Рис. 3.6. График динамического зондирования грунтов в точке ДЗ-115

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

3.11. Для каждого литологического слоя на рис. 3.7 по результа- там статического зондирования зондом диаметром 36 мм определите среднее значение q и f и произведите оценку следующих показателей грунтов по приложению И СП 11-105-97:

для песков: угол внутреннего трения – φ, модуль деформации –

Е, плотность сложения;

для глинистых грунтов: угол внутреннего трения – φ, модуль де- формации – Е и показатель текучести – I_L.

Рис. 3.7. График статического зондирования грунтов установкой С-979: 1 – q – удельное сопротивление грунта под конусом зонда;

2 – f – сопротивление грунта на муфте трения зонда

Пример ответа. Для интервала глубины зондирования 1...4 м в аллюви- альных песках средней крупности получены осредненные значения q = 9,5 МПа и f = 7,0 МПа. По значению q определяют показатели, требуемые по заданию. Пески имеют среднюю плотность сложения: φ = 350, Е = 27 МПа.

3.12. Задачу 3.11 выполните для всех слоев, а результаты изме- нения показателей с глубиной представьте графически рядом с колон- кой буровой скважины.

3.13. По результатам статического зондирования зондом диа- метром 36 мм, приведенным в табл. 3.4, постройте график изменения удельного сопротивления грунта под конусом q с глубиной для ука- занной ниже точки статистического зондирования (СЗ). Слева от гра- фика покажите геолого-литологическую колонку и выделите на ней интервалы, существенно отличающиеся по данным зондирования плотностью сложения или консистенцией. Для каждого интервала оп- ределите и приведите на рисунке плотность сложения или консистен- цию, нормативные значения угла внутреннего трения φ , удельного сцепления С (кПа), модуля деформации Е (МПа).

Таблица 3.4 Удельное сопротивление грунта под конусом зонда

различных грунтов (исходные данные к задачам 3.13 и 3.14)

Указание. Пример построения графика приведен на рис. 3.5. Значение по- казателей свойств грунта определить по табл. 1–5 прил. И СП 11-105-97.

3.14. По результатам статического зондирования зондом диа- метром 36 мм (табл. 3.4.) постройте график изменения удельного со- противления грунта под конусом зонда q с глубиной для указанных ниже слоев. Слева от графика постройте геолого-литологическую ко- лонку. Определите и запишите справа от графика плотность сложе- ния, нормативные значения угла внутреннего трения, модуля дефор- мации, удельного сцепления.

Для построения по варианту 1 в интервале 0,5...4,0 м возьмите данные по точке 1, для интервала 4...8 м по точке 2, для интервала 8...13 по точке 3 и так далее в соответствии с нижеприведенной таб- лицей.

Указание. Пример построения графика приведен на рис. 3.5. Значение по- казателей свойств грунтов можно определить по прил. И СП 11-105-97.

3.15. По результатам испытаний методом вращательного среза крыльчаткой в скважине, приведенным ниже, определите удельное сцепление С, показатель структурной прочности R_rel и постройте гра- фик изменения этих параметров с глубиной. Дайте качественную оценку прочности структурных связей.

Во время испытания слабых глинистых грунтов мягкопластичной и текучей консистенции методом вращательного среза крыльчаткой, фиксировались сдви- гающие усилия при различных углах α поворота крыльчатки. Затем строился график = f(α)(рис. 3.8), по которому определялось максимальное сдвигающее усилие _max, отвечающее срезу грунта ненарушенного сложения, и установившее- ся сдвигающее усилие , соответствующее срезу грунта нарушенной структуры.

Рис. 3.8. Зависимость сдвигающего усилия от угла поворота крыльчатки α

Глубина среза, м	Сдвигающие усилия, кПа
	max		max		max		max		max
	Варианты
	1		2		3		4		5
1	15	5	10	7	21	12	9	4	6	5
2	20	7	17	6	18	12	11	5	9	7
3	12	6	15	7	19	9	8	5	4	4
4	10	6	21	8	10	7	13	7	8	6
5	10	5	16	9	12	6	23	11	14	8
6	5	5	9	9	15	7	20	14	19	11
7	8	4	6	4	9	4	18	13	28	15
8	13	7	5	3	6	5	13	8	23	10
9	18	8	12	2	3	3	6	6	17	5
10	21	11	14	6	8	6	9	7	16	3

Например, для значений _max = 12 кПа и = 7 кПа; С =12 кПа, R_rel =12/7 = 1,7 прочность структурных связей низкая.

Пример ответа. Удельное сцепление С можно определить из уравнения max = ptgφ + C, где р – давление на грунт; φ – угол внутреннего трения. Считая, что в слабых глинистых грунтах φ 0 и, следовательно, tgφ = 0, получаем _max = C. По- казатель структурной прочности R_rel = _max/ , а оценка прочности связей может быть произведена по нижеприведенной таблице:

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

4.1. Определить необходимость разделения данного инженерно- геологического элемента ИГЭ (см. Приложение) на два или более ИГЭ и выделение расчетного грунтового элемента РГЭ.

Дополнительное разделение ИГЭ не проводят, если выполняется условие

V < Vдоп, (4.1)

где V – коэффициент вариации; V_доп – допустимое значение V, принимаемое рав- ным для физических характеристик – 0,15, а для механических – 0,30.

Если коэффициенты вариации превышают указанные значения, проводят дальнейшее разделение ИГЭ, чтобы для вновь выделенных ИГЭ условие (4.1) выполнялось.

Разделение ИГЭ может быть проведено на основе сравнения средних зна- чений характеристик грунта во вновь выделенных ИГЭ в соответствии с приложе- нием В ГОСТ 20522.

Выделение РГЭ проводят на основе выделенных при инженерно- геологи- ческой схематизации ИГЭ применительно к конкретному методу расчета объекта (экспериментального метода) с наделением его конкретными характеристиками, необходимыми для возможности использования этого метода. При этом РГЭ в общем случае могут не совпадать с ИГЭ по одному или нескольким показателям (по форме, размерам, местоположению, характеристикам и их значениям).

В РГЭ могут быть также объединены два соседних ИГЭ, представленных грунтами разного происхождения, но одного вида, если выполняются требования приложения В ГОСТ 20522.

4.2. Определите водородный показатель и наименование воды по его значению, если химическим анализом подземной воды уста- новлена концентрация водородных ионов, приведенная ниже.

Указание. Для ответа используйте классификацию воды по значению водо- родного показателя (табл. 4.1).

4.3. По результатам химического анализа подземной воды, оп- ределите ее класс, группу и наименование по классификации Щукаре- ва. Запишите состав воды в виде формулы солевого состава и выра- зите ее химический состав в графической форме (рис. 4.1).

Таблица 4.1

Классификация подземных вод

Варианты	Содержание ионов, мг/л
				Na+	Са2+	Mg2+
1	353	126	168	247	8	26
2	408	183	6245	3438	499	166
3	649	231	722	468	34	140
4	264	4846	5395	131	3825	767
5	992	667	762	736	301	58
6	358	110	559	231	124	22
7	–	6310	1018	212	1117	1204
8	195	17	21	33	26	18

Решение. Теоретически суммы анионов и катионов, выраженные в мг-экв форме должны быть равны, поэтому для определения погрешности пересчитыва- ют данные анализа из мг/л в мг-экв/л, используя пересчетные коэффициенты (табл. 4.2). Результаты записывают в табл. 4.3.

Таблица 4.2

Коэффициенты для пересчета содержания в воде главных ионов из мг в мг-экв

Ионы				Na+	Са2+	Mg2+
Коэффициент	0,0164	0,0208	0,2820	0,0435	0,0499	0,0822

Например, содержание в воде гидрокарбонат-иона равно: 353 0,0164 =

= 5,79 мг-экв/л, где 353 мг/л – содержание иона по условию задачи: 0,0164 – пере- счетный коэффициент. Отдельно суммируют содержание анионов и катионов.

Далее выражают химический состав воды в %-экв форме, приняв суммы анионов и катионов за 100% каждую, и записывают в табл. 4.3.

Экспериментально определенный сухой остаток всегда больше вычислен- ного (с учетом 0,5 НСОз), иногда на 5...12%. Учитывая это, общую минерализацию (сухой остаток) приближенно вычисляют по формуле:

Таблица 4.3 Химический состав подземной воды (к задаче 4.3)

Анионы	Содержание			Катионы	Содержание
	мг/л	мг-экв/л	%-экв		мг/л	мг-экв/л	%-экв
	353 126 168	5,79 2,62 4,74	44 20 36	Na+ Са2+ Mg2+	247 8 26	10,74 0,40 2,14	81 3 16
Итого...	647	13,15	100	Итого...	281	13,28	100

Рис. 4.1. Выражение химического состава воды в графической форме:

а – треугольники анионного и катионного состава; б – графики-диаграммы солевого состава; m – содержание ионов

По классификации Щукарева (табл. 4.4) вода называется гидрокарбонатно- хлоридная натриевая и относится к 26-му классу А.

Формулу солевого состава составляют в виде дроби, в числителе которой записывают анионный состав воды (%-экв) в убывающем порядке, а в знаменате- ле – катионный. Перед дробью записывают содержание газов и специфических элементов, если они имеются в воде, и общую минерализацию М. В названии чи- таются первые два аниона, а затем первые два катиона. При записи названия во- ды анионный и катионный состав пишут в форме дроби:

Название воды: пресная, гидрокарбонатно-хлоридно-натриево-магниевая. Химическая классификация состава воды С.А. Щукарева Принадлежность воды к тому или иному классу в соответствии

со схемой определяется содержанием главных ионов в количестве более 25%-экв.

По преобладающим анионам воде присваивают название: хло- ридная, сульфатная, гидрокарбонатная, хлоридно-сульфатная, хло- ридно-гидрокарбонатная, сульфатно-гидрокарбонатная и хлоридно- сульфатно-гидрокарбонатная; по преобладающим катионам: натрие- вая, магниевая, кальциевая, натриево-магниевая, натриево- кальцие- вая, магниево-кальциевая и натриево-магниево- кальциевая.

По общей минерализации каждый класс подразделяется на группы: А – до 1,5 г/л, В – 1,5...10 г/л и С – более 10 г/л.

Таблица 4.4

Элемент		,	, ,	,
Mg	1	8	15	22	29	36	43
Са, Mg	2	9	16	23	30	37	44
Са	3	10	17	24	31	38	45
Na, Са	4	11	18	25	32	39	46
Na	5	12	19	26	33	40	47
Na, Са, Mg	6	13	20	27	34	41	48
Na, Mg	7	14	21	28	35	42	49

4.4. Определите класс, группу и тип воды по классификации Алѐкина) и номер воды по графику-квадрату Толстихина, используя результаты химического анализа подземной воды, приведенные ниже.

Варианты	Содержание ионов, мг-экв/л
				Na+	Са2+	Mg2+
1	5,00	1,56	1,64	5,22	2,46	0,46
2	6,32	10,42	1,86	3,71	12,29	2,60
3	2,31	3,67	5,14	2,42	6,07	2,63
4	2,87	0,12	0,39	0,26	2,30	0,82
5	2,45	4,11	0,54	5,62	0,80	0,68
6	–	3,43	60,69	52,94	5,99	5,10

Указание. Выразите состав воды в %-экв. форме (см. пример решения за- дачи 4.3.), а затем по табл. 4.5 определите наименование воды по классификации Алѐкина и номер ее по графику-квадрату Толстихина.

4.5. По результатам химического анализа подземной воды, вы- раженным в виде формулы Курлова и приведенным ниже, напишите наименование воды и вычислите в %-экв. содержание главных ионов, не указанных в формуле.

Решение (вариант 1). Суммарное содержание анионов и катионов состав- ляет по 100%-экв. В числителе формулы отсутствует хлор-ион, следовательно, его содержание в воде будет равно: 100 – (72 + 19) = 9%-экв. В знаменателе фор- мулы отсутствует магний-ион, следовательно, его содержание в воде будет равно: Mg²⁺ = 100 – (61 + 32) = 7%-экв.

4.6. Запишите приведенные ниже результаты химического ана- лиза воды в виде формулы Курлова. Определите виды жесткости и дайте наименование воды с учетом информации, полученной в ре- зультате химического анализа воды.

График-квадрат нумерация природных вод по Н.И. Толстихину

Вариант	Сухой остаток, мг/л	рH	Темпе- ратура, оC	Содержание основных ионов, мг/л
							Na+	Са2+	Mg2+
1	960	7,3	12	930	76	24	93	194	45
2	340	7,6	9	233	11	9	49	37	5
3	1409	8,4	89	338	340	288	480	–	4
4	1956	7,9	48	72	319	822	468	21	112
5	4413	7,0	29	3904	6	387	1526	104	41
6	17374	6,6	21	31	65	9771	3400	2306	202
7	9179	3,1	6	–	6310	14	212	1112	852

Решение. Результаты химического анализа выражают (табл. 4.6) в мг-экв и

%-экв, как указано в примере решения задачи 4.3.

Формула Курлова представляет собой дробь (ложную дробь, так как опера- ция деления не производится), в числителе которой записывают анионный состав воды (в %-экв.) в убывающем порядке, а в знаменателе – катионный. В формуле Курлова не записываются ионы, содержание которых менее 10%, в отличие от формулы солевого состава.

Перед дробью записывают содержание газов и специфических элементов, если они имеются в воде, и общую минерализацию М в г/л. После дроби указыва-

ют температуру воды и дебит источника или скважины, если эти данные имеются. Название воды записывают через дефис: сначала анионный, а затем катионный составы, вошедшие в формулу. В данном случае формула имеет такой вид:

По этой записи воду следует называть пресной, гидрокарбонатной кальцие- во-натриево-магниевой, холодной. Классификация воды по общей минерализации и температуре приведена в табл. 4.1.

Общую жесткость определяют, как сумму катионов кальция и магния, вы- раженных в мг-экв/л: 9,68 + 3,70 = 13,38 мг-экв/л. По этому показателю данная во- да классифицируется как очень жесткая (табл. 4.1).

Карбонатную жесткость определяют по содержанию гидрокарбонат-иона. В связи с тем, что HCО₃ = 15,25 мг-экв/л > Са²⁺ + Mg²⁺ = 13,38 мг-экв/л, карбонат- ная жесткость равна общей, а некарбонатная (остаточная) жесткость отсутствует. Учитывая общую минерализацию, химический состав, содержание ионов водоро- да (рН), температуру и вычисленную жесткость, окончательно дают воде наиме- нование: пресная, гидрокарбонатная кальциево-натриево-магниевая, холодная, щелочная, очень жесткая.

Таблица 4.5

Химическая классификация подземных вод О.А. Алѐкина

Класс и группа подземных вод устанавливаются по преобла- дающему аниону и катиону, соответственно, содержание которых вы- ражено в мг-экв/л. Тип воды выделяется по соотношению ионов:

Таблица 4.6 Химический состав подземной воды (к задаче 4.6)

Анионы	Содержание			Катионы	Содержание
	мг/л	мг-экв/л	%-экв		мг/л	мг-экв/л	%-экв
	930	15,25	87	Na+	93	4,05	23
	76	1,58	9	Са2+	194	9,68	56
	24	0,68	4	Mg2+	45	3,70	21
Итого	1030	17,51	100	Итого	332	17,43	100

Дайте заключение, где данная вода может быть использована и где не может.

4.7. Определите коррозионную активность грунтов по ГОСТ 31384³, используя данные приведенные в табл. 4.7. Дайте заключение о необходимости защиты сооружений. Пример оформления результа- тов представлен ниже.

Для характеристики коррозионной активности грунтов используют величину их удельного электрического сопротивления: чем меньше сопротивление, тем больше возможность коррозии.

Примечание. Коррозионная активность по ГОСТ 9.602⁴ устанавливается по показателю, характеризующему наибольшую коррозионную активность (см. ниже примеры оформления результатов испытаний).

4.8. Определите коррозионную активность воды по ГОСТ 31384, ГОСТ 9.602 и СНиП 2.03.11⁵ по отношению к бетону и железобетону, а также к оболочкам кабелей, используя данные приведенные в табл.

4.8. Дайте заключение о возможности использования воды для изго- товления бетона, а также необходимости защиты сооружений в зоне потенциального подтопления от агрессивного действия подземных вод. Пример оформления результатов представлен ниже.

Примечание. Коррозионная активность, по ГОСТ 9.602, устанавливается по показателю, характеризующему наибольшую коррозионную активность.

3 ГОСТ 31384 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования.