Klondajk-med.ru

Клондайк МЕД
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формулы для расчетов притоков воды в безнапорном горизонте

Формулы для расчетов притоков воды в безнапорном горизонте

Q – приток воды (дебит), м 3 /сут; k – коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут.; H1, h1 – напор, мощность (соответственно) при статическом уровне (до водопонижения), м; H2, h2 — то же, при динамическом уровне (после водопонижения), м; S – величина водопонижения, м; (S = h1 — h2); hwk – высота столба воды в выемке до водопонижения, м; R – радиус влияния водопонижения, м; r – радиус колодца-скважины, м; ro – приведенный радиус котлована, м, равный , где А – площадь котлована; Rk — радиус влияния котлована, равный R+rо; l, b – длина, ширина котлована (соответственно), м;

L – длина траншеи, м.

Примечание. Численные значения h и H при горизонтальном водоупоре равны между собой, их устанавливают по данным разреза.

5. Радиус влияния водопонижения R, м, определяется:

· расчетом по эмпирической формуле (значения получаются заниженными);

· по таблице средних значений (табл. 8.2).

6. Расчет водопритока по выбранной формуле требует пояснения в двух случаях.

Короткий котлован рассматривается условно как «большой колодец». Его площадь (l×b) приравнивается к площади равновеликого круга (p r 2 ). Определяют так называемый приведенный радиус «большого колодца» – . Радиус влияния «большого колодца», Rk, определяют как сумму r + R.

Приток воды к несовершенным выемкам проще всего определять, используя понятие об «активной зоне». (Это часть водоносного горизонта, на которую распространяется влияние откачки). Мощность активной зоны непостоянна и зависит от величины водопонижения. Используя выявленные зависимости ( по Е.А.Замарину) принимаем в расчетах:

· для котлована (полное осушение) при S=hwk, HA1 = 2hwk;

· для траншеи (частичное водопонижение) при S=0,5hwk, HA1= 1,7hwk.

Далее расчет ведется по уравнениям Дюпюи, где вместо значений Н1 и Н2 подставляют НА1 и НА2. Величину НА2 определяют по разности отметок дна выемки и нижней активной зоны (рис.8.2).

7. В процессе откачки фильтрация воды в котлован из поверхностного водоема возможна в случае, если водоем находится в пределах депрессионной воронки, а уровень воды в нем выше отметки дна котлована.

Средние значения высоты капиллярного поднятия, коэффициента фильтрации радиуса влияния при водопонижении в безнапорном слое.

Примечание: 1. При выборе значений k из указанного диапазона следует учитывать степень неоднородности грунта, Сu. 2. При выборе R сравнивают табличные и расчетные значения и для дальнейших расчетов притока принимают его меньшее значение. 3. Для ответственных сооружений значения k и R устанавливают по данным опытных откачек.

Приложение 9

Прогноз последствий водопонижения

Водопонизительные работы изменяют скорость движения и направление потока грунтовых вод. Открытый водоотлив из котлованов и траншей может сопровождаться выносом частиц грунта из стенок за счет нисходящего потока – механическая суффозия. В несовершенных выемках под их дном возникает восходящий поток, который разрыхляет («разжижает») грунт – фильтрационный выпор. Глубинное водопонижение с помощью иглофильтров уплотняет грунт вокруг котлована и под его дном, вызывая оседание поверхности.

Прогноз суффозионного выноса.

Наиболее полно возможность развития суффозии можно определить по графику В.С.Истоминой (рис.9.1).

Рис. 9.1. График для оценки развития суффозии (по В.С.Истоминой):

I – область разрушающих градиентов фильтрационного потока;

Читайте так же:
Я самостоятельно избавилась от затяжной депрессии

II – область безопасных градиентов

Координаты точки, наносимой на график определяют:

· Cu с помощью кривой гранулометрического состава;

· i – по формуле i = S/0,33R, где S = H — разность напоров (отметок)

водоносного слоя, м; R=1 – путь фильтрации, равный радиусу влияния, м; (в данной задаче используют максимальное значение R);0,33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану.

В зависимости от того, в какую область графика (разрушающих или

неразрушающих градиентов) попадает точка, делают вывод о возможности суффозионного выноса. Сообщаются сведения о последствиях этого процесса.

Фильтрационный выпор.

В случае, если величина градиента при водопонижении достигнет значений i ³ 1, в дне несовершенного котлована возможен фильтрационный выпор. Это имеет место при открытом водоотливе из котлована, огражденного шпунтовой стенкой.

9.3. Прогноз оседания поверхности земли при снижении уровня грунтовых вод.

Рис. 9.2. Схема оседания поверхности земли при водопонижении:

А – зона аэрации до водопонижения, где γ – удельный вес грунта; B – зона полного водонасыщения, где γsb – удельный вес грунта; C – зона «осушенного» грунта после водопонижения

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта. В пределах значительной площади осадка может быть неравномерной (рис.9.2.).

Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле

где = g — gsb, g – удельный вес грунта, кН/м 3 ; gsb – то же, ниже уровня грунтовых вод; gsb=(gs-gw)(1-n), gs – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м 3 ; gw – удельный вес воды, кН/м 3 ; n – пористость, д.ед.; Sw – величина водопонижения, м; Е – модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки, кПа (Н/м 2 ).

Примечание. Приведенная формула справедлива при условии R / h ³ 3, где R – радиус влияния, м, h – мощность водоносного слоя, м.

З а д а н и е 4. Расчет водопонижающих скважин

В данном задании требуется рассчитать установку совершенных водопонижающих скважин, расположенных по прямоугольному контуру с размерами B×Lдля понижения уровня воды на величинуSи определить максимальную глубину котлована при известных диаметре водопонизительных скважинd, мощности водоносного горизонтаH, коэффициенте фильтрации водоносного горизонтаk. Исходные данные для расчета −«Бланк задания», табл. 4.

Выполнение задания ведут в приведенной ниже последовательности.

Суммарный расход кольцевого вертикального дренажа

, м 3 /сут, (21)

где Q– дебит каждого колодца кольцевой группы;

n– число колодцев в кольцевом дренаже.

В условиях безнапорных вод дебит каждого колодца совершенного типа при расположении их по периметру кругового контура (рис. 8) может быть определен по формуле В.Н. Щелкачева:

, м 3 /сут, (22)

где S– понижение уровня воды в колодцах, м;

H− мощность безнапорного водоносного горизонта, м;

R– радиус депрессии при работе дренажа, м;

r– радиус круга или равновеликого круга, к которому приводится реальный контур;

r– радиус колодцев.

Рис. 8. Схема расположения скважин при круговом контуре питания:

а − по окружности; б − по прямоугольному контуру.

Дебит каждой из артезианских скважин в тех же условиях

, м 3 /сут, (23)

где m − мощность напорного водоносного горизонта, м.

Данные расчеты справедливы при отношении длины к ширине контура . Установка удлиненной формы при отношении длины к ширине контурарассматривается как двухлинейный ряд.

Читайте так же:
Как можно помочь человеку у которого депрессия

Величина приведенного радиуса r подсчитывается:

1) при неправильной форме котлована в плане и отношении по формуле

, м, (24)

а при отношении – по формуле

, м; (25)

2) при прямоугольной форме котлована и – по формуле Н.К. Гиринского:

, м, (26)

где F – площадь котлована, м 2 ;

 – коэффициент, значение которого находится в зависимости от отношения B/L по табл. 1 приложения 4;

Р – периметр котлована, м;

L– длина котлована, м;

В – ширина котлована, м.

При откачках из котлованов и водопонижающих установок с приведенным радиусом rдо 40÷50 м радиус влиянияR определяется по формуле

, м, (27)

где R− радиус влияния одиночной скважины, м.

Величина радиуса влияния скважины для грунтовых безнапорных вод ориентировочно может быть определена по формуле (5).

Для напорных вод может быть использована формула Зихарда:

, м. (28)

Водопропускная способность скважины

, м 3 /сут. (29)

Для проектируемых водопонизительных скважин должно выполняться условие . Если условие не выполняется, то количество проектируемых водопонизительных скважин (n) необходимо увеличить.

Высота пониженного уровня подземных вод в центре участка может быть приближенно определена по формуле «большого колодца»:

для безнапорных вод (рис. 9)

, м; (30)

Рис. 9. Расчетная схема дренажа вертикального типа из совершенных

колодцев при его работе в безнапорных водах.

для напорных вод (рис. 10)

, м, (31)

где H− высота непониженного столба воды над горизонтальной подошвой пласта на участке скважин.

Рис. 10. Расчетная схема дренажа вертикального типа из совершенных

колодцев при его работе в напорных водах.

Более точно эта величина определяется по формуле Форхгеймера:

для безнапорных вод

, м, (32)

где x1, х2, . хn– расстояния от соответствующих колодцев до центра участка.

для напорных вод

, м. (33)

Максимально возможная глубина котлована (из условия обеспечения сухого дна)

, м, (34)

где hв глубина статического уровня воды, м;

hкап − высота капиллярной каймы, м.

Высота капиллярной каймы для: крупнозернистого песка − 0,05 м; среднезернистого песка − 0,15…0,35 м; мелкозернистого песка − 0,35…1,0 м; супеси − 1,0…1,5 м.

Пример. Рассчитать установку совершенных водопонижающих скважин и определить максимальную глубину котлована для следующих исходных данных: длина контура L=100 м; ширина контура B=50 м; понижение уровня воды S= м; диаметр водопонизительных скважин d=0,2 м; мощность водоносного горизонта H=10 м; глубина статического уровня hст=2 м; водоносный горизонт − мелкий песок; коэффициент фильтрации водоносного горизонта k=2 м/сут.

Решение. Задаемся количеством водопонизительных скважин n=6. Скважины располагаем на одинаковом расстоянии друг от друга, 50 м.

Радиус влияния одиночной скважины

, м.

Величина приведенного радиуса при прямоугольной форме котлована при

, м.

Радиус депрессии при работе дренажа

, м.

В условиях безнапорных вод дебит каждой скважины

, м 3 /сут.

Водопропускная способность скважины

, м 3 /сут.

Так как условие выполняется, то количество проектируемых водопонизительных скважин достаточно.

Суммарный расход кольцевого вертикального дренажа

, м 3 /сут.

Высота пониженного уровня подземных вод в центре участка

, м.

Максимально возможная глубина котлована

, м.

Фильтрационные расчёты

В строительной практике большинство фильтрационных расчётов связано с определением водопритока грунтовых вод Q (м3/сут) в тран­шеи и котлованы, с целью заблаговременного подбора насосов для водоотлива так, чтобы их производительность была не менее величины Q.

Читайте так же:
Никто не верит что у меня депрессия

Грунтовые воды (см. рис. 18) — это подземный водоносный гори­зонт, име­ющий свободную поверхность (т.е. уровень грунтовых вод — УГВ) и залегающий на первом от поверхности земли водоупоре. Таким образом, грунтовые воды являются безнапорными. Они залегают в проницаемых грунтах (песках, сýпесях, суглúнках), имеющих некоторый коэффициент фильтрации kф. Они имеют некоторую естественную мощность He , в пределах которой грунт полностью во­донасыщен. УГВ регист­рируется скважинами, открытыми в атмосферу (скважи­нами-пьезометрами).

Закон Дарсú служит основой для получения расчётных формул при раз­личных случаях фильтрации, которые могут наблюдаться на практике.

В качестве примера покажем, как можно вывести формулу для опреде­ления притока грунтовых вод в траншею при использовании закона Дарси и гидравлических принципов.

На рис. 19 изображена траншея длиной В. В нашем примере своим дном она доходит до водоупора. Прибывающая в траншею грунтовая вода постоянно откачивается насосом с расходом Q. Этот расход складывается из правого Qп и левого Qл водопритоков грунтовых вод. Движение грунтовых вод к траншее про­исходит из-за разности напоров в водоносном пласте и траншее DH=He–Hт. Напоры отсчитываем от по­верхности водоупора. Длина пути фильтрации Lt(см. рис. 19,б) называется зоной влияния откачки. В пределах этой зоны естественный УГВ постепенно понижается в сторону траншеи и носит название кривой депрес­сии. Зонавлиянияоткачки Lt с течением времени увеличивается. Это происходит из-за осушения грунта вблизи траншеи, кривая депрессии становится более поло­гой и длинной . Величину Lt (м) можно определить так:

,

где t — время от начала откачки, сут.

Распишем водоприток грунтовых вод в траншею:

Скорость фильтрации по закону Дарсú выражается так:

.

Среднюю величину площади живого сечения фильтрационного потока пе­ременной высоты в пределах кривой депрессии (см. рис. 19,б) можно записать так:

.

Подставляя vф и w в выражение для Q , после элементарных выкла­док по­лу­чим формулу для определения притока грунтовых вод в траншею:

.

Приток грунтовых вод, фильтрующихся в котлован (рис. 20), колодец или скважину, можно определить по формуле (приводится без вывода)

где Hе —естественный напор в грунтовых водах (их мощность);

Hк — напор в котловане (слой воды в котловане);

Rt — радиус влияния откачки;

rк — радиус котлована;

ln — натуральный логарифм.

Величину Rt можно найти так:

,

где t — время от начала откачки, сут.

Котлован с реальной плановой конфигурацией площадью F приводи­тся к равновеликому условно круглому котловану радиусом

.

Водоприток Q в траншеи и котлованы максимален в начале откачки и уменьшается с течением времени одновременно с увеличением Ltили Rt. Это объяснимо постепенной сработкой водоносного горизонта (осушением грунта) вблизи строительной выем­ки.

Ошибка! Закладка не определена.

Дата добавления: 2017-03-12 ; просмотров: 2018 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Осушение строительного котлована

Выбор способа водопонижения. Определение фильтрационных характеристик. Конструирование водосбора внутри котлована. Выбор конструкции зумпфа. Расчёт системы всасывающей и напорной сети. Подбор марки насоса. Вычисление параметров ливневого коллектора.

РубрикаСтроительство и архитектура
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления07.12.2015
Размер файла183,6 K
Читайте так же:
Напряжение и боль в мышцах при депрессии

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

По дисциплине «Гидравлика»

Осушение строительного котлована

Содержание

1. Выбор способа водопонижения

2. Фильтрационный расчёт

3. Расчёт водосборной системы

3.1 Конструирование водосбора внутри котлована

3.2 Выбор конструкции зумпфа

4. Расчёт насосной установки

4.1 Расчёт системы всасывающей и напорной сети

4.2 Подбор марки насоса

5. Расчёт ливневого коллектора

Введение

Выполнить гидравлический расчёт осушение строительного котлована в соответствии с заданием:

-определить и аргументировать способ водопонижения;

-определить длину и конфигурацию кривой депрессии, построить её, вычислить приток грунтовых вод, фильтрационный расход, приходящийся на один погонный метр водосборной системы;

-сконструировать водосбор, вычислить геодезические отметки начала канала, точки поворота, конца канала, наметить место и размеры водосборного колодца (зумпфа);

-рассчитать всасывающие и напорную линии, построить пьезометрические и напорные линии, вычислить необходимый вакуум, полный напор насоса и подобрать марку насоса;

-определить фактическое наполнение коллектора глубину и скорость равномерного движения.

Исходные данные

Характеристики строительного объекта

Материалы инженерно-геологических изысканий

Отметка верха строительного котлована, zв , м

Глубина строительного котлована, Нк , м

Размеры котлована по дну

Залегание под землё на глубину

Грунтовых вод, hг.в., м

1. Выбор способа водопонижения

Приток воды измеряется скоростью фильтрации воды через грунт. В зависимости от притока подземных вод и вида грунта, осушение котлованов и траншей может быть осуществлено с применением открытого водоотлива или искусственного понижения уровня грунтовых вод.

Дренажная система представляет собой разветвленную структуру расположенных по всему периметру участка или сооружения и связанных друг с другом труб ( дрен) и дренажных колодцев.

Существуют следующие типы дренажей:

1. Горизонтальный тип дренажа.

Представляет собой дренажные трубы, уложенные в землю на определенную глубину ниже уровня грунтовых вод с уклоном, обеспечивающим самотечный сток воды.

2. Вертикальный тип дренажа.

Вертикальный дренаж образуют несколько вертикальных колодцев или шахт, опущенных в водоносный слой, из которого воду откачивают насосами или сифонной установкой.

3. Комбинированный тип дренажа.

Комбинированный дренаж соединяет в себе вертикальный дренаж с горизонтальным. Вертикальные колодцы подают самоизливом воду в горизонтальную штольню под воздействием разности в уровнях воды в грунтах и в штольне.

Каждый из этих типов дренажей может быть совершенным или несовершенным. Совершенный дренаж прорезает водоносный слой до водоупора, а дрена лежит на водоупоре. Несовершенная дрена лежит в водоносном грунте и до водоупора не доходит.

Для понижения грунтов с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сут разработан способ откачки воды иглофильтровыми установками с наложением постоянного электрического тока. Под воздействием электрического тока содержащаяся в парах грунта вода перемещается от положительного электрода к отрицательному. В качестве отрицательных электродов используются иглофильтры, которыми и удаляется поступающая в них вода. В качестве положительных электродов применяются стержни из арматурной стали или газовые трубы, которые забивают в грунт рядами параллельно рядам иглофильтров.

Буровые скважины с насосами

Читайте так же:
Что сказать другу если у него депрессия

Буровые скважины формируют так называемый вертикальный дренаж. По периметру котлована размещается определенное количество буровых скважин, через которые посредством насоса выкачивается вода из водоносного горизонта. В результате этого, уровень грунтовых вод понижается.

Легкие иглофильтровые установки( ЛИУ)

Иглофильтровые установки применяют для понижения уровня воды в траншеях и котлованах на глубину 4-5 метра в песчаных и суглинистых грунтах, а также при чередовании пород разной водопроницаемости.

При этом способе водопонижения иглофильтры располагают по периметру котлована с шагом 0,8…1,5 м. Откачку воды из иглофильтров производят с помощью центробежных насосов через всасывающий коллектор. Вокруг каждого иглофильтра образуется депрессионная воронка, за счет которой происходит понижение уровня грунтовых вод в траншее или котловане.

При понижении уровня грунтовых вод свыше 5 метров применяют многоярусные легкие инфильтрационные установки. Они более затратны и требуют дополнительных земляных работ.

Применяется при разработке неглубоких котлованов и малых скоростях притока подземных вод в водонасыщенных скальных, обломочных или галечных грунтах. При открытом водоотливе широко применяются центробежные насосы с подачей от 50 до 120 /ч, а также самоходные водоотливные установки.

При этом методе по периметру котлована организуются дренажные канавки с уклоном 0,001…0,005 в сторону приямков, из которых вода по мере поступления откачивается с помощью насоса.

В данном варианте котлован небольшой глубины (4 м) в песчано- гравелистом грунте, глубина понижения УГВ — 1,4 м, поэтому в качестве метода водопонижения уровня грунтовых вод принимаем открытый водоотлив.

2. Фильтрационный расчёт

1. Глубина строительного котлована Н к = 4 м.

2. Радиус влияния R — расстояние от котлована до места начала максимального постоянного УГВ.

Радиус влияния зависит от рода грунта и его можно определить:

а) по формуле И.П. Кусакина:

S — глубина откачки воды (глубина водоносного слоя), м;

S = 27,4 — 26 = 1,4 м.

k ф — коэффициент фильтрации, м/с;

Коэффициент фильтрации для суглинка и для супеси будет

k ф = 0,3 м/сут = 0,0000034 м/с.

R = 3000 · 1,4 = 7,74 м.

б) по данным инженерно-геологических изысканий

для суглинка и супеси радиус влияния R ? 100 м

для расчётов принимаем R = 90 м.

3. Водоупор или подстилающая поверхность — грунт, коэффициент фильтрации которой в 10 и более раз меньше водопроницаемого.

В расчёте принимается нулевой уклон подстилающего слоя i = 0.

4. Построение кривой депрессии.

Кривая депрессии АВ — линия свободной поверхности грунтовых вод.

Для построения кривой депрессии проводим следующие вычисления:

а) вспомогательная величина h:

m — заложение откоса строительного котлована, задаётся в зависимости от грунта.

Для грунтов состоящего из плотной супеси или лёгкого суглинка m = 1,5 ч 2,0;

для расчётов принимается m = 2,0.

б) Высота зоны высачивания:

Т — расстояние между дном котлована и водоупором, м

Т = 26,0 — 23,4 = 2,6 м.

hвыс = 0,35 · (1- 0,3 · () 1/3 ) = 0,21 м.

в) кривая дипрессии строится по формуле для сооринтируемого по координатным осям чертежа:

Н1 — расстояние между УГВ и уровнем водоупора, м;

Н2 — расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора, м

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector