Гидрогеологические массивы – это блоки горных пород, поднятые выше базисов эрозии, подземные воды приурочены к зоне трещиноватости выветривания, которая имеет региональное развитие.
Типы подземных вод: трещинно-грунтовый.
Питание: атмосферные осадки, таяние снега и сезонной (многолетней) мерзлоты, конденсация.
Разгрузка: в ручьи и река, в зоны разломов, в покровные рыхлые отложения у подножья склонов и в сопредельные гидрогеологические бассейны в виде родников.
Воды пресные и ультрапресные, гидрокарбонатные, кальциево-магниевые HCO3-CaMg.
По характеру водообмена:
1.раскрытые М=50 мг/л, HCO3-Mg; 2.перекрытые М до 200 мг/л, HCO3*SO4; 3.погребенные М до 1000 мг/л, HCO3*SO4 и SO4*HCO3 появляется Ca, Na, Mg;
Высотная зональность заключается в изменении п.в перехода от высокогорных к среднегорным. Происходит изменение М и усложнение хим. состава. Вследствие изменения условий водообмена и ландшафтов.
По ландшафтам: 1. Гольцовые (нет почв); 2. Сероземы (200кг); 3. Почвы появляется гумус (до 800кг)
К платформенным массивам следует отнести выступы древних платформ - Русской и Сибирской - Балтийский, Украинский, Алданский и Анабарский. Среди орогенных гидрогеологических массивов выделяются молодые структуры Карпат, Крыма, Кавказа, рифтовые структуры Прибайкалья
Метод применяется для оценки ЭЗ на месторождениях подземных вод, отнесенных ко 2-ой, чаще –3ьей по сложности грунтам месторождений, в частности - на месторождениях трещинно-жильных вод в зонах тектонических нарушений.
Суть метода: расчетный дебит водозабора (или прогнозное понижение уровня в водозаборных скважинах оценивается по эмпирическим данным, полученным непосредственно в процессе эксперимента (опытных откачек), что дает возможность учесть влияние различных факторов, определяющих работу водозабора.Этим методом решаются следующие задачи:
установление зависимости понижения в скважине от ее дебита;
расчет взаимодействующих скважин и оценка величины срезок уровня;
прогноз роста депрессионной воронки по данным эксплуатации грунтового водозабора и определение S уровня на конец расчетного периода
Основные отличия ОЭО от обычных опытных откачек:
- достаточно большая длительность (1-3 6 месяцев и более) для учета влияния всех возможных ГУ:
- дебит, максимально приближенный к проектной производительности;
-ОЭО выполняются из скважин, заложенных непосредственно в точках будущего водозабора (такие скважины называют разведочно-эксплуатационными).
Опытно-эксплуатационные откачки (ОЭО) проводятся из одной или группы скважин при разведке и эксплуатационной разведке месторождений в сложных и весьма сложных гидрогеологических условиях, которые не могут быть отражены в виде расчетной схемы.
Методика применения:
-по результатам ОЭО для опробуемой скважины фиксируется так называемая срезка уровня (несколько устаревший синоним термина «понижение»);
- затем рассчитывается удельная срезка («удельное понижение»)
Строится кривая дебита Q=f(S) по данным откачек на нескольких ступенях понижения
Если удельная срезка действительно постоянна при любых дебитах. то связь S и О линейная, график является прямой линией
Часто достаточно двух ступеней, так как формально существует точка S = 0 при = 0 (при проведении в напорных пластах). На практике нередко предпочитают проведение 3х ступеней, особенно, когда речь идет о безнапорных пластах
Определение ступеней понижения
1 ступень=Sпроект
2 ступень=0.5Sпроект
Sпроект=70%(Sдоп)
Sдоп зависит от гидравлического режима потока ПВ
Для напорных =0,5m+H
Для безнапорных =0.5-0.75h
Экстраполяция производится для кривой дебита в безнапорных потоках, для чего нужно определить коэф. m и n
Q/Sc=m-nSc
Где Q/Sc –это удельный дебит, т.е величина обратная удельной срезке
Тогда, если в координатах q - f(S.) все ступени опробования образуют линейный график , то можно утверждать, что причиной нелинейности кривой дебита является именно уменьшение проводимости при понижении уровня безнапорного потока. Это необходимый и важнейший диагностический признак. Минимальное количество ступеней для построения такого графика - три. По графику определяются коэффициенты m и п, далее решается квадратное уравнение относительно S
Другая распространенная причина нелинейности индикаторного графика - это возникновение явлений турбулентности в прискважинной зоне; при этом создаются дополнительные потери напора, величина которых зависит от дебита. При значимом проявлении турбулентных составляющих используется двучленная зависимость Дюпии
Таким образом, опытно-эксплуатационное опробование в стационарной постановке - в принципе сильный инструмент, так как Ф определяется экспериментально. Однако, риск экстраполяции по дебету, рекомендуют ОЭО проводить при дебите, максимально близком к потребности, что часто требует весьма значительных технических усилий и материалных затрат.
Разновидностью гидравлического метода является МЕТОД ДЕДЕПРЕССИОННЫХ ВОРОНОК .
Суть его заключается в том, что на основе данных о суммарном дебите и понижениях уровня воды на участке водозабора, работающего в течение ряда лет и рассматриваемого как «большой колодец», можно прогнозировать понижение уровня воды при увеличении дебита водозабора
Стадийность проектирования, зависящая от категории сложности объекта, определяет и стадийность инженерно-геологических изысканий, что отражается на количестве планируемых объёмов работ и степени изученности состояния и свойств геологического разреза.
Стадиями проектирования для нового строительства, так же как и инженерно-геологических изысканий, являются:
1. Предпроектная документация (ТЭО – технико-экономическое обоснование инвестиций для объектов промышленного назначения),
2. Проектная документация,
3. Рабочая документация.
Сразу надо оговориться, что сегодня схема стадийности проектирования, в том числе и инженерно-геологических работ отличается от ниже приведённой более упрощённым видом: стадия предпроектной разработки документов в процесс проектирования не включена (постановление Правительства № 87 от 16 февраля 2008 г. «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»).
|
1.Инженерные изыскания предпроектной стадии (подготовка обоснований инвестиций –ТЭО – в строительство предприятий, зданий и сооружений) должны обеспечивать в результате выполненного комплекса полевых и камеральных работ получение необходимых и достаточных материалов (данных) о природных и техногенных условиях намеченных вариантов мест размещения объекта строительства для обоснования выбора площадки (трассы),принятия принципиальных объемно-планировочных и конструктивных решений по наиболее крупным и сложным зданиям и сооружениям и их инженерной защите, составления схем размещения объектов строительства (ситуационного и генерального планов), оценки воздействия объекта строительства на окружающую среду.
2.Инженерные изыскания для строительства с целью разработки проекта (стадия «проектная документация») предприятий, зданий и сооружений должны обеспечивать получение на территории выбранной площадки (трассы) объекта строительства необходимых материалов для обоснования компоновки зданий и сооружений, принятия конструктивных и объемно-планировочных решений по ним, составления ситуационного и генерального планов проектируемого объекта, разработки мероприятий и проектирования сооружений инженерной защиты, мероприятий по охране природной среды.
3.Инженерные изыскания для строительства с целью разработки рабочей документации (стадия «рабочая документация») на здания и сооружения должны обеспечивать детализацию и уточнение природных условий в пределах сферы взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой; должны обеспечивать получение материалов, необходимых для расчетов оснований, фундаментов и конструкций зданий и сооружений, их инженерной защиты, для разработки окончательных решений по осуществлению необходимых мероприятий, а также для уточнения проектных решений по отдельным вопросам, возникшим при разработке проекта.
Процесс проектирования и инженерно-геологических изысканий для строительства новых объектов осуществляется следующим образом:
1. Трёхстадийное (предпроектная документация (ТЭО)+проект +рабочая документация). Для технически сложных объектов или выбора конкретного участка строительства.
2. Двухстадийное (проектная документация+рабочая документация). Для объектов средней сложности, когда выбор участка строительства определён.
3. Одностадийное (рабочая документация или рабочий проект). Для технически несложных объектов с использованием проектов массового и повторного применения.
Целью инженерно-геологических изысканий является обоснование выбора оптимального варианта строительства и изучение условий взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой.
+Отсюда основной задачей этих исследований является инженерно-геологическое обследование местности (участка, трассы) строительства для различных его вариантов и осмотр и описание проявлений физико-геологических процессов и возможных инженерно-геологических явлений.
Основными этапами инженерно-геологических изысканий являются:
1. инженерно-геологическая рекогносцировка;
2. инженерно-геологическая съемка;
3. инженерно-геологическая разведка.
Рекогносцировка производится с целью визуальной оценки района строительства. При этом геоморфологические особенности, определение типов и видов грунтов, их происхождение, наличие грунтовых вод и т.п. производится визуально.
Инженерно геологическая съемка представляет собой комплексное изучение геологии, гидрологии, геоморфологии и других естественноисторических условий района строительства. Эта работа дает возможность оценить территорию со строительной точки зрения. Масштаб инженерно-геологической съемки в виде карты определяется детальностью инженерно-геологических исследований и колеблется от 1:200000 до 1:10000 и крупнее. Основой для проведения съемок служит геологическая карта данной территории. При инженерно-геологической съемке изучают гидрогеологические условия для выяснения обводненности пород, глубины залегания поземных вод, их режим и химический состав. Выявляют геологические явления и процессы, которые могут вредно отражаться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений, изучают опыт строительства на данной территории.
В состав входят:
1) ИГ съемка;
2) буровые, горнопроходческие и геофизические работы;
3) полевые опытные ИГ работы;
4) г/г исследования;
5) лабораторные исследования;
6) камеральные работы и составление отчета.
1.производится ИГ съемка территории в масштабах 1 : 2000 – 1 : 10000 в зависимости от сложности ИГУ и класса проектируемых сооружений и зданий.
2.в целях:
1) установления состава и m пород, особенностей их залегания;
2)опр глубины залегания г.в;
3) отбора образцов породы и воды для лаб/ис;
4) проведения полевых опытных ИГ работ и г/г исследований.
В зависимости от сложности ИГУ, характера сооружений и намечаемого расположения расстояние между соседними выработками изменяется примерно от 30 до 100-120 м.
В процессе проходки выработок производят отбор и упаковку образцов грунтов (в соответствии с ГОСТ -2000г. и проб воды для лаб/ис. Размещение и кол-во выработок, из к-ых отбираются образцы, устанавливают так, чтобы физ-мех св-в грунтов для каждого выделенного ИГ элемента с учетом возможности изменения этих св-в в процессе строительства и эксплуатации проектируемого сооружения. Места отбора и количество проб воды для определения хим состава и агрессивности устанавливают в зависимости от размера площадки, ИГ особенностей участка, характера проектируемых сооружений и зданий.
Г/г исследования выполняются для определения:
1) коэффициента фильтрации пород;
2) уровней, направления и скорости движения г.в, а также их агрессивности и коррозийности;
3) глубины зимнего промерзания пород;
4) амплитуды сезон и годового колебания УПВ.
Лабораторные исследования производятся с целью определения состава, состояния и строительных свойств пород, а также химического состава грунтовых зол, их агрессивности и коррозийности.
Камеральные работы включают:
1) предварительную (текущую) обработку материалов в период полевых изысканий;
2) окончательную обработку материалов после завершения полевых работ и исследований пород и воды в лаборатории, а также составления отчета
К основным водным свойствам грунтов относятся:
1. Влажность,
2. Влагоемкость,
3. Водоотдача,
4. Водопроницаемость,
5. Капиллярность
Водные свойства грунтов: набухание, размокаемость, высота капиллярного поднятия, коэффициент фильтрации. Методы их определения, использование показателей при инженерно-геологической оценке грунтов.
Набуханием грунта называется увеличение его объема при взаимодействии с водой. Набухание грунтов часто наблюдается при проходке котлованов и выемок и приводит к деформации крепи, полотна дорог, фундаментов и пр.
Относительное набухание(εsw, %) показывает интенсивность развития деформаций при увлажнении и представляет собой отношение степени увеличения высоты образца грунта (Δ h) к первоначальной его высоте (h):εsw = [Δ h / h] ·100 % .
грунтов по величине относительного набухания (εsw) [ГОСТ 25100–20]
εsw< 4 % - ненабухающий; εsw = 4 – 8 % - грунт слабонабухающий;εsw = 8 – 12 % - грунт средненабухающий;εsw> 12 % - грунт сильнонабухающий
Размокаемость грунтов — способность грунтов при замачивании в спокойной воде терять связность и превращаться в рыхлую массу с полной потерей прочности. Одна из характеристик водопрочности грунтов.
Резкое изменение водопрочности (например, в результате выветривания) может привести к значительному снижению несущей способности грунтов оснований сооружений и к возникновению обвальных и оползневых явлений в бортах строительных котлованов и глубоких карьеров.
Факторы размокаемости: Размокают дисперсные грунты (особенно лёссовые, глинистые, супесчаные), а также слабосцементированные осадочные грунты с растворимым, неводостойким или глинистым цементом. Размокаемость зависит от химико-минерального состава, структурно-текстурных особенностей, влажности, плотности грунта, состава и концентрации взаимодействующего с грунтом водного раствора и др. факторов.
Показателями размокаемости являются: 1) время размокания(tр) — интервал времени, за который образец, помещенный в воду, теряет связность и распадается; 2) скорость размокания (vр) — относительная потеря массы Δm/mo образца за время Δt, где mo — начальная масса образца; 3) характер размокания, оцениваемый визуально в выработках или на образцах.
Согласно закону Дарси (υ =КфJ)коэффициент фильтрации (Кф) – это скорость движения воды (υ)при градиенте напора (J), равном единице. Скорость фильтрации характеризует водопроницаемость грунтов.
В лаборатории используется трубка СПЕЦГЕО, с помощью которой выполняется определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов нарушенного сложения при постоянном градиенте [ГОСТ 30416-20, ГОСТ 25584-2016].
Лабораторный прибор для определения фильтрационных свойств грунтов представляет собой сосуд с пористым днищем, в который помещается песок. Сверху заливается вода и измеряется ее расход (фильтрация через образец песка) с различными интервалами времени. Если в глинистом грунте создается гидравлический градиент меньше начальной величины, фильтрации в грунте нет и такой грунт является водоупором.
В поле кф определяют путем откачек, наливов и нагнетаний.
Фил-ные хар-ки грунтов используются при:
1.Расчёте дренажа.
2.Определении дебита источника подземного водоснабжения.
3.Расчёте осадок сооружений (оснований) во времени.
4.Искусственном понижение У.Г.В.
5.Расчёте шпунтового ограждения при откопке котлованов, траншей.
Для опр-ния высоты капиллярного поднятия необходимо следующее:
1) стеклянная трубка, подвязанная с одного конца марлей или сеткой;