Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении

Так как коэффициент фильтрации больше 0,1 k>0,1, то воду из котлована откачиваем насосом (принудительный дренаж).

Исходные данные:

Глубина котлована hк=3,7 м.

Длина котлована l=160 м.

Ширина котлована b=80 м.

Эквивалентный радиус колодца rэ=, rэ==64 м.

Глубина залегания грунтовых вод hw=0,6м.

Коэффициент фильтрации k=30 м/сут.

Табличный и начальный радиусы влияния:

Rтабл. =70 Rнач= м. при S=H.

Мощность водоносного горизонта dw=0,3 м.

Расчет притока воды в котлован:

м3/сут

Q=1374 м3/сут=15,9 л/с - начало откачки.

м3/сут

Q=1227 м3/сут=14,2 л/с - конец откачки.

Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (траншея)

Так как коэффициент фильтрации больше 0,1 k>0,1, то воду из траншеи откачиваем насосом (принудительный дренаж).

Исходные данные

Глубина траншеи hтр=2 м.

Длина траншеи l=160 м.

Глубина залегания грунтовых вод hw=1,9 м.

Коэффициент фильтрации k=3 м/сут.

Табличный и начальный радиусы влияния:

Rтабл=20 м, Rнач= м, где S=t.

Заглубление траншеи в водоносный горизонт t=0,1 м.

Мощность водоносного горизонта Н=0,2 м.

h=H-t=0,1 м.

Расчет притока воды в траншею:

Начало откачки:

Конец откачки:

Прогноз последствий водопонижения

Оценка возможности развития суффозионного процесса

В условиях развития воронки депрессии вокруг горной выработки резко возрастает уклон поверхности потока, особенно в начальный период неустановившегося движения. В результате возрастает опасность развития суффозии.

Суффозионный процесс (вынос) связан с нисходящим потоком подземных вод в толще неоднородного грунта или на контакте различных по водопроницаемости грунтов.

Наиболее полно возможность суффозионного выноса устанавливается по графику В. С. Истоминой.

Координаты точки, наносимой на график, определяют:

Сu - по данным кривой гранулометрического состава;

i - по формуле i = S/0,33R, где S = h1 - h2 -разность мощностей водоносного слоя до и после водопонижения, м.

R = l - путь фильтрации, равный радиусу влияния, м; 0,33 -- коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к стенке котлована (траншеи).

В зависимости от того, в какую область графика (разрушающих или неразрушающих градиентов) попадает точка, делают вывод о возможности суффозионного выноса. Последствиями суффозионного выноса могут быть обрушение стенок котлована (траншеи), проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев - за счет выноса тонких фракций грунта и его разуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, пазух колодцев и дренажной сети - за счет вмывания тонких фракций (заиления), что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы и др.

1. При Rтабл

Cu17=9,4; i17=S17/0,33R17=0,3/0,33*70=0,012

Cu20=1,75; i20=S20/0,33R20=0,2/0,33*70=0,008

2. При R=

Cu17=9,4; i17=S17/0,33R17=0,3/0,33*56,9=0,02

Cu20=1,75; i20=S20/0,33R20=0,2/0,33*84,4=0,007

Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод

Откачки воды со значительными понижениями могут вызвать оседание поверхности вокруг котлованов за счёт изменения веса грунта в осушенной зоне!

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта.

Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле:

Sгр = (? Sw2 ) / 2E0

?=-sb;

- удельный вес грунта, кН/м3

sb=(s-w)(1-n)

sb - удельный вес грунта в условиях взвешивания, кН/м3

w - удельный вес воды, кН/м3

n - пористость, д. ед.

Sw - величина водопонижения, м

Е - модуль общей деформации, к Па

Sw=3,1 м

=18,5 кН/м3

s =26,2 кН/м3

sb=(26,2 - 10)(1 - 0,6) = 6,48 кН/м3

? = 18,5 - 6,48 = 12,02 кН/м3

Sгр = (12,02 3,12 ) / (215000) = 0,003 м = 3 мм

Осадка поверхности минимальна.

Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована

В случае, если на площадке строительства выявлен напорный горизонт, необходимо проверить устойчивость грунтов в основании котлована. Возможны три варианта:

- ризбгр - дно выработки устойчиво;

- ризбгр - подъем дна котлована за счет разуплотнения грунта в его основании;

- ризбгр - прорыв напорных вод в котлован, где ризб=wНw, pгр=hгр

w=10 кН/м3 - удельный вес воды;

Скважина 17.

Нw= 5,8 м - избыточный напор над кровлей;

=16,5 кН/м3 - удельный вес грунта (суглинок ленточный);

hгр = 1,9 м

ризб=10*5,8=58 кПа

pгр=16,5*1.9=31,53 кПа

ризбгр произойдет прорыв напорных вод в котлован.

Для уменьшения избыточного напора необходимо применить глубинное водопонижение с помощью трубчатых колодцев-скважин (вода откачивается насосом или выходит самоизливом). Также можно увеличить мощность грунта, над напорными водами, что увеличит ргр.