Анализ грунтовых вод

На этапе проектирования строительства проводится ряд изысканий инженерно-геологического характера, включающих ряд мероприятий. Одним из них является анализ грунтовых вод. Данные об их составе необходимы для получения полноценного представления о характеристиках участка и планирования строительных работ.

Грунтовыми водами называется разновидность подземных вод, залегающая в пределах верхнего водоупора. Места ми их расположения являются трещины, слабосцементированные породы, другие полости. Формирование грунтовых вод осуществляется под влиянием поверхностной влаги, инфильтрации осадков.

Особенности грунтовых вод

Основными факторами, влияющими на скопление грунтовых вод, являются метеорологические условия и явления, включая испарение, атмосферное давление. Не следует путать грунтовые воды с артезианскими: в первых отсутствует давление, вторые залегают на более значительной глубине.

Ключевыми задачами анализа грунтовых вод служат определение пригодности участка для возведения постройки с конкретными характеристиками, а также предупреждении я влияния воды на объект строительства.

При инфильтрации в жидкости растворяется множество различных веществ, которыми во многом определяются ее свойства. На содержание примесей влияют процессы откачки нефти, добычи полезных ископаемых, внесение удобрений при выполнении полевых работ, попадании стоков.

Основные химические параметры

При проектировании строительства учитываются не только глубина залегания воды, но еще и ее химические параметры:

1. Жесткость;
2. Минерализация;
3. Агрессивность;
4. Соотношение концентрации кислот и щелочей.

Под жесткостью понимается присутствие ионов кальция и магния в воде. Этот показатель важен в плане обеспечения объекта питьевой водой. Данные о минерализации отображают содержание в воде минеральных компонентов. Агрессивность оценивается по отношению к наиболее распространенным видам стройматериалов – стали, алюминию, бетону.

Кислотно-щелочное равновесие (рН) также является важным показателем. Его низкий уровень указывает на способность воды к разрушению бетонных конструкций. При выявлении такого уровня стоит провести уточняющий анализ, позволяющий выявить присутствие в воде конкретных кислот и их концентрацию. На основании этих сведений можно подобрать оптимальный состав бетонного раствора и марку бетона.

При уровне рН ниже нейтрального уровня (7 единиц), воду считают кислотной. Способность к разрушению бетона зависит от нескольких показателей:

1. Разновидности кислоты и объема ее в воде;
2. Непрерывности обновления кислоты;
3. Уровня давления грунтовых вод на бетон;
4. Скоростных параметров течения;
5. Показателя непроницаемости бетона и свойств заполнителя.

Низкий уровень рН обычно связан с наличием углекислоты либо органических примесей, иногда – серной кислоты из грунтов торфяного типа. При интенсивном агрессивном воздействии необходимо повысить качество бетона, например, за счет увеличения расхода цемента. Этот показатель влияет и на глубину фундамента.

Даже если вода обладает приемлемыми органолептическими показателями, это не означает, что ее можно использовать для питья. Не исключено превышение допустимой концентрации примесей или отличие микробиологических параметров от нормы, ведь грунтовые воды не защищены от поверхностного загрязнения. За пределы нормативов могут выходить и микробиологические характеристики.

Для чего проводятся исследования?

Приступать к подбору материалов для строительства и проектированию постройки можно после определения количественных и качественных параметров грунтовых вод. Результаты исследований такого рода позволяют предотвратить массу негативных последствий в виде:

1. Разрушения постройки;
2. Активной усадки фундамента;
3. Появления трещин на основании сооружения;
4. Выступании солевого налета на кирпичной кладке;
5. Сезонных подтоплений;
6. Порчи отопительных, водоснабжающих, канализационных магистралей;
7. Выхода из строя оптоволоконных и электрических кабелей.

Для защиты зданий от таких явлений существует ряд мероприятий. С учетом особенностей местных грунтовых вод можно спроектировать дренажную систему, выбрать тип фундамента, подходящий для конкретных условий. В сооружениях, где не предусмотрены подвальные помещения, при высоком уровне грунтовой воды следует обеспечить изоляцию стен от влаги. Другими словами, грунтовые воды не должны подниматься по стенам.

Иногда выполняется гидроизоляция самого фундамента. Важно также учитывать различное воздействие влаги на постройку в разные сезоны, усиление ее влияния в зимние месяцы и в период таяния снега. Кроме того, анализ грунтовых вод позволяет делать обоснованные выводы по поводу допустимости обустройства подвальных этажей.

Этапы изысканий

Обследования, касающиеся подземных вод, называются гидрологическими. Они включают анализ условий распространения и формирования, залегания и разгрузки вод. Сюда же относится анализ их состава. Изыскания включают процесс сбора соответствующих сведений, являющихся первичной информации для создания проектов строений и разработки схем водоснабжения, как производственного назначения, так и хозяйственно-питьевого.

 Процедура исследований состоит из нескольких этапов:

1. Подбор и обработка данных по гидрогеологическим условиям местности, использованию районных водозаборов подземных вод, анализ и систематизация сведений. Оценка изученности существующих условий, категории их сложности;
2. Обследование участка в санитарно-экологических и гидрогеологических целях, проверка имеющихся и будущих водозаборов. Разработка сравнения параметров участков, на которых допустимо расположение сооружений для водозабора, контроль их состояния с санитарной точки зрения;
3. Бурение скважин нескольких типов – разведочного, эксплуатационного, поискового. Проверка условий гидрогеологического характера, залегания водоносных горизонтов, их распространения. Контроль резервов подземных вод, их качества с учетом предполагаемого периода использования водозабора;
4. Опытные и фильтрационные работы для оценки гидрогеологической ситуации, перспектив водозаборных конструкций в плане производительности, проверка грунтовых вод на предмет качества и доступного объема;
5. Изучение параметров воды в лаборатории для выявления химических, физических критериев, радиологических и бактериологических показателей, сравнения качества воды на разных горизонтах, проверки возможности использования воды по определенному назначению в пределах конкретного периода;
6. Выявление имеющихся и возможных источников загрязнения грунтовых вод.

На следующей стадии разрабатывается проект с учетом нормативов санитарного и экологического, гигиенического и гидрогеологического, противопожарного характера. Завершающим этапом изысканий служит систематизация собранных сведений, выполнение предусмотренных нормативами расчетов, выработка рекомендаций относительно использования водозаборов. Все эти данные включаются в технический отчет.

Обязательным этапом инженерных геологических исследований являются опытные работы гидрогеологического характера, если на участке присутстуют подземные воды. Это касается ситуаций, когда наличие жидкости будет выявлено при ведении строительства и площадей, где имеется естественный выход грунтовой воды, требующий каптирования. В подобных случаях для водоносных горизонтов определяется показатель водообильности.

Порядок проведения работ

Если из вскрываемых пород на этапе обустройства котлована не ожидается обильный приток грунтовых вод, сведения о притоках возможно получить за счет опробования скважин. Такая процедура заключается в откачке жидкости посредством насоса и желонки.

Есть существует вероятность, что для возведения либо использования сооружения необходимо снижение уровня подземных вод посредством искусственных методик, нужны предварительные исследования. То же самое касается выполнения работ в рамках проектирования дренажа. Для формирования отчета по изысканиям проводятся кратковременные откачки либо специальные исследования в пределах опытного участка.

Особый подход необходим при обследовании оползневых склонов, карстовых зон. Здесь нужно определять пути перемещения подземных вод, сферы питания выявленных горизонтов, выходов воды, их взаимосвязь. Для подобных вариантов определяется воздействия корректировки условий на одном пункте на гидрогеологические свойства другого. Для контроля состава воды применяются специальные индикаторы в виде красителей и солей.

Одним из элементов гидрогеологических обследований является оценка уровня водопроницаемости. Для проведения таких изысканий используют те же методики, которые применяют для анализа подземных вод, включая откачку из шурфов.

Гидрогеологические изыскания проводятся с учетом поставленной технической задачи и дают полноценную информацию, необходимую для разработки проекта. Для поэтапного осуществления всех необходимых процедур составляется программа работ. При ее формировании учитываются геологические материалы по данному району.

В результате проведения исследований определяются условия строительства, даются оценка гидрогеологической ситуации, рекомендации по выбору конструкции будущего сооружения, их размещения.