ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 110
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 3
Коэффициент фильтрации Кф – это скорость фильтрации воды при гидравлическом градиенте, равном единице. Он характеризует водопроницаемость грунтов, т.е. их способность пропускать гравитационную воду через поры (в дисперсных грунтах) и трещины (в скальных грунтах). Чем больше размер пор или чем крупнее трещины, тем выше водопроницаемость пород. По степени водопроницаемости грунты подразделяют [3]: на водонепроницаемые при Кф<0,005 м/сут, слабоводопроницаемые при Кф 0,005–0,03 м/сут, водопроницаемые при Кф 0,03–3 м/сут, сильноводопроницаемые при Кф 3–30 м/сут, очень сильноводопроницаемые при Кф > 30 м/сут. Коэффициент фильтрации используется для определения притока воды к строительным котлованам, дренажным сооружениям и т.п. Он входит также в расчётные выражения, по которым вычисляют осадки инженерных сооружений во времени.
Существуют различные методы определения коэффициента фильтрации – расчётные, лабораторные и полевые. Наиболее точные значения коэффициента фильтрации получают с помощью полевых методов, позволяющих определить коэффициент фильтрации в условиях строительных площадок. Это обеспечивает более достоверные результаты, так как не нарушаются структурно-текстурные особенности грунтов и их природное залегание.
Для определения коэффициента фильтрации полевыми методами из центральной скважины откачивают воду при определённом понижении в ней уровня воды S и замеряют количество откачиваемой воды Q в единицу времени. Наблюдательные скважины служат для того, чтобы установить характер изменения уровня воды на прилегающем участке (рис. 3). Центральная скважина вскрывает водоносный пласт на полную мощность, т.е. она пробурена до водоупора. Такая скважина называется совершенной.
Наблюдательные скважины могут быть несовершенными, т.е. вскрывающими только часть водоносного пласта.
При наличии двух наблюдательных скважин коэффициент фильтрации рассчитывают по формулам Дюпюи для участков: «центральная скважина – наблюдательная скважина №1», «центральная скважина – наблюдательная скважина №2», «наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2».
Для участка «центральная скважина – наблюдательная скважина №1»:
Кф1=0,73Q
, (12)
где Q – дебит скважины, м3/сут; х1 – расстояние наблюдательной скважины №1 от центральной скважины, м; r – радиус центральной скважины, м; Н – мощность водоносного пласта, м; S – понижение уровня воды в центральной скважине, м; S1 – понижение уровня воды в наблюдательной скважине №1, м.
Для участка «центральная скважина – наблюдательная скважина №2»:
Кф2=0,73Q
, (13) где х2 – расстояние наблюдательной скважины №2 от центральной скважины, м; S2 – понижение уровня воды в наблюдательной скважине №2, м.
Для участка «наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2»:
Кф3=0,73Q
. (14) Вычисляют среднее значение коэффициента фильтрации:
Кфср=(Кф1+Кф2+Кф3)/3. (15)
Перед выполнением расчётов вычерчивают расчетную схему на миллиметровке, на которой показывают статический уровень воды, мощность водоносного пласта, водоупор, расстояние до наблюдательных скважин и понижение уровня воды в скважинах (см. рис. 3). Вертикальный масштаб рекомендуется принимать 1:100 или 1:200, горизонтальный 1:500 либо 1:1000. Схему помещают после условия задачи.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 3
Определить коэффициент фильтрации водоносных песков по результатам откачки воды из опытного куста, состоящего из центральной скважины радиусом r=0,2 м и двух наблюдательных скважин, расположенных на одной прямой. Воды безнапорные. Статический уровень, т.е. уровень воды до откачки, находится на глубине 2 м от поверхности земли. Исходные данные приведены в табл. 10.
Таблица 10
Исходные данные к примеру решения задачи 3
| Мощность водоносного пласта Н, м | Дебит скважины Q, м3/сут | Понижение уровня воды в скважинах, м | Расстояние наблюдательных скважин от центральной, м | |||
| центральной S | наблюдатель-ных | |||||
| №1, S1 | №2, S2 | №1, Х1 | №2, Х2 | |||
| 8 | 96 | 3,5 | 1,6 | 0,8 | 5 | 20 |
Вычерчиваем расчётную схему к задаче 3 (см. рис. 3).
Рассчитываем коэффициент фильтрации для участков:
«Центральная скважина – наблюдательная скважина №1» по формуле (12):
Кф1=0,73Q
=0,73∙96
==70,08
=
=4,73 м/сут.«Центральная скважина – наблюдательная скважина №2» по формуле (13):
Кф2=0,73Q
=0,73∙96
==70,08
=
=4,43 м/сут. «Наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2» по формуле (14):
Кф3=0,73Q
= 0,73∙96
==
=
=3,87м/сут. Среднее значение коэффициента фильтрации вычисляем по формуле (15):
Кфср=(Кф1+Кф2+Кф3)/3= (4,73+4,43+3,87)/3 = 4,34 м/сут.
Рис. 3. Расчётная схема для определения коэффициента
фильтрации водоносных песков:
ЦС – центральная скважина; 1 – наблюдательная скважина №1; 2 – наблюдательная скважина №2; 3 – уровень воды до откачки; 4 – депрессионная кривая; 5 – водоупор
Масштаб вертикальный
Масштаб горизонтальный
Вывод: согласно ГОСТ 25100 при Кф=4,34 м/сут. - песок сильноводопроницаемый.
ЗАДАЧА 4
Определить приток воды с двух сторон к совершенной дренажной канаве. Воды безнапорные. Варианты заданий приведены в табл. 11.
Таблица 11
Варианты заданий к задаче 4
| № вариан-та | Абсолютные отметки, м | Глубина залегания уровня грунтовых вод Z, м | Длина дренажной канавы L, м | Коэффициент фильтрации водовмещающей породы Кф, м/сут | ||
| поверх- ности земли | динами- ческого уровня при откачке | водо- упора | ||||
| 0 | 89,7 | 86,0 | 83,4 | 1,60 | 40 | 89,7 |
| 1 | 120,4 | 117,2 | 112,2 | 1,30 | 30 | 120,4 |
| 2 | 95,5 | 91,6 | 88,6 | 1,50 | 55 | 95,5 |
| 3 | 116,3 | 112,2 | 108,1 | 2,00 | 80 | 116,3 |
| 4 | 76,6 | 72,1 | 69,2 | 1,40 | 70 | 17 |
| 5 | 83,9 | 80,2 | 76,0 | 1,70 | 90 | 14 |
| 6 | 119,2 | 115,6 | 110,4 | 1,80 | 60 | 22 |
| 7 | 98,8 | 94,6 | 90,3 | 2,00 | 45 | 21 |
| 8 | 81,1 | 77,2 | 70,9 | 2,10 | 100 | 11 |
| 9 | 94,0 | 91,2 | 86,5 | 1,20 | 50 | 29 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 4
Приток воды к дренажной канаве с двух сторон Q определяют по формуле
Q=KфL
, (16) где Кф – коэффициент фильтрации водовмещающей породы, м/сут; L – длина дренажной канавы, м; Н – мощность водоносного пласта, м;
h – высота воды в канаве во время откачки, м; R – радиус депрессии, м.
Мощность водоносного пласта Н определяют как разность между абсолютной отметкой статического уровня воды и абсолютной отметкой водоупора.
Абсолютную отметку статического уровня воды вычисляют как разность абсолютной отметки поверхности земли и глубины залегания уровня грунтовой воды Z.
Радиус депрессии R вычисляют по формуле И.П. Кусакина
R= 2∙S
, (17)где S – понижение уровня воды в канаве, равное разности между абсо-лютными отметками статического и динамического уровней воды.
Высоту воды в канаве во время откачки h вычисляют по формуле
h=H – S. (18)
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 4
Определить приток воды к совершенной дренажной канаве с двух сторон. Воды безнапорные. Исходные данные в табл. 12.
Таблица 12
Исходные данные к примеру решения задачи 4
| Абсолютные отметки, м | Глубина залегания уровня грунтовых вод Z, м | Длина дренажной канавы L, м | Коэффициент фильтрации водовмещающей породы Кф, м/сут | ||
| поверхности земли | динамического уровня при откачке | водо-упора | |||
| 90,5 | 87,0 | 85,5 | 1,50 | 50 | 16 |
Вычисляем абсолютную отметку статического уровня воды:
90,5–1,5=89,0 м.
Определяем мощность водоносного пласта:
Н=89,0–85,5=3,5 м.
Вычисляем понижение уровня воды в канаве:
S=89,0–87,0=2 м.
Определяем h=3,5–2,0=1,5 м.
Вычисляем радиус депрессии по формуле (16):
R=2∙S
=2∙2
=30 м.Вычерчиваем расчётную схему (рис. 4).
Приток воды к дренажной канаве определяем по формуле (16):
Q=KфL
=16∙50