Инженерно-геологические условия участка исследований

2. Инженерно-геологические условия участка исследований

В административном отношении площадка для застройки МКР «Каштак» находится в Центральном районе города, на северной окраине, в непосредственной близости п. Каштак. [21]

На данной площадке планируется строительство 19 жилых домов (12, 10, 9, 7 и 5 этажей), школы, детского сада, торгово-гостиничного комплекса, спортивно-оздоровительного комплекса, школьного спортядра. В настоящее время ведется строительство домов № 1, 2 и 3 первой очереди застройки.

В качестве технологии строительства применено использование монолитного железобетона и плитного типа фундамента. Применение данной технологии обусловлено экономической целесообразностью. [19]

Абсолютные отметки площадки колеблются в пределах 670,23 – 670,92м. Паводковыми водами площадка не затопляется.

2.1 Геоморфологические условия

Исследуемая площадка располагается в первой надпойменной терассе р. Читинка западнее п. Каштак, на расстоянии 10 м от уступа высокой поймы. Поверхность террасы имеет наклон в сторону р. Читинка, свободна от строений, поросшая травянистой растительностью. Вблизи от площадки развита овражная эрозия.

Высокая пойма р. Читинка с поверхности заболочена и в зимнее время покрыта наледью. Наледь непосредственного влияния на строительство микрорайона «Каштак» не оказывает. Наледь по данным жителей п. Каштак появилась в 2008 году.

В настоящее время площадка перекрыта гравием, используемым для строительства зданий (Фото 2.1 а, б).

2.2 Геологическое строение

В геологическом строении площадки принимают участия четвертичные отложения аллювиального и элювиального генезиса. Аллювиальные отложения представлены суглинком, песками пылеватыми и гравелистыми. Вскрытая мощность аллювиальных отложений составляет 10,3м, элювиальные отложения представлены продуктами глубокого выветривания алевролитов и песчаников, выветрелых до состояния суглинка комковато-плитчатой структуры и песка средней крупности.

2.3 Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия площадки характеризуется распространением подземных вод двух горизонтов.

Первый горизонт – воды порово-пластового типа имеет повсеместное распространение и вскрыт всеми скважинами на глубинах 8,1-9,5м и приурочен к песку гравелистому. Воды не напорные, по химическому составу вода сульфатная натриево-калиевая, по воздействию на бетон марки W₄ слабоагрессивная, к металлическим конструкциям – среднеагрессивная.

Уровень подземных вод порово-пластового типа с учетом сезонных колебаний может подниматься на 1,0-1,5м от существующего.

Второй горизонт – подмерзлотные воды трещинно-пластового типа вскрыты скважиной №1748 на глубине 29,2м в элювиальном суглинке. Воды обладают незначительным местным напором, уровень установления зафиксирован на глубине 27,0м. Вода по химическому составу сульфатно-гидрокарбонатная натриево-калиевая, по воздействию на бетон марким W₄ слабоагрессивная, к металлическим конструкциям – среднеагрессивная.

2.4 Геокриологические условия участка

Геокриологические условия исследуемой площадки характеризуется распространением многолетней мерзлоты, не сливающегося типа. Мерзлые грунты вскрыты 3 скважинами №1747, №1748 и №1749 соответственно на глубинах 11,6м; 7,2м и 8,2м, а по скважине №1750 мерзлые грунты до глубины 20,0м не вскрыты.

Нижняя граница мерзлоты залегает на глубине 29,2м (скважина №1748). Нормативная глубина сезонного промерзания по данным многолетних наблюдений составляет 4,5м. Мерзлые грунты, в основном, массивной криогенной текстуры. Свободный лед встречен в элювиальном суглинке в виде отдельных горизонтов линз в скважине №1747 на глубине 15,9м – 5см; на глубине 16,1м – 1см; в скважине №1748 в интервале 23,0-24,0м – 1,2см; на глубине 22,9м – 3см и в скважине №1749 на глубине 16,5м - 1см. Мощность прослоек льда изменяется от 1мм до 1см.

Температура мерзлых грунтов составляет -0,2ºС, т. е. мерзлые грунты находятся в пластично-мерзлом состоянии. Мерзлые грунты по содержанию легко-растворимых солей относятся к незасоленным.

2.5Физико-механические свойства грунтов

В результате анализа пространственной изменчивости частных показателей свойств грунтов, определенных лабораторными методами, с учетом данных о геологическом строении и литологических особенностях грунтов в сфере воздействия проектируемого жилого дома выделяется 6 инженерно-геологических элементов (ИГЭ талые «т» и ИГЭ мерзлые «м»).

Аллювиальные отложения

Инженерно-геологический элемент 1т или 1 (ИГЭ – 1т или ИГЭ-1) – представлен песком пылеватым коричневого цвета, сезонномерзлым и талым, малой степени водонасыщения, средней плотности сложения. Грунт данного элемента имеет повсеместное распространение и вскрыт всеми скважинами в верхней части разреза до глубины 7,9м, средняя вскрытая мощность элемента составляет 6,0 м. По гранулометрическому составу коэффициент неоднородности составляет 4.

Физико-механические показатели песка пылеватого приведены по результатам лабораторных исследований:

-природная влажность – 0,088 д. ед.;

-плотность грунта – 1,78 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,63 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,61 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,607;

-коэффициент водонасыщения – 0,398;

-удельный вес грунта – 17,80 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 16,30 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,10 кН/м³;

-модуль деформации – 18,5 Мпа;

-удельное сцепление – 9,5 кПа;

-угол внутреннего трения – 35°.

Для расчетов рекомендуется принять значение деформируемости и прочности по данным полевых опытных работ, на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-модуль деформации – 20 Мпа;

-удельное сцепление – 2,5 кПа;

-угол внутреннего трения – 29°.

Песок пылеватый по степени морозоопасности относится к группе слабопучиннистых грунтов (D=1,75), по воздействию на черные металлы, алюминиевую и свинцовую оболочки кабеля обладает средней коррозионной агрессивностью. [20]

Инженерно-геологический элемент 2 (ИГЭ-2) – представлен песком средней крупности, сезонномерзлым и талым, малой степени водонасыщения, средней плотности сложения. Грунт данного элемента имеет ограниченное распространение и встречен в скважине №1751 с поверхности и до глубины 5,1 м, в скважине №1758 в интервале глубин 7,2-10,8 м. Средняя мощность элемента составляет 4,45 м. По степени неоднородности песок средней крупности относится к неоднородным: Сu=5.

Физические показатели песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,074 д. ед.;

-плотность грунта – 1,78 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,66 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,63 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,583;

-коэффициент водонасыщения – 0,330 д. ед.;

-удельный вес грунта – 17,80 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 16,60 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,30 кН/м³.

Для расчетов рекомендуется принять значения деформируемости и прочности по данным полевых опытных работ, на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-модуль деформации – 23 Мпа;

-удельное сцепление – 1,0 кПа;

-угол внутреннего трения – 33°.

Инженерно-геологический элемент 2м (ИГЭ-2м) – представлен песком средней крупности, мерзлым, массивной криогенной текстуры, при оттаивании насыщенный водой, рыхлый. Грунт данного элемента вскрыт скважиной №1758 в интервале глубин 10,8-13,0 м и скважиной №1759 в интервале 9,3-12,4 м, вскрытая мощность элемента составляет 3,5 м. Физические показатели песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований:

-суммарная влажность – 0,262 д. ед.;

-плотность мерзлого грунта – 1,87 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,48 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,63 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,774;

-степень заполнения пор льдом – 0,890;

-удельный вес грунта – 18,70 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 14,80 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,30 кН/м³.

Механические показатели мерзлого песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований образца мерзлого грунта на компрессионное сжатие:

-коэффициент оттаивания – 0,038;

-коэффициент сжимаемости – 0,097 1/МПа;

-модуль деформации в оттаявшем состоянии – 8 МПа.

Инженерно-геологический элемент 3 (ИГЭ-3) – представлен супесью серого и желтого цвета, талой, твердой консистенции. Грунт данного элемента вскрыт скважинами в верхней и средней части разреза в интервалах глубин 1,8-8,2 м. Средняя мощность элемента составляет 1,5 м.

Физические показатели песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,125 д. ед.;

-критическая влажность – 0,150 д. ед.;

-влажность на границе текучести – 0,210 д. ед.;

-влажность на границе раскатывания – 0,160 д.ед.;

-число пластичности – 0,05;

-плотность грунта – 1,92 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,71 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,63 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,542;

-коэффициент водонасыщения – 0,610 д. ед.;

-удельный вес грунта – 19,20 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 17,10 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,30 кН/м³.

Для расчетов рекомендуется принять значения деформируемости и прочности по данным полевых опытных работ, на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-модуль деформации – 23 Мпа;

-удельное сцепление – 21 кПа;

-угол внутреннего трения – 24°.

Супесь твердая по степени морозоопасности относится к непучинистым грунтам (критическая влажность больше природной влажности), однако при дополнительном водонасыщении грунты могут приобретать пучинистые свойства.

Инженерно-геологический элемент 3а (ИГЭ-3а) – представлен илом суглинистым, талым, текучей консистенции с растительными остатками. Грунт данного элемента вскрыт скважинами в средней части разреза в интервалах глубин 1,7-6,3 м. Ил суглинистый встречен, в основном, в виде прослоек мощностью 0,2-0,5 м, а в скважине №1755 ил суглинистый с частыми прослоями песка встречен в интервалах глубин 3,0-4,5. Средняя мощность элемента составляет 0,6 м.

Физические показатели песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,708 д. ед.;

-критическая влажность – 0,400 д. ед.;

-влажность на границе текучести – 0,620 д. ед.;

-влажность на границе раскатывания – 0,500 д.ед.;

-число пластичности – 0,12;

-плотность грунта – 1,76 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,03 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,62 г/см³;

-коэффициент пористости – 1,548;

-коэффициент водонасыщения – 1,000 д. ед.;

-удельный вес грунта – 17,60 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 10,30 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,20 кН/м³.

Механические показатели ила приведены по Пособию к СНиП:

-модуль деформации – 1,6 Мпа;

-удельное сцепление – 5 кПа;

-угол внутреннего трения – 5°.

Ил суглинистый по степени морозоопасности относится к чрезмернопучинистым грунтам и коэффициент водонасыщения 1,0 (п.2, 137 Пособия к СНиП 2.02.01-83) [19]

Инженерно-геологический элемент 3т (ИГЭ-3т) – представлен суглинком, серого цвета, талым, полутвердой консистенции. Грунт данного элемента вскрыт всеми скважинами в средней части разреза в интервалах глубин 5,2-9,0м. Средняя вскрытая мощность элемента составляет 1,6м.

Физические показатели суглинка приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,177 д. ед.;

-влажность на границе текучести – 0,251 д. ед.;

-влажность на границе раскатывания – 0,174 д. ед.;

-число пластичности – 0,077;

-плотность грунта – 2,04 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,74 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,67 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,549;

-коэффициент водонасыщения – 0,820 д. ед.;

-удельный вес грунта – 20,40 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 17,40 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,70 кН/м³.

Для расчетов рекомендуется принять значения деформируемости и прочности по данным полевых опытных работ, на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-модуль деформации – 23 Мпа;

-удельное сцепление – 35 кПа;

-угол внутреннего трения – 24°.

Инженерно-геологический элемент 4т или 4 (ИГЭ-4т или ИГЭ-4) – представлен песком гравелистым и гравийным грунтом с песчаным заполнителем до 30%, талым или сезонномерзлым, малой степени водонасыщения и насыщенный водой, песок плотный. Грунт данного элемента вскрыт скважинами в интервалах глубин 6,5-14,2м, средняя вскрытая мощность элемента составляет 3,0 м.

По гранулометрическому составу частиц крупнее 2 мм содержится 45,7%, песчаных частиц – 43,7%, пылеватых и глинистых частиц – 10,6%.

Механические показатели песка гравелистого приведены по результатам полевых опытных работ, на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-модуль деформации – 27 Мпа;

-удельное сцепление – 0 кПа;

-угол внутреннего трения – 36°.

Инженерно-геологический элемент 4м (ИГЭ – 4м) – представлен песком гравелистым или гравийным грунтом с суглинистым заполнителем, мерзлым, массивной криогенной текстуры, при оттаивании насыщенный водой, плотного сложения. Гравий изверженных пород, хорошо окатан. Грунт данного элемента вскрыт скважинами №1748 в интервалах глубин 7,2-9,5 м и №1749 в интервалах 8,2-9,5 м, вскрытая мощность элемента составляет 1,8 м.

Физические показатели мерзлого песка гравелистого приведены по результатам лабораторных исследований:

-суммарная влажность – 0,182 д. ед.;

-плотность мерзлого грунта – 2,03 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,68 г/см³;

-плотность частиц – 2,65 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,558;

-степень заполнения пор льдом – 0,926;

-удельный вес грунта – 20,30 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 16,80 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,50 кН/м³.

Механические показатели мерзлого песка гравелистого приведены по результатам полевых опытных работ методом «горячего» штампа площадью 5000 см² на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-коэффициент оттаивания – 0,0057;

-коэффициент сжимаемости – 0,037 1/Мпа;

-модуль деформации в оттаявшем состоянии – 28 Мпа.

Элювиальные отложения

Инженерно-геологический элемент 5т (ИГЭ-5т) – представлен суглинком (элювий алевролитов) темно-серого цвета, талым, комковато-плитчатой структуры, твердой консистенции. Грунт данного элемента вскрыт скважиной №1748 в интервалах глубин 29,2-30,0 м.

Физико-механические показатели талого элювиального суглинка приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,160 д. ед.;

-влажность на границе текучести – 0,381 д. ед.;

-влажность на границе раскатывания – 0,237 д. ед.;

-число пластичности – 0,143;

-плотность грунта – 2,00 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,73 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,61 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,510;

-коэффициент водонасыщения – 0,819 д. ед.;

-удельный вес грунта – 20,00 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 17,30 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,10 кН/м³;

-модуль деформации – 21 Мпа;

-удельное сцепление – 58 кПа;

-угол внутреннего трения – 37°.

Инженерно-геологический элемент 5м (ИГЭ – 5м) – представлен суглинком (элювий алевролитов) мерзлым, массивной и слоистой криогенной текстуры, с отдельными горизонтальными и вертикальными линзами льда мощностью от 1 мм до 5 см, при оттаивании твердой консистенции. Грунт данного элемента вскрыт тремя скважинами (№1747, №1748 и №1749) в интервалах глубин 14,2-29,2 м Средняя вскрытая мощность элемента составляет 4,4 м.

Физико-механические показатели мерзлого суглинка приведены по результатам лабораторных исследований:

-суммарная влажность – 0,189 д. ед.;

-плотность мерзлого грунта – 2,01 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,69 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,64 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,564;

-степень заполнения пор льдом и незамерзшей водой – 0,886 д. ед.;

-удельный вес грунта – 20,10 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 16,90 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,40 кН/м³;

-коэффициент оттаивания – 0,035;

-коэффициент сжимаемости – 0,057 Мпа;

-модуль деформации в оттаявшем состоянии – 22Мпа.

Для расчетов рекомендуется принять показатели сжимаемости мерзлого суглинка, полученные по результатам полевых опытных работ, методом «горячего» штампа площадью 5000 см² на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-коэффициент оттаивания – 0,0085;

-коэффициент сжимаемости – 0,057 1/Мпа.

Инженерно-геологический элемент 6т (ИГЭ-6т) – представлен элювиальным песком средней крупности, талым, насыщенным водой, плотного сложения. Грунт данного элемента вскрыт скважинами №1771 в инт. 3,8-17,9 м и №1772 в инт. 10,4-17,3 м вскрытая мощность элемента составляет 10,5 м.

Физико-механические показатели талого элювиального суглинка приведены по результатам лабораторных исследований:

-влажность природная – 0,185 д. ед.;

-плотность грунта – 2,03 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,71 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,61 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,532;

-коэффициент водонасыщения – 0,935 д. ед.;

-удельный вес грунта – 20,30 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 17,10 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,10 кН/м³;

Для расчетов рекомендуется следующие механические показатели:

-модуль деформации – 27 Мпа;

-удельное сцепление – 1,0 кПа;

-угол внутреннего трения – 33°.

Инженерно-геологический элемент 6м (ИГЭ – 6м) – представлен элювиальным песком средней крупности или песком крупным (элювий песчаника), мерзлым, массивной криогенной текстуры. При оттаивании насыщенный водой, плотного сложения. Грунт данного элемента вскрыт скважиной №1747 в интервалах глубин 11,6-15,0 м, №1748 в интервалах 11,0-22,9 м и №1749 в интервалах 10,2-18,0 м, вскрытая мощность элемента составляет 2,7 м.

Физические показатели мерзлого песка средней крупности приведены по результатам лабораторных исследований:

-суммарная влажность – 0,179 д. ед.;

-плотность мерзлого грунта – 2,04 г/см³;

-плотность сухого грунта – 1,73 г/см³;

-плотность частиц грунта – 2,62 г/см³;

-коэффициент пористости – 0,519;

-степень заполнения пор льдом – 0,907;

-коэффициент сжимаемости – 0,030 1/Мпа;

-модуль деформации в оттаявшем состоянии – 30Мпа;

-удельный вес грунта – 20,40 кН/м³;

-удельный вес сухого грунта – 17,30 кН/м³;

-удельный вес частиц грунта – 26,20 кН/м³.

Для расчетов рекомендуется принять показатели сжимаемости мерзлого песка, полученные по результатам полевых опытных работ, методом «горячего» штампа площадью 5000 см² на аналогичных грунтах с идентичными физическими показателями:

-коэффициент оттаивания – 0,0027;

-коэффициент сжимаемости – 0,019 1/Мпа. [20]