Материал: Инженерно-геологические условия г. Тюмень и проект инженерно-геологических изысканий на стадии РД для строительства многоуровневой автостоянки

На территории района выделяются две инженерно-геологические области:

слаборасчлененные денудационные равнины, сформировавшиеся на палеоген-неогеновых породах;

крупные речные долины.

Тюмень расположена в южной зоне Западно-Сибирской низменности. Эта зона характеризуется избыточным увлажнением грунтов и чрезвычайно сильной заболоченностью водораздельных пространств. Населенные пункты этой зоны расположены преимущественно по берегам рек. Такое их расположение вызывает развитие определенных инженерно-геологических процессов: так наблюдается широкое развитие эрозии, вызванной вырубкой лесов в результате хозяйственного освоения территории. Интенсивный подмыв берегов реками приводит к разрушению отдельных зданий, а часто улиц, населенных пунктов и т. д. Кроме того, здесь отмечены деформации сооружений за счет пучинности грунтов, которая вызвана неглубоким заложением фундаментов зданий.

Сооружения, возведенные на территории города со строгим учетом всего комплекса инженерно-геологических условий местности, успешно эксплуатируются в течение длительного времени.

2. Специальная часть

.1 Описание площадки изысканий

.1.1 Задачи, методы и объемы выполненных работ

Целью проекта является обоснование видов и объёмов инженерно-геологических изысканий для стадии рабочей документации, под строительство многоуровневой автостоянки.

Основными методами исследований являются полевые и лабораторные работы.

В состав запроектированных полевых работ входят:

горнопроходческие работы;

испытание грунтов статическими нагрузками - штампами;

статическое зондирование грунтов.

Запроектированные лабораторные работы включают в себя: проведение полного комплекса исследований грунтов песчаного и глинистого состава, определение химического состава подземных вод, водных вытяжек с целью определения их агрессивности к бетону и коррозионной активности к стальным конструкциям, а также к свинцовым и алюминиевым оболочкам кабелей.

Результатом выполнения запроектированных работ является комплекс данных, по инженерно-геологическим условиям площадки предполагаемого строительства, предназначенных для разработки рабочей документации многоуровневой автостоянки.

.1.2 Рельеф участка

Площадка исследований расположена в начале улицы Полевая в г. Тюмени, в Калининском административно-территориальном округе. В геоморфологическом отношении район работ приурочен к IV правобережной надпойменной террасе р. Туры. Абсолютные отметки дневной поверхности в пределах площадки 73,10-78,00 м.

Особенностью территории является равнинность рельефа.

Район работ находится в черте г. Тюмени на застроенной территории, поэтому район довольно хорошо изучен. Площадку с юга и востока окружают здания жилищно-административного и общественного назначения, с севера и запада гаражные кооперативы. Естественный рельеф площадки нарушен. Территория площадки отсыпана и спланирована.

Вследствие того, что рельеф равнинный на территории участка не наблюдается проявления геологических процессов и явлений.

.1.3 Геологическое строение участка работ

Изучение геологического строения проводилось до глубины 25,0 м.

Инженерно-геологический разрез представлен следующими стратиграфо-генетическими комплексами (СГК):

почвенно-растительный слой (bQIV);

среднепозднечетвертичные озерно-аллювиальные отложения(la4QII-III).

Мощность техногенных отложений на площадке строительства по данным бурения изменяется от 0.5 м (скв.3) до 0,7 м (скв.5). Абсолютные отметки подошвы колеблются в следующем интервале - 62.4-76.87 м. Насыпной грунт: песок мелкий, песчанно-гравийная смесь, суглинок черный тугопластичный, с гумусом, со строительным мусором.

Почвенно-растительный слой вскрыт скважинами 1, 2, 4. Его мощность изменяется от 0,3 (скв. 4) до 0,4 (скв. 1), абсолютные отметки подошвы 76,75 (1) - 77,34 (4).

Под техногенными и почвенными образованиями залегают озерно-аллювиального отложения, представленные переслаиванием глин, суглинков и песков.

Комплекс озерно-аллювиальных отложений представлен двумя геологическими телами первого уровня (МГТ-1) - глинистые грунты и песчаные. Глинистые, в основном, представлены суглинками, с числом пластичности до 0,16, переходящими местами в глины. Второе МГТ-1 представлено песком. Классификация геологических тел в соответствии с ГОСТ 25100-2011 представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Классификация геологических тел

Общие особенности выше перечисленных отложений следующие:

обилие гнезд ожелезнения (преобладает в верхней части разреза);

прослои песка в суглинистых отложениях;

карбонатные включения и конкреции.

В соответствии с современной классификацией по числу пластичности озерно-аллювиальный грунт был разделен на глины и суглинки, что и было сделано в данном проекте. Но при этом, надо учитывать, что грунт имеет один и тот же возраст и происхождение, и по своему составу однородный, имеются отличия только по числу пластичности. Минимальное значение числа пластичности у суглинков равное 11 (скв. 2 - 13,0 м.), глины - 18 (скв. 1 - 11,0м.)

Неравномерные включения песка мелкого в отложениях суглинистого и глинистого состава - гнезда, тонкие прослои и линзы приводят к тому, что если опесчаненная толща, расположена ниже уровня грунтовых вод, становится вместилищем гравитационной воды, которая способствует формированию локальных зон, где грунты глинистого типа могут находиться в мягко-текучепластичном, и иногда в текучем состояниях. С другой стороны, песчаные включения создают в обводнённой суглинистой толще мягко-текучепластичной консистенции определенный жесткий каркас, который способствует в целом, для грунтов такого типа, иметь пониженную пористость, сравнительно невысокую сжимаемость и повышенное внутреннее трение.

МГТ-2 представлено глинами, суглинками и песками.

МГТ-2, представленный глинами тугопластичными, вскрыт скв. 1, 2, 4, 5. Мощность слоя колеблется от 2,5 (скв. 2) до 9,5 м (скв. 4). Абсолютные отметки подошвы изменяются в следующем пределе 52,58 (скв.4) - 57,15 м (скв. 1). Сложен он глиной (Iр = 0,17-0,28), тугопластичной (IL = 0,35-0,48), с прослойками песка ожелезненного.

Суглинки (МГТ-2) встречены тремя МГТ-3 : п/тв, туго/пл, тек/пл.

МГТ-3. Вскрыт скв.1, 2, 3, 4. Мощность слоя колеблется от 2,4 (скв. 1) до 5,4 м (скв. 4). Абсолютные отметки подошвы изменяются в следующем пределе 71,94 (скв. 4) - 74,75 м (скв. 1). Сложен он суглинком тяжелым (Iр = 0,14-0,16), полутвердым (IL = -0,2-0,21), ожелезненным, с включением карбонатов.

МГТ-3. Вскрыт скв.1, 2, 3, 4. Мощность слоя колеблется от 4,3 (скв. 4) до 6,6 м (скв. 1). Абсолютные отметки подошвы изменяются в следующем пределе 65,97 (скв. 3) -67,20 м (скв. 5). Сложен он суглинком тяжелым

(Iр = 0,11-0,16), текучепластичным (IL = 0,80-1,0), ожелезненным, с прослоями суглинка мягкопластичного.

МГТ-3. Вскрыт всеми скважинами. Мощность слоя колеблется от 0,6 (скв. 4) до 11,5 м (скв. 1). Абсолютные отметки подошвы изменяются в следующем пределе 55,08 (скв. 1) - 66,34 м (скв. 4). Сложен он суглинком тяжелым (Iр = 0,12-0,16), тугопластичным (IL = 0,25-0,48), ожелезненным, с прослоями песка.

В МГТ-2 песков вскрыт один МГТ-3 (песок мелкозернистый).

МГТ-2. Вскрыт скв.1, 2, 4, 5. Мощность слоя колеблется от 2,2 (скв. 5) до 3,5 м (скв. 1). Абсолютные отметки подошвы изменяются в следующем пределе 50,08 (скв. 4) - 54,22 м (скв.2). Сложен он песком мелкозернистым, пылеватым, водонасыщенный.

.1.4 Гидрогеологические условия участка

Гидрогеологические условия площадки характеризуются наличием горизонта грунтовых вод, приуроченного к аллювиальным отложениям среднечетвертичного возраста. Грунтовые воды вскрыты на глубине 5,0-6,0 м, абсолютные отметки 70,87-72,34. Грунтовые воды приурочены к прослоям песка. В весенне-летний период возможен подъем уровня грунтовых вод на 1,0-1,5 м.

По отношению к бетону на портландцементе марки W4 по водонепроницаемости согласно СНиП 2.03.11-85 подземные воды обладают среднеагрессивными свойствами. На химический анализ подземных вод было отобрано 3 пробы. Данные химического состава проб воды приведены табл. 2.1.

Таблица 2.1 Химический анализ проб воды

Заключение:

грунтовая вода по отношению к бетону W4 - СРЕДНЕагрессивная (СНиП 2.03.11-85, табл. 5, 6);

грунтовая вода по отношению к бетону W6 - СЛАБОагрессивная (СНиП 2.03.11-85, табл. 5, 6);

коррозионная активность грунтовых и др. вод по отношению к свинцовой оболочке кабеля НИЗКАЯ (ГОСТ 9.602-2005, табл. 3);

коррозионная активность грунтовых и др. вод по отношению к алюминевой оболочке кабеля СРЕДНЯЯ (ГОСТ 9.602-2005, табл. 3);

к арматуре железобетонных изделий при постоянном погружении - Неагрессивная, при периодическом погружении - СЛАБОагрессивная (СНиП 2.03.11-85, табл. 7).

.1.5 Физико-механические свойства грунтов

Данные бурения, статического зондирования и лабораторных работ позволяют сделать вывод, что, несмотря на большое разнообразие грунтовых условий по глубине, отмечается относительная выдержанность слоев по простиранию и стабильность в изменчивости их физико-механических свойств. Поэтому для анализа были взяты скважины № 1, 4, 5, которые являются типичными для всего разреза.

Построены графики изменения с глубиной показателей таких свойств, как плотность грунта (ρ), естественная влажность (We), число пластичности (Ip), показатель текучести (IL),модуль деформации (Е), угол внутреннего трения (φ).

Скв.1. По графику (рис. 2.2) видно, что плотность грунта на глубине 2,5 м (во втором слое) составляет 1,88 г/см³ и уменьшается до 1,83 г/см³ в четвертом слое (на глубине 6,5 м).

Затем, вниз по разрезу она увеличивается до 1,92 г/см³ на глубине 16 м (слой 5), а в шестом слое, представленным глинами, достигает максимального значения - 1,95 г/см³ (18,0 м) и создавая тем самым наиболее благоприятные условия.

Число пластичности с глубины 2 м (слой 2) до 2,5 (слой 2) изменяется от 0,14 до 0,19, далее до 6,0м Ip остается постоянным 0,15. На 6,5 м резкий скачок, далее уменьшение до 0,13 (8,0м слой 4).Потом плавное увеличение до 0,18 (11,0 м - 5 слой). После 11м Ip колеблется от 0,12 (15м) до 0,16 (16м). На глубине в 18 м увеличивается до 0,20. В интервале 20м-23,5м встречен песок мелкозернистый, и на 24м Ip достигает своего максимального значения в 0,27.

Показатель текучести с глубины 2 м увеличиваается до 4м от 0,14 до 0,69. Далее уменьшение до 0,47 (4,5м) затем резкий скачок до 0,93 (5м). После Il плавно увеличивается до 0,92 (8м), затем оно уменьшается до 0,25 на глубине в 13,5м. Далее наблюдается относительная стабильность от 0,35 до 0,48 в интервале от 15м до 24м.

По описанным выше показателям (Il и Ip), наиболее благоприятным естественным основанием является слой 5- суглинок тугопластичный.

Рис. 2.2. График изменения свойств грунтов (скв. 1)

Естественная влажность на глубине 2м (слой 2) составляет 23 %, затем вниз по разрезу увеличивается до 39 % в 4 слое (глубина 6,5 м). На глубине 11 м (5 слой) влажность уменьшается до 33 % и продолжает уменьшаться до 21%. Затем в последнем слое (8) увеличивается до 34 %. Наиболее благоприятными являются пески с W 21 %, но так как они водонасыщенны, следует взять более меньшую глубину заложения фундамента, к примеру 15м.

Максимальное значение модуля деформации - 4,12 МПа наблюдается на глубине 2м (слой 2), а затем с глубиной уменьшается до 1,54 МПа в четвертом слое (на глубине 6,5м). В пятом слое на глубине 16м Е = 3,14МПа. В шестом уменьшается до 2,22 МПа. Из этого следует, что на глубине 15-16м залегают устойчивые грунты.

Удельное сопротивление под наконечником зонда проводилось до глубины 15 м. До глубины 11,4 м сопротивление не имеет сильных колебаний значений (0,48-2,04 МПа), в интервале 11,4-12,2 увеличивается до 9,24 МПа. После уменьшается до 3 МПа. Затем вновь скачок до 8,76 МПа. Далее плавное уменьшение до 0,24 МПа.

На основании вышеизложенного, наиболее благоприятным в качестве естественного основания будет слой 5, представленный суглинком тугопластичным, с прослойками песка. Но для наиболее точного выделения естественного основания необходимо проанализировать строительные свойства каждого выделенного геологического тела (сверху вниз) более подробно.

С поверхности залегает почвенно-растительный грунт - слой 1, мощностью 0,4 м. В качестве основания не используется в виду своих слабых характеристик. Всегда срезается до естественного основания.

Под насыпными и почвенными образованиями - слои минеральных грунтов озерно-аллювиального происхождения глинистого и песчаного состава. Общая особенность отложений это обилие гнезд ожелезнения, особенно в верхней части разреза, наличие многочисленных прослоев песка в суглинистых отложениях, карбонатных включений, как в рассеянном виде, так и в виде "присыпок" мелкопесчаной размерности, а также конкреций.

Второй слой представлен суглинком полутвердый переходящий в полутвердую глину (число пластичности JР = 0,17, показатель текучести JL = 0,18, влажность природная W = 23 %, плотность ρ = 1,88 г/см³, модуль общей деформации E = 4,12 МПа - сильно сжимаемые). Мощность слоя 2,50 м.

Третий слой представлен суглинком текучепластичным с включением текучего (число пластичности JР = 0,15, показатель текучести JL = 0,86, влажность природная W = 39 %, плотность ρ = 1,84 г/см³, модуль общей деформации E = 1,83 МПа - сильно сжимаемые). Мощность слоя 3,20 м.

Четвертый слой - переслаивание песка мелкого водонасыщенного с супесью текучей, с суглинком текучепластичным (число пластичности JР = 0,17, показатель текучести JL = 0,85, влажность природная W = 37 %, плотность ρ = 1,83 г/см³, модуль общей деформации E = 1,7 МПа - сильно сжимаемые). Мощность слоя 6,6 м.

Пятый слой - суглинок тугопластичный (влажность природная W = 24 %, плотность ρ = 1,93 г/см³, модуль общей деформации E = 2,5 МПа - сильно сжимаемые). Мощность слоя 1,30 м.

Шестой слой - переслаивание глины тугопластичной песка мелкого водонасыщенного (число пластичности JР = 0,20, показатель текучести JL=0,35, влажность природная W = 2 4%, плотность ρ = 1,96 г/см³, модуль общей деформации E = 4,1 МПа - средне сжимаемые). Мощность слоя 3,0 м.

Седьмой слой - песок водонасыщенный (влажность природная W = 22%). Вскрытая мощность слоя 3,50 м.

Скв.4. По графику (рис. 2.3.) видно, что плотность грунта на глубине 2,5 м (во втором слое) составляет 2,0 г/см³ и уменьшается до 1,79 г/см³ в четвертом слое (на глубине 8 м). Затем вниз по разрезу она уменьшается, до 1,80 г/см³ в шестом слое (глубина 19 м), представленным глинами тугопластичными.

Рис. 2.3. График изменения свойств грунтов (скв.4)

Число пластичности колеблется от 0,13 слой 2 (глубина 4,2 м) до 0,26 слой 6 (глубина 19,0 м). Затем видим уменьшение до 0,05 на глубине 10,5 м (граница слоя 4 и 5) и вновь возрастает на глубине 13 м (слой 6) - 0,18.