Особенности изучения гидрогеологических условий при строительстве гражданских зданий и сооружений (на примере КНС «Заречная», Казань, Республика Татарстан)
|
Введение 1
1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕРРИТОРИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КНС «ЗАРЕЧНАЯ» И ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА 3
1.1. Административное положение 3
1.2. Геоморфология 5
1.3. Климатические условия 5
1.4. Гидрологическая характеристика района 6
1.5. Техногенные условия площадки строительства КНС 7
2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ 8
2.1. Общие сведения о геологическом строение района работ 8
2.2. Детальное геологическое строение района расположения КНС «Заречная». Построение
геологической модели 16
3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ 22
3.1. Общие гидрогеологические характеристики территории 22
4. АНАЛИЗ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КНС
«ЗАРЕЧНАЯ» 24
4.1. Проведенный комплекс гидрогеологических работ 24
4.2. Интерпретация опытно-фильтрационных работ. Обоснование полученных
фильтрационных параметров водоносных горизонтов 27
4.2.1. Схематизация гидрогеологических условий 27
4.2.2. Интерпретация одиночных откачек 29
4.2.3. Интерпретация кустовых откачек 41
4.2.4. Полученные фильтрационные параметры по результатам ОФР 68
5. ОЦЕНКА ВОДОПРИТОКА И РАСЧЁТ ДРЕНАЖНОГО КОНТУРА 70
6. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В
ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА СООРУЖЕНИЯ 76
6.1. Расчёт просадок земной поверхности вследствие работы дренажного контура 76
6.2. Оценка прогнозов проявлений возможных суффозионных процессов 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 84
1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕРРИТОРИИ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КНС «ЗАРЕЧНАЯ» И ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА 3
1.1. Административное положение 3
1.2. Геоморфология 5
1.3. Климатические условия 5
1.4. Гидрологическая характеристика района 6
1.5. Техногенные условия площадки строительства КНС 7
2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ 8
2.1. Общие сведения о геологическом строение района работ 8
2.2. Детальное геологическое строение района расположения КНС «Заречная». Построение
геологической модели 16
3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ 22
3.1. Общие гидрогеологические характеристики территории 22
4. АНАЛИЗ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ КНС
«ЗАРЕЧНАЯ» 24
4.1. Проведенный комплекс гидрогеологических работ 24
4.2. Интерпретация опытно-фильтрационных работ. Обоснование полученных
фильтрационных параметров водоносных горизонтов 27
4.2.1. Схематизация гидрогеологических условий 27
4.2.2. Интерпретация одиночных откачек 29
4.2.3. Интерпретация кустовых откачек 41
4.2.4. Полученные фильтрационные параметры по результатам ОФР 68
5. ОЦЕНКА ВОДОПРИТОКА И РАСЧЁТ ДРЕНАЖНОГО КОНТУРА 70
6. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В
ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА СООРУЖЕНИЯ 76
6.1. Расчёт просадок земной поверхности вследствие работы дренажного контура 76
6.2. Оценка прогнозов проявлений возможных суффозионных процессов 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 84
При проектировании и строительстве гражданских зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки, подземные воды рассматриваются как фактор, осложняющий ведение строительных работ. В связи с этим, изучению гидрогеологических условий должна отводится значительная роль. Очень важно заранее идентифицировать степень сложности инженерно-гидрогеологических условий в которых находится площадка строительства, оценить потенциальные технические трудности, которые могут возникнуть по причине недооценке влияния подземных вод, а также своевременно запланировать мероприятия по их устранению.
Как правило, при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства, детальному исследованию гидрогеологических условий отводится второстепенное значение. В частности, в программу изысканий редко включают бурение специализированных гидрогеологических скважин и проведение в них опытнофильтрационных работ, так как строгой нормативной базы, регулирующей аспект изучения инженерно-гидрогеологических условий в рамках проведения строительных изысканий на данный момент нету.
Целью данной выпускной квалификационной работы (ВКР) является анализ гидрогеологических условий района строительства канализационной насосной станции «Заречная», расположенной в г. Казани, республике Татарстан. На одном из этапов строительства главный колодец канализационной насосной станции был стремительно затоплен подземными водами по причине недооценке гидрогеологических условий района работ.
Для достижения указанной цели с учетом всех сложностей гидрогеологических условий площадки строительства, в данной работе автором были поставлены следующие задачи:
- изучение физико-географических условий района;
- общая региональная оценка геолого-гидрогеологического строения;
- детальное изучение геологического строения области расположения КНС (канализационной насосной станции). Построение высокодискретной геологической модели, учитывающей высокую литологическую неоднородность отложений;
- качественная оценка гидрогеологических условий территории;
- количественная оценка геофильтрационных параметров выделенных водоносных горизонтов на площадке строительства по результатам ОФО;
- обосновать гидрогеодинамическую схематизации, оценить величину водопритока и произвести аналитический расчёт системы дренажа с целью осушения затопленного котлована;
- произвести прогнозную оценку проявления возможных опасных инженерногеологических процессов на площадке.
Как правило, при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства, детальному исследованию гидрогеологических условий отводится второстепенное значение. В частности, в программу изысканий редко включают бурение специализированных гидрогеологических скважин и проведение в них опытнофильтрационных работ, так как строгой нормативной базы, регулирующей аспект изучения инженерно-гидрогеологических условий в рамках проведения строительных изысканий на данный момент нету.
Целью данной выпускной квалификационной работы (ВКР) является анализ гидрогеологических условий района строительства канализационной насосной станции «Заречная», расположенной в г. Казани, республике Татарстан. На одном из этапов строительства главный колодец канализационной насосной станции был стремительно затоплен подземными водами по причине недооценке гидрогеологических условий района работ.
Для достижения указанной цели с учетом всех сложностей гидрогеологических условий площадки строительства, в данной работе автором были поставлены следующие задачи:
- изучение физико-географических условий района;
- общая региональная оценка геолого-гидрогеологического строения;
- детальное изучение геологического строения области расположения КНС (канализационной насосной станции). Построение высокодискретной геологической модели, учитывающей высокую литологическую неоднородность отложений;
- качественная оценка гидрогеологических условий территории;
- количественная оценка геофильтрационных параметров выделенных водоносных горизонтов на площадке строительства по результатам ОФО;
- обосновать гидрогеодинамическую схематизации, оценить величину водопритока и произвести аналитический расчёт системы дренажа с целью осушения затопленного котлована;
- произвести прогнозную оценку проявления возможных опасных инженерногеологических процессов на площадке.
Проведенный комплексный анализ гидрогеологических условий площадки строительства канализационной насосной станции «Заречная» позволяет сделать следующие выводы:
1) Изучаемый объект в территориальном-административном отношении находится в кировском районе г. Казани, республике Татарстан. Выбранное местоположение строительства до 50ых годов прошлого века находилось в непосредственной близости от русла р. Казанки. Это подтверждается анализом физико-географических карт города 20 века и результатами бурения скважин. Также местоположение характеризуется непосредственной близостью к новому и старому руслу р. Казанка.
2) В региональном геолого-гидрогеологическом плане объект находится в пределах Волго-Уральской антиклизы, в пределах Волго-Сурского артезианского бассейна.
3) В геологическом плане территория строительства КНС представлена отложениями аллювиального происхождения четвертичного возраста, которые перекрывают коренные породы немдинского горизонта казанского терригенно- карбонатного комплекса. Породы аллювия характеризуются переслаиванием дисперсных литологических разностей, различной мощностью. Немдинский горизонт представлен зоной палеовыветривания и трещиноватым песчаником. Характер литологической неоднородности толщи и конфигурация погребенного русла р. Казанка в пределах местоположения объекта были смоделированы в созданной геологической модели.
4) Качественная оценка гидрогеологических условий территории по результатам общего гидрологического очерка района, информации инженерно-геологических изысканий и данным режимных наблюдений, позволила предположить весьма сложные гидрогеодинамические параметры взаимодействия подземных вод. В принятой схематизации было выделено два водоносных горизонта, приуроченных к аллювиальным отложениям и породам немдинской свиты.
5) Интерпретация аналитическими зависимостями опытно-фильтрационных опробований, проведенных на площадки строительства, не только позволили количественно определить фильтрационные параметры выделенных водоносных горизонтов, но и подтвердить наличие их тесной гидравлической связи. Помимо этого, с помощью ОФО, удалось идентифицировать присутствие высокой плановой и профильной анизотропии фильтрационных свойств водоносных горизонтов, а также оценить влияние граничных условиях на гидродинамическое возмущение среды.
6) Высокие коэффициенты фильтрации нижней части аллювиальных отложений и немдинского горизонта (219,8-229,4 м/сут), предопределили создание технически сложной дренажной системы, состоящей из 15 водопонижающих скважин глубиной от 58 до 73 м с общей производительностью 3934 м3/ч. Величина водопритока в котлован будет уменьшатся в течении времени за счёт увеличения радиуса влияния ВПК и «сработки» емкостных запасов водоносных горизонтов.
7) По мнению автора, полученные аналитические решения могут не учесть некоторые важные параметры изучаемой гидрогеологической среды. Для более точного количественного анализа величины водопритока в таких сложных геофильтрационных условиях, необходимо создание численной модели области, которая будет способна учесть высокую фильтрационную неоднородность и сложную конфигурацию взаимодействия гидрогеодинамической среды.
8) Оценка влияния эксплуатации относительно высокопроизводительного
водопонижающего контура на проявление опасных инженерно-
геологических/гидрогеологических процессов в пределах исследуемой области позволила сделать следующие выводы: просадка поверхности земли в результате изменения напряжения в грунтовом массиве возможна в минимальном проявлении (0,006-0,01 см); Попытка произвести количественный анализ процессов возникновения суффозии по периметру шпунтового ограждения не дал однозначных результатов. Использованные эмпирические зависимости не учитывают важный для данных условий фактор возникновения высокой скорости фильтрационного потока на контакте породы с грунтоцементным основанием. С другой стороны, проведенный анализ позволил с большой уверенностью предположить проявление суффозионных процессов на глубинах соответствующим контакту песков с щебнистом грунтом зоны палеовыветривания немдинской свиты.
1) Изучаемый объект в территориальном-административном отношении находится в кировском районе г. Казани, республике Татарстан. Выбранное местоположение строительства до 50ых годов прошлого века находилось в непосредственной близости от русла р. Казанки. Это подтверждается анализом физико-географических карт города 20 века и результатами бурения скважин. Также местоположение характеризуется непосредственной близостью к новому и старому руслу р. Казанка.
2) В региональном геолого-гидрогеологическом плане объект находится в пределах Волго-Уральской антиклизы, в пределах Волго-Сурского артезианского бассейна.
3) В геологическом плане территория строительства КНС представлена отложениями аллювиального происхождения четвертичного возраста, которые перекрывают коренные породы немдинского горизонта казанского терригенно- карбонатного комплекса. Породы аллювия характеризуются переслаиванием дисперсных литологических разностей, различной мощностью. Немдинский горизонт представлен зоной палеовыветривания и трещиноватым песчаником. Характер литологической неоднородности толщи и конфигурация погребенного русла р. Казанка в пределах местоположения объекта были смоделированы в созданной геологической модели.
4) Качественная оценка гидрогеологических условий территории по результатам общего гидрологического очерка района, информации инженерно-геологических изысканий и данным режимных наблюдений, позволила предположить весьма сложные гидрогеодинамические параметры взаимодействия подземных вод. В принятой схематизации было выделено два водоносных горизонта, приуроченных к аллювиальным отложениям и породам немдинской свиты.
5) Интерпретация аналитическими зависимостями опытно-фильтрационных опробований, проведенных на площадки строительства, не только позволили количественно определить фильтрационные параметры выделенных водоносных горизонтов, но и подтвердить наличие их тесной гидравлической связи. Помимо этого, с помощью ОФО, удалось идентифицировать присутствие высокой плановой и профильной анизотропии фильтрационных свойств водоносных горизонтов, а также оценить влияние граничных условиях на гидродинамическое возмущение среды.
6) Высокие коэффициенты фильтрации нижней части аллювиальных отложений и немдинского горизонта (219,8-229,4 м/сут), предопределили создание технически сложной дренажной системы, состоящей из 15 водопонижающих скважин глубиной от 58 до 73 м с общей производительностью 3934 м3/ч. Величина водопритока в котлован будет уменьшатся в течении времени за счёт увеличения радиуса влияния ВПК и «сработки» емкостных запасов водоносных горизонтов.
7) По мнению автора, полученные аналитические решения могут не учесть некоторые важные параметры изучаемой гидрогеологической среды. Для более точного количественного анализа величины водопритока в таких сложных геофильтрационных условиях, необходимо создание численной модели области, которая будет способна учесть высокую фильтрационную неоднородность и сложную конфигурацию взаимодействия гидрогеодинамической среды.
8) Оценка влияния эксплуатации относительно высокопроизводительного
водопонижающего контура на проявление опасных инженерно-
геологических/гидрогеологических процессов в пределах исследуемой области позволила сделать следующие выводы: просадка поверхности земли в результате изменения напряжения в грунтовом массиве возможна в минимальном проявлении (0,006-0,01 см); Попытка произвести количественный анализ процессов возникновения суффозии по периметру шпунтового ограждения не дал однозначных результатов. Использованные эмпирические зависимости не учитывают важный для данных условий фактор возникновения высокой скорости фильтрационного потока на контакте породы с грунтоцементным основанием. С другой стороны, проведенный анализ позволил с большой уверенностью предположить проявление суффозионных процессов на глубинах соответствующим контакту песков с щебнистом грунтом зоны палеовыветривания немдинской свиты.
Содержание ВКР — Особенности изучения гидрогеологических условий при строительстве гражданских зданий и сооружений (на примере КНС «Заречная», Казань, Республика Татарстан)
Выдержки из ВКР — Особенности изучения гидрогеологических условий при строительстве гражданских зданий и сооружений (на примере КНС «Заречная», Казань, Республика Татарстан)