Гидрогеологические расчёты притоков вода при водопонижении

3.1. Расчёт притока воды к совершенным выработкам (котлован)

Схема притока воды к совершенной траншее для случая принудительного водопонижения (по скважине №44)

 

Исходные данные

Глубина котлована h_k=4, 8 м

Длина котлована L=160 м

Ширина котлована В=80 м

Глубина залегания грунтовых вод d=0, 9 м

Коэффициент фильтрации k=0, 7 м/сут

R-радиус влияния, м

R_табл=10, 0 м; R_нач=2S =2*4 =13, 4 м

r_э= = =63, 8 м

Площадь котлована F=160*80=12800 м²

Величина водопонижения S=4 м

Q-приток воды

Q=1, 366*k_φ * H²-h²/ lg R_табл -lg r₀

Q=1, 366*0, 7*4²/lg73, 8-lg63, 8=241, 9м³/сут=2, 8 л/с

 

Q=1, 366*k_φ * H²-h²/ lg R_нач -lg r₀

Q=1, 366*0, 7*4²/lg77, 2-lg63, 8=184, 8м³/сут=2, 1 л/с

 

 

3.2. Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (траншея)

Схема притока воды к несовершенной траншее для случая принудительного водопонижения (по скважине №42)

 

 

Исходные данные

Глубина котлована h_k=3, 0 м

Длина котлована L=160 м

Глубина залегания грунтовых вод d=0, 1 м

Коэффициент фильтрации k=0, 7 м/сут

Заглубление траншеи в водоносный горизонт t=2, 9 м

H=3, 9 м

R-радиус влияния, м

R_табл=10, 0 м; R_нач=2S =2*2, 9 =4, 9 м

H=1 м

Q=k_φ *t/H* H²-h²/ R_табл

Q=0, 7*2, 9/3, 9* 3, 9²-1²/ 10=0, 7 м³/сут=0, 009 л/с

Q=k_φ *t/H* H²-h²/ R_нач

Q=0, 7*2, 9/3, 9* 3, 9²-1²/ 4, 9=1, 5 м³/сут=0, 017 л/с

 

 

Прогноз водопонижения

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, опрделяют:

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=1- путь фильтрации, равный радиусу влияния, м; 0, 33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к стенке траншеи.

В зависимости от того, какую область графика (разрушающих или неразрушающих градиентов) попадает точка, делают вывод о возможности суффозионного выноса.

Последствия суффозионного выноса могут быть обрушение стенок траншеи, проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев за счёт выноса тонких фракций грунта и его разуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, пазух колодцев и дренажной сети – за счёт вымывания тонких фракций, что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы и др.

Возможность суффозии следует рассмотреть для двух ситуаций:

(Расчёт для котлована, т.к. у него большой приток)

1. При R_табл

С_u40=15; i₄₀= S₄₀/0, 33 R₄₀=2, 9/0, 33*10=0, 88

С_u42=16; i₄₀= S₄₂/0, 33 R₄₀=3, 9/0, 33*10=1, 18

2.При R =2S

С_u40=15; i₄₀= S₄₀/0, 33 R₄₀=2, 9/0, 33*8, 2=1, 07

С_u42=16; i₄₀= S₄₂/0, 33 R₄₀=3, 9/0, 33*12, 9=0, 92

По данным расчёта и графику В.С. Истоминой можно сделать вывод, что во всех рассмотренных случаях большая вероятность суффозионного выноса, так как все точки попадают в область разрушающих градиентов фильтрационного потока.

Прогноз оседания земной поверхности при снижении уровня грунтовых вод

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

Предварительный расчёт площадки можно произвести по формуле:

S_гр=(Δ γ × S_w²)/2E₀

Δ γ = γ - γ _sb; γ - удельный вес грунта, кН/м³

γ _sb= (γ _s - γ _w)(1-n), γ _sb- удельный вес грунта в условиях взвешивания, кН/м³

γ _s – удельный вес твёрдых частиц грунта, кН/м³

γ _w – удельный вес воды, кН/м³

n- пористость, д. ед.

S_w – величина водопонижения, м

Е- модуль общей деформации, кПа

Е₀=30МПа=30000кПа(кН/м²)

S_w =4 м

γ =18, 5 кН/м³

γ _sb= (26, 2-10)(1-0, 6)=6, 48 кН/м³

Δ γ = 18, 5- 6, 48=12, 02 кН/м³

S_тр=(12, 02*4²)/2* 30000=0, 00321 м

При водопонижении S_w =4 м осадка поверхности незначительна.

Прогноз воздействия напорных вод на дно котлована

В случае, если на площаде строительства выявлен напрный водоносный горизонт, необходимо проверить устойчивость грунтов в основании вотлованов и траншей.

Возможны 3 варианта:

1) р_изб< р_гр – дно выработки устойчиво;

2) р_изб=р_гр – подъём дна котлована за счёт разуплотнения грунта в его основании;

3) р_изб> р_гр – прорыв напорных вод в котлован

р_изб= γ _w H_w

р_гр =γ h_гр.

По скважине №42

р_изб=10*4, 8=48 кН/м²

р_гр =18, 5*0, 7=12, 95 кН/м²

р_изб> р_гр – возможен прорыв напорных вод в котлован.

 

 

Заключение

По СП 11-105-97 сделаем вывод о категории сложности инженерно-геологических условий строительной площадки.

1) По геоморфологическим условиям площадка относится к 1 (простой) категории сложности, т.к. находится в пределах одного геоморфологического элемента.

2) По геологическим условиям в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой участок имеет III категорию сложности, т.к. имеет более четырёх различных по литологии слоёв, имеется линзовидное залегание слоёв.

3) По гидрогеологическим факторам в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой участок имеет II категорию сложности, т.к. обладает напором, местами с неоднородным химическим составом.

4) По специфическим грунтам в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой участок имеет I категорию сложности, т.к. специфические грунты отсутствуют.

5) По техногенным воздействиям и изменениям освоенных территорий участок относится к I категории сложности, т.к. они незначительны и могут не учитываться при инженерно-геологических изысканиях и проектировании.

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: