Приток воды к котлованам
Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния
При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды.
Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока.
Радиус депрессионной воронки называется радиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом.
Также на величину и форму воронки оказывают влияние условия питания водоносного горизонта, его связь со смежными горизонтами и поверхностными водоемами и т.д.
В практических расчетах для определения радиуса влияния или радиуса депрессии обычно используют приближенные формулы, иногда дающие только порядок его велечины.
Формула Кусакина (для безнапорного пласта при установившейся фильтрации) имеет вид
где S — понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м
H — мощность пласта, м
Кф — коэффициент фильтрации, м/сутки.
Формула Зихардта для напорных пластов
где S — понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м
Кф — коэффициент фильтрации, м/сутки.
Ориентировочные значения радиуса влияния могут быть определены таблице.
| Породы | Радиус влияния R, м |
|---|---|
| Мелкозернистые пески | 50-100 |
| Среднезернистые пески | 100 — 200 |
| Крупнозернистые пески | 200 -400 |
| Гравий, галечник и пр. | 400 -600 и более |
Приток воды к строительным котлованам
При расчете притока воды следует учитывать, что строительные котлованы имеют различные конфигурации и размеры, могут быть совершенными и несовершенными( вскрывающие водоносный пласт не на полную мощность), вскрывать напорные и безнапорные воды.
По внешнему виду все строительные котлованы условно можно поделить на «траншеи» и «колодцы» по отношению длины котлована к его ширине (больше 10 в первом случае и меньше 10 во втором).
Приток безнапорных вод к совершенному котловану типа «траншеи», расположенному нормально(перпендикулярно) к водному потоку может быть определен по формуле для определения расхода плоского потока подземных вод.
Источник
Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния
При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды.
Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока.
Радиус депрессионной воронки называетсярадиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом.
Также на величину и форму воронки оказывают влияние условия питания водоносного горизонта, его связь со смежными горизонтами и поверхностными водоемами и т.д.
В практических расчетах для определения радиуса влияния или радиуса депрессии обычно используют приближенные формулы, иногда дающие только порядок его велечины.
Формула Кусакина (для безнапорного пласта при установившейся фильтрации) имеет вид
где S — понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м
H — мощность пласта, м
Кф — коэффициент фильтрации, м/сутки.
Формула Зихардта для напорных пластов
где S — понижение уровня воды при откачке по центру воронки, м
Кф — коэффициент фильтрации, м/сутки.
18. Скважина водозаборная — разведочно-эксплуатационная скважина предназначенная для добычи воды из водоносного горизонта, глубина скважины зависит от глубины залегания водоносных горизонтов, в которых и находится артезианская вода. Чем глубже артезианская скважина, тем больше содержание солей в воде, то есть выше её минерализация (см. гидрогеологию) . Водозаборная скважина является подземным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения на водозаборных сооружениях (более известны как водозаборный узел сокр. ВЗУ).
19. Поглотительные (поглощающие, фильтрующие) колодцы сооружаются на осушаемой территории тогда, когда нет возможности вывести влагу в место понижения. Диаметр такого колодца, как правило, составляет полтора метра, глубина — не менее двух метров. Колодец засыпается гравием, щебнем, котельным шлаком, битым кирпичом или другим материалом, сверху застилается геотекстилем и укрывается грунтом. Наружные стены и основание колодца защищаются той же обсыпкой. Вода проникает в поглощающий колодец, фильтруется в нем и уходит в нижележащие слои почвы.
Поглотительные колодцы успешно используются на участках с небольшим объемом сточных вод (не более 1 кубометра в сутки) и преобладанием песчаного и супесчаного грунта.
20.В зависимости от времени производства строительных работ водопонижение делится на предварительное и параллельное.
Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное — одновременно со строительством. Это деление, естественно, условное. Предварительное водопонижение в толще водоносных грунтов, вскрываемых котлованом или траншеей, следует применять лишь в тех случаях, когда в этих грунтах содержатся водоносные горизонты большей мощности. В этом случае целью предварительного осушения является снижение уровня подземных вод на величину, обеспечивающую безопасные условия строительства и гарантирующую невозможность прорыва и оплывания откосов.
Предварительное снижение напоров напорных водоносных горизонтов, залегающих ниже защищаемой выработки и непосредственно не принимающих участие в ее обводнении, необходимо либо при наличии гидравлической связи их с залегающими выше дренируемыми горизонтами, либо при реальной опасности прорыва высоконапорных подземных вод в дно выработки. В этом случае целью предварительного водопонижения является обеспечение устойчивости дна выработки.
Предварительное и параллельное водопонижение осуществляется с помощью различного рода водопонизительных устройств – вертикальных и горизонтальных.
Для защиты открытых выработок (котлованов, траншей и т.п.) используют как вертикальные, так и горизонтальные устройства — водопонизительных скважины, иглофильтровые установки, горизонтальные дренажные скважины.
Для защиты подземных выработок (например, при строительстве линий метро, туннелей, шахт) используются в основном вертикальные дренажные устройства – водопонизительные, поглощающие, разгрузочные скважины, забивные и сквозные фильтры, дренажные колодцы и иглофильтровые установки.
В зависимости от природных условий строительной площадки (геологического строения и гидрогеологических условий), сложности сооружения, метода возведения, могут применяться три способа водопонижения – поверхностный, подземный и комбинированный. При поверхностном способе водопонизительные устройства закладываются с поверхности земли, при подземном способе – из подземных выработок, а при комбинированном – с поверхности земли и из подземных выработок.
Поверхностный способ водопонижения осуществляется с помощью водопонизительных скважин. Эти скважины целесообразны в условиях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10-5 м и при коэффициенте фильтрации не ниже 1-3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент может быть меньше, но не ниже 0,5 м/сутки.
Этот способ позволяет понижать уровни подземных вод на большие глубины в довольно сложной обстановке. Преимущество такой системы – мобильность. Недостаток – постоянное использование электроэнергии для питания насосного оборудования, необходимость отвода выкачанной воды.
Кроме водопонизительных скважин к средствам глубокого дренажа следует отнести и эжекторные иглофильтровые установки. Глубина возможного снижения уровня подземных вод эжекторными установками достигает 20 м.
Размеры эжекторных колонн и расстояние между игофильтрами, количество их в установке и тип насосного агрегата выбираются в зависимости от гидрогеологических параметров осушаемого массива и условий производства строительных работ. Однако, практика показывает, что оптимальный режим работы иглофильтровых установок наблюдается в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации не менее 1 и не более 30 м/сутки. Фильтры должны быть заглублены не менее чем на 0,6 м ниже минимального динамического уровня по контуру котлована или не менее 1,25 м при расположении их с одной стороны защищаемой выработки.
При несоблюдении этих условий возможно попадание воздуха в фильтровое звено и нарушение нормальной работы установки.
Основными требованиями работы водопонизительных устройств является:
1. Водопонизительные устройства должны обеспечивать требуемое понижение уровня подземных вод во всех точках дренируемого контура, для чего необходим учет геолого0гидрогеологических условий участка.
2. Сроки сооружения водопонизительных устройств должны быть строго увязаны с графиком строительства.
3. Проектируемая суммарная производительность водопонизительных устройств должна превышать водопритоки в период формирования депресии и соответствовать установившемуся притоку подземных вод после снижения уровня на требуемую величину.
4. Расстояние между защищаемым контуром и водопонизительными устройствами должно быть минимальным, но достаточным для предотвращения фильтрационных деформаций грунтов и оплывания откосов котлованов и траншей.
Схемы расположения горизонтальных и вертикальных дренажных устройств, принятые в практике строительного водопонижения, могут быть объединены в следующие группы: произвольное, линейное, контурное, площадное.
Произвольное расположение дренажных устройств применяется при неравномерных фильтрационных свойствах водоносного горизонта. В этом случае необходимо тщательно увязывать размещение средств водопонижения с гидрогеологическими и инженерно-геологическими условиями участка.
Линейные схемы дренажных устройств используются при защите от обводнения вытянутых в плане выемок, например траншей, тоннелей. Схема линейного водопонижения представлена ниже.
Источник
Что понимают под воронкой депрессии и радиусом влияния грунтовых вод?
При откачке воды из скважины вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня. Образуется воронка депрессии, имеющая в плане форму близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничена кривыми депрессии.
Рис. 22 Воронка депрессии
Радиус воронки депрессии называется радиусом влияния (R). Для определения R используются различные расчетные формулы и непосредственным измерением в скважинах.
Формула Кусакина: 
; Формула Троянского: 
;
Чему равен приток воды к совершенному и несовершенному колодцам?
Если из колодца вода не откачивается, то её уровень находится в одном уровне с поверхностью грунтового потока. При откачке воды образуется депрессионная воронка, уровень воды в колодце понижается. Производительность колодца определяется величиной дебита. Под дебитом колодца
понимают то количество воды, которое он может дать в единицу времени.
Приток воды к совершенному колодцу определяется формулой:
Рис. 23. Водозаборные колодцы,1-совершенного вида; 2-несовершенного вида
формула Дюпюи: 
; или Паркера 
В несовершенный колодец вода поступает через его стенки и дно. Вода поступает из части водоносного слоя, которую называют активной зоной (Н0). Глубину активной зоны принимают 4/3 высоты столба воды в колодце до откачке (Р), т.е. Н0= 4/3Р. Эти положение позволяют использовать ту же формулу Дюпюи в интерпретации Паркера.
Чему равен приток воды к совершенной и несовершенной траншеям (канавам)?
Траншеи предназначены для понижения уровня грунтовых вод. Они входят в систему дренажных устройств.
Расход, совершенной канавы при притоке воды с двух сторон определяется по формуле:
, при притоке с одной стороны: 
Где Q-расход воды, м 3 /сут; Kф= коэффициент фильтрации,м/сут; l-длина канавы, м; Н-мощность грунтовой воды, м; h-столб воды в канаве, м; R- радиус влияния, м;
Несовершенная канава имеет расход воды меньше совершенной канавы 
.
Какие существуют методы борьбы с грунтовыми водами? Типы дренажей?
Когда грунтовые воды осложняют строительство, и в дальнейшем будут мешать эксплуатации зданий и сооружений, принимают решение о понижении их уровня. Снижение уровня грунтовых вод и поддержание его в нужном положении достигается устройством дренажей.
При благоприятном рельефе местности водопонижение осуществляется самотёком воды.
При выборе способа водопонижения учитывают условия залегания и фильтрационную способность пород, источник питания грунтовых вод, характер их потоков, размеры осушаемой территории и продолжительность водопонижения.
Типы дренажей. Различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный дренаж.
Горизонтальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня отводом воды с помощью канав (траншей) и подземных галерей. Отток воды происходит самотёком. Чаще всего подземные галереи применяют на оползневых склонах с целью осушения и предотвращения движения грунтовых масс.
Подземная водосбросная галерея Открытый водоотлив из котлована
1-водосбросная галерея; 1-приямок с фильтром;
2-поток грунтовой воды; 2-насос с водоотводящим лотком
4-возможное оползневое тело;
Горизонтальные канавы (траншеи) могут быть открытыми и закрытыми. Вертикальный тип дренажа обеспечивает понижение уровня грунтовых вод откачкой насосами или пропуском воды самотёком. Из неглубоких строительных котлованов воду можно откачивать открытым способом.
Вертикальный дренаж может осуществляться с помощью водопонизительных скважин и иглофильтровых установок. Вокруг скважин образуются депрессионные воронки, которые, объединяясь между собой, создают общее понижение уровня грунтовых вод.
Схема осушения котлована вертикальными дренами
1-водопонизительные скважины; 2-строительный котлован; S- понижение уровня
Иглофильтровые установки состоят из систем иглофильтров, которые устанавливают вокруг котлованов или вдоль траншей. Эти установки могут создавать в грунте вакуум, что улучшает приток воды к иглофильтрам и повышает устойчивость откосов котлованов. Работа иглофильтров усиливается воздействием на фильтрацию воды электрического тока.
Иглофильтры с использованием воздействия
на фильтрацию воды электрического тока
1-иглофильтры; 2-металлические проводники электрического тока; 3-котлован
Иглофильтры обеспечивают водопонижение на 4,5-5,5м.
Недостатком всех вертикальных дренажей является непродолжительность срока службы трубчатых колодцев, вследствие загрязнения фильтров.
Комбинированный тип дренажа объединяет вертикальные и горизонтальные дрены.
Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 1807 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник