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:
- ризб<ргр - дно выработки устойчиво;
- ризб=ргр - подъем дна котлована за счет разуплотнения грунта в его основании;
- ризб>ргр - 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
ризб>ргр 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.