Нескельний осадочний	13,8	11,4	11,0	10,6	10,2	9,9
	Скельний	15,3	13,0	11,3	12,1	11,8	11,2

А) Характеристика властивостей нескельних осадочних грунтів

Найменування	Умовне позначе-ння	Одиниця виміру	Шар
Щільність	r	г/см^3	1,38	1,72	2,01	1,88
Щільність частинок	rs	г/см^3		2,68	2,66	2,74
Природна вологість	W	од.		0,15	0,25	0,22
Вологість на межі текучості	WL	од.		0,17		0,4
Вологість на межі розкочування	WP	од.		0,14		0,17
Відносний вміст органічних речовин	Iom	од.		0,47
Коефіцієнт фільтрації	kф	м/доб		0,05	35,0
Грансклад грунту:
2 – 1 мм		%			29,5
1 – 0,5 мм		%			20,0
0,5 – 0,25 мм		%			29,0
0,25 – 0,1 мм		%			16,5
0,1 – 0,05 мм		%			5,0
0,05 – 0,01 мм		%			-

Б) Характеристика властивостей скельного грунту - конгломерату

Найменування	Умовне позначе-ння	Одиниця виміру	5-ий шар
Щільність невивітрілого грунту	rm	г/см^3	1,85
Щільність вивітрілого грунту	r	г/см^3	1,51
Тимчасовий опір на одноосьове стиснення невивітрілого грунту у повітряно-сухому стані	RS	МПа	28,6
Тимчасовий опір на одноосьове стиснення невивітрілого грунту у водонасиченому стані	RC	МПа	12,9