Методы статистической обработки результатов испытаний (гост 20522-96)

Методы статистического анализа применяют для обработки результатов определений физических и механических характеристик всех грунтов, а также при выделении основных грунтовых единиц - инженерно-геологических элементов.

Инженерно-геологический элемент- некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида при условии, что значения характеристик грунта изменяются случайно (незакономерно), либо наблюдающаяся закономерность такова, что ею можно пренебречь. Критерием выделения инженерно-геологического элемента служит значение коэффициента вариации. Если значение коэффициента вариации не превышает или равно 0,15 для физических характеристик и 0,30 для механических характеристик, описываемая толща может быть отнесена к инженерно-геологическому элементу и характеризоваться одним нормативным значением показателя.

Нормативное значение - X_n всех физических величин (влажности, плотности, пластичности и. т. д.) и механических характеристик грунтов (модуля деформации, предела прочности на сжатие, показателей сопротивления сдвигу и т. д.) принимают равным среднеарифметическому значению X_ср и вычисляют по формуле:

X_n = X_ср=ΣХ_i / n,

где n – число определений характеристики; - Х_i частные значения характеристики, получаемые по результатам отдельных опытов.

Среднеквадратичное отклонение S – мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения, выражаемая в абсолютных единицах.

S=√ Σ (X_n -Х_i )²/( n-1).

Коэффициент вариации – мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения, выражаемая в долях единицы или процентах, вычисляется по формуле: V= S/ X_n

Показатель точности среднего значения характеристики рассчитывают по формуле: ρ_α = t_αV/√n, где t_α-коэффициент, принимаемый по таблице 3.5 в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности α и числа степеней свободы К= n-1.

Односторонняя доверительная вероятность α -вероятность того, что неизвестное истинное значение параметра не выйдет за пределы нижней (или верхней) границы доверительного интервала.

Число степеней свободы К – число независимых наблюдений, равное числу определений минус число оцениваемых статистических параметров.

Коэффициент надежности по грунту γ_g корректирует величину нормативного значения показателя с целью обеспечения увеличения надежности основания или сооружения и вычисляется по формуле: γ_g =1/1± ρ_α. Знак перед величиной принимают таким, чтобы обеспечивалась большая надежность основания или сооружения.

Расчетное значение характеристики грунта Х вычисляют по формуле: Х= X_n / γ_g

Таблица 3.5

Значения коэффициента t_α

Число степеней свободы К	Значение коэффициента tα при односторонней доверительной вероятности α, равной:
	0,85	0,95	0,975
1	2	3	4
3	1,25	2,35	3,18
4	1,19	2,13	2,78
5	1,16	2,01	2,57
6	1,13	1,94	2,45
7	1,12	1,90	2,37
8	1,11	1,86	2,31
9	1,10	1,83	2,26
1	2	3	4
10	1,10	1,81	2,23
11	1,09	1,80	2,20
12	1,08	1,78	2,18
13	1,08	1,77	2,16
14	1,08	1,76	2,15
15	1,07	1,75	2,13
16	1,07	1,75	2,12
17	1,07	1,74	2,11
18	1,07	1,73	2,10
19	1,07	1,73	2,09
20	1,06	1,72	2,09
25	1,06	1,71	2,06

Вариант 3.1. Инженерно-геологические условия площадки проектируемых секций №№ 1 и 2 жилого дома.

Физико-географические условия. В геоморфологическом отношении исследуемая площадка расположена в пределах водораздельного массива, рельеф площадки ровный, спланированный, с уклоном в северном направлении. Абсолютные отметки поверхности земли изменяются от 184,3 м до 185,1 м (по устьям разведочных скважин). Глубина сезонного промерзания 1,4 м.

Геологическое строение. В геологическом строении в пределах разведанных глубин принимают участие четвертичные отложения. Они представлены покровными отложениями, перекрытыми с поверхности насыпным грунтом.

Насыпной грунт tIV – свалка грунта, отсыпанная сухим способом без уплотнения из суглинка тугопластичного, бурого, со строительным мусором до 10 % по объему слоя, слежавшаяся, возраст более 10 лет.

Покровные отложения prIII-IV представлены суглинком тяжелым пылеватым, тугопластичным, коричневым, линзами серым, с прослоями глины легкой пылеватой, тугопластичной. Мощность составляет 2,9-3,6 м.

Озерно-ледниковые отложения (lg II) представлены супесью пылеватой с прослоями песчанистой, пластичной, участками твердой, серой, коричневато-серой, участками суглинком легким, пылеватым, тугопластичным или полутвердым. Мощность составляет 4,8-5,1 м, их подошва находится на отметках 175,1-176,4 м.

Флювиогляциальные отложения (fII) представлены суглинком тяжелым песчанистым, реже пылеватым, полутвердым, коричневым, с редким щебнем кремня, участками глиной легкой песчанистой и пылеватой, полутвердой. Вскрытая мощность 6,3 м.

Гидрогеологические условия. В пределах исследованных глубин на площадке грунтовые воды вскрываются на глубине 6,8-7,7 м (абс. отм. 177,5). Воды ненапорные, приурочены к озерно-ледниковым супесям, нижним водоупором являются флювиогляциальные суглинки. Исследуемая площадка расположена на потенциально неподтопляемой территории, в периоды снеготаяния и продолжительных дождей, а также во время строительства возможно формирование верховодки в насыпных грунтах.

Инженерно-геологические процессы. Неблагоприятные для строительства инженерно-геологические процессы и явления в пределах площадки не обнаружены.

Геологическое описание разреза скважины № 267-03

Абс. отм. Устья, м – 185,1 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
tIV	1,0	1,0	7,6	7,6	Насыпной грунт: суглинок тугопластичный, бурый со строительным мусором до 10% по объему слоя
pr III-IV	3,9	2,9			Суглинок тяжелый, пылеватый, тугопластичный, коричневый, линзами серый
lg II	8,7	4,8			Суглинок легкий пылеватый, тугопластичный, серый, коричневато-серый, с прослоями супеси пылеватой, пластичной, серой
fII	15,0	6,3			Суглинок тяжелый песчанистый, полутвердый, коричневый, с редким щебнем кремния

Геологическое описание разреза скважины № 268-03

Абс. отм. Устья, м – 184,9 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
tIV	0,9	0,9	7,4	7,4	Насыпной грунт: суглинок тугопластичный, бурый со строительным мусором до 10% по объему слоя
pr III-IV	4,3	3,4			Суглинок тяжелый, пылеватый, тугопластичный, коричневый, линзами серый
lg II	9,2	4,9			Суглинок легкий пылеватый, тугопластичный, серый, коричневато-серый, с прослоями супеси пылеватой, пластиной, серый
fII	15,0	5,8			Суглинок тяжелый песчанистый, полутвердый, коричневый, с редким щебнем кремния

Геологическое описание разреза скважины № 269-03

Абс. отм. Устья, м – 184,4 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
tIV	1,1	1,1	6,9	6,9	Насыпной грунт: суглинок тугопластичный, бурый со строительным мусором до 10% по объему слоя
pr III-IV	4,2	3,1			Суглинок тяжелый, пылеватый, тугопластичный, коричневый, линзами серый
lg II	9,3	5,1			Суглинок легкий пылеватый, тугопластичный, серый, коричневато-серый, с прослоями супеси пылеватой, пластиной, серый
fII	15,0	5,7			Суглинок тяжелый песчанистый, полутвердый, коричневый, с редким щебнем кремния

Геологическое описание разреза скважины № 270-03

Абс. отм. Устья, м – 184,3 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
tIV	0,7	0,7	6,8	6,8	Насыпной грунт: суглинок тугопластичный, бурый со строительным мусором до 10% по объему слоя
pr III-IV	4,3	3,6			Суглинок тяжелый, пылеватый, тугопластичный, коричневый, линзами серый
lg II	9,1	4,8			Суглинок легкий пылеватый, тугопластичный, серый, коричневато-серый, с прослоями супеси пылеватой, пластиной, серый
fII	15,0	5,9			Суглинок тяжелый песчанистый, полутвердый, коричневый, с редким щебнем кремния

Таблица 3.6

Химический анализ воды

Место и глубина отбора пробы (м) Скв. 269-03 6,9 м.

Цвет: без цвета

Запах: нефтепродукты

Мутность: прозрачная

Содержание в литре
Катионы	Мг/л	Мг-экв/л	% мг-экв	Анионы	Мг/л		Мг-экв/л	% мг-экв
Кальций Ca2+	224,45	11,2	38	Бикарбонаты HCO3-	388,15		6,36	22
Магний Mg2+	130,11	10,7	36	Хлориды Cl-	782,96		22,08	75
Калий+натрий K+Na+	176,18	7,66	26	Сульфаты SO42-	53,79		1,12	3
Итого		29,56		Итого
рН		7,0		Жесткость		Мг-экв	В немецких градусах
СО2 свободная, мг/л		45,76		Общая	21,9		61,32
СО2 агрессивная, мг/л		-		Устранимая	6,36		17,81
Сухой остаток		1561,57		Постоянная	15,54		43,51

Вариант 3.2. Инженерно-геологические условия площадки проектируемых жилых домов №№ 3 и 4 по улице Академика Франка.

Физико-географические условия. В геоморфологическом отношении исследуемая площадка приурочена к коренному склону долины р. Ока, рельеф площадки ровный, с уклоном к северо-западу, абсолютные отметки поверхности земли изменяются от 168,4 м до 168,4 м (по устьям разведочных скважин). Глубина сезонного промерзания 1,4 м.

Геологическое строение. В геологическом строении в пределах разведанных глубин (до 12 м) принимают участие четвертичные и каменноугольные отложения. Четвертичные отложения представлены покровными образованиями (prIII-IV), перекрытыми с поверхности почвенно-растительным слоем и насыпным грунтом, каменноугольные (С₂) – глинами и элювиальными грунтами (еС₂).

Насыпной грунт t IV – мощностью 1,5 м вскрыт в восточной части площадки (скв.125-03) и представлен свалкой грунта, отсыпанной сухим способом без уплотнения из суглинка бурого со строительным мусором до 10 % по объему слоя.

Почвенно-растительный слой pd IV мощностью 0,2-0,3 м распространен в пределах площадки практически повсеместно и представлен суглинком гумусированным, с корнями травы и деревьев.

Покровные отложения prIII-IV представлены суглинком тяжелым, реже легким, пылеватым, полутвердым и мягкопластичным прослоями твердым и тугопластичным, коричневым, линзами серым, местами супесью пылеватой, твердой и глиной легкой пылеватой, тугопластичной. Мощность превышает 12,0 м, их подошва расположена на отметках 162,2 - < 152,3 м.

Каменноугольные отложения (С₂ и еС₂) представлены глиной легкой, реже тяжелой, пылеватой, полутвердой, пестроцветной, зеленовато-серой, линзами красной, розовой, слоистой, с прослоями мощностью до 0,1 м щебня известняка малой прочности, серого, зеленовато-серого, а также элювием (кора выветривания) известняка: глиной легкой, реже тяжелой, пылеватой, полутвердой, белой, известковистой, с щебнем известняка до 10% по объему слоя. Вскрытая мощность каменноугольных отложений достигает 5,8 м.

Гидрогеологические условия. Грунтовые воды вскрываются в западной части площадки (скв.120-03 и 121-03) на глубине 7,6-9,0 м (абс. отм. 153,8-154,7 м). Воды ненапорные, участками с местным напором, приурочены к прослоям щебня известняка в каменноугольных глинах. Исследуемая площадка расположена на потенциально неподтопляемой территории, в периоды снеготаяния и продолжительных дождей возможен подъем уровня на 1,5 м.

Инженерно-геологические процессы. Неблагоприятные для строительства инженерно-геологические процессы и явления в пределах площадки не наблюдаются.

Геологическое описание разреза скважины № 120-03

Абс. отм. Устья, м – 162,8 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
pd IV	0,3	0,3	9,0	7,6	Почвенно-растительный слой, суглинок гумусированный с корнями травы и деревьев
pr III-IV	9,0	8,7			Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
С2	12,0	3,0			Глина легкая пылеватая, полутвердая, пестроцветная, зеленовато-серая, линзами красная, розовая, слоистая. В интервале 9,0-9,1 – щебень известняка малой прочности, серого, зеленовато-серого

Геологическое описание разреза скважины № 121-03

Абс. отм. Устья, м – 162,3 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
pd IV	0,2	0,2	7,6	7,6	Почвенно-растительный слой, суглинок гумусированный с корнями травы и деревьев
pr III-IV	6,9	6,7			Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
С2	12,0	5,1			Глина легкая пылеватая, полутвердая, пестроцветная, зеленовато-серая, линзами красная, розовая, слоистая. В интервале6,9-7,0; 7,6-7,7 м– щебень известняка малой прочности, серого, зеленовато-серого

Геологическое описание разреза скважины № 122-03

Абс. отм. Устья, м – 166,4 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
pd IV	0,2	0,2	Воды нет	Воды нет	Почвенно-растительный слой, суглинок гумусированный с корнями травы и деревьев
pr III-IV	3,5	3,3			Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
	9,0	5,5			Суглинок тяжелый, пылеватый, мягкопластичный, коричневый, линзами серый
С2	12,0	3,0			Глина легкая пылеватая, полутвердая, пестроцветная, зеленовато-серая, линзами красная, розовая, слоистая.

Геологическое описание разреза скважины № 123-03

Абс. отм. Устья, м – 164,6 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
pd IV	0,2	0,2	Воды нет	Воды нет	Почвенно-растительный слой, суглинок гумусированный с корнями травы и деревьев
pr III-IV	6,5	6,3			Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
	12,0	5,5			Суглинок тяжелый, пылеватый, мягкопластичный, коричневый, линзами серый

Геологическое описание разреза скважины № 124-03

Абс. отм. Устья, м – 168,4 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
pr III-IV	3,0	3,0	Воды нет	Воды нет	Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
	6,2	3,2			Суглинок тяжелый, пылеватый, мягкопластичный, коричневый, линзами серый
С2	9,0	2,8			Глина легкая пылеватая, полутвердая, пестроцветная, зеленовато-серая, линзами красная, розовая, слоистая.
еС2	12,0	3,0			Элювий известняка: глина легкая, пылеватая, полутвердой, белой, известковистой, с щебнем известняка до 10% по объему слоя.

Геологическое описание разреза скважины № 125-03

Абс. отм. Устья, м – 167,8 (система высот Балтийская)

Геологический индекс	Глубина до подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Глубина появления воды, м	Установившийся уровень воды, м	Описание пород
t IV	1?5	1,5	Воды нет	Воды нет	Почвенно-растительный слой, суглинок гумусированный с корнями травы и деревьев
pr III-IV	3,2	1,7			Суглинок тяжелый, пылеватый, полутвердый, коричневый, линзами серый
	7,5	4,3			Суглинок тяжелый, пылеватый, мягкопластичный, коричневый, линзами серый
С2	12,0	4,5			Глина легкая пылеватая, полутвердая, пестроцветная, зеленовато-серая, линзами красная, розовая, слоистая.

Таблица 3.6

Химический анализ воды

Место и глубина отбора пробы (м) Скв. 120-03 9,0 м.

Цвет: без цвета

Запах: без запаха

Мутность: прозрачная

Содержание в литре
Катионы	Мг/л	Мг-экв/л	% мг-экв	Анионы	Мг/л		Мг-экв/л	% мг-экв
Кальций Ca2+	188,38	9,4	83	Бикарбонаты HCO3-	522,42		8,56	75
Магний Mg2+	15,81	1,3	11	Хлориды Cl-	36,52		1,03	9
Калий+натрий K+Na+	15,81	0,66	6	Сульфаты SO42-	85,01		1,77	16
Итого		11,36		Итого			11,36
рН		6,6		Жесткость		Мг-экв	В немецких градусах
СО2 свободная, мг/л		133,76		Общая	10,7		29,96
СО2 агрессивная, мг/л				Устранимая	8,56		23,97
Сухой остаток		602,11		Постоянная	2,14		5,99