Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Практика геология

.pdf
Скачиваний:
143
Добавлен:
03.03.2015
Размер:
22.69 Mб
Скачать

Наблюдательные скважины располагаются на нескольких лучах, сходящихся к центральной скважине и на разных расстояниях от центральной скважины (рис.58). Это позволяет определить гидравлический уклон и радиус влияния в ходе опыта на разных направлениях.

Рис.59. Расчетные формулы для определения коэффициента фильтрации грунтов методом откачек

221

Откачки обычно проводятся при двух-трех понижениях уровня воды в центральной скважине в сильноводопроницаемых грунтах не менее 1м, в средне- и маловодопроницаемых – 1,5-2м. Продолжительность откачки при одном понижении в однородных грунтах определяется реальными гидрогеологическими условиями и изменяется от нескольких часов до нескольких месяцев.

Методы обработки результатов опытных откачек основаны на решении фильтрации по определенным расчетным схемам, учитывающим геологическое строение участка, степень и характер вскрытия пласта скважиной и расположение в ней фильтра, вид откачки. Некоторые наиболее употребляемые формулы для расчета коэффициента фильтрации при откачках из совершенных скважин в однородных пластах приведены на рис.59.

В этих формулах приняты следующие обозначения: КФ – коэффициент фильтрации, м/сут;

Q – дебит скважины, м3/сут;

r0 – радиус центральной скважины (фильтры), м; R – радиус влияния откачки;

h – динамический уровень воды в центральной скважине, отсчитываемый от её дна, м;

S0,S1,S2 – понижение уровня соответственно в центральной, первой и второй наблюдательных скважинах, м;

x1,x2 – расстояние от центральной скважины до первой и второй наблюдательных, м;

H и m – мощность пласта соответственно безнапорных и напорных вод.

Устройство куста опытной откачки Куст скважины включает центральную опытную скважину,

закрепленную обсадной трубой с фильтром и погружным насосом для откачки воды из нее, и наблюдательные скважины, также закрепленные трубами с фильтрами. Из центральной скважины откачивается вода, а в наблюдательных – фиксируется снижение уровня в водоносном слое.

Для замеров уровней воды применяются электроуровнемеры или хлопушки. Расход откачиваемой воды измеряется с помощью водомера, установленного на выходном патрубке погружного насоса или с помощью мерного бака и секундомера.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с устройством куста скважин для откачки, конструкцией скважин, геологическим разрезом опытного участка, и измерить параметры куста. Описать метод и область его применения.

2.Для получения навыков замера уровня воды в скважинах и определения расхода воды произвести откачку при трех понижениях. Вычислить понижения уровня воды в скважинах и дебит.

222

3.Для получения навыков обработки результатов опытных откачек рассчитать коэффициент фильтрации, пользуясь своими измерениями, либо, по указанию преподавателя, данными наблюдений за откачками, приведенными в таблица 37 или 38.

4.Оформить результаты определения коэффициента фильтрации согласно приведенным примерам (см. приложение 11).

223

Журнал опытных данных по кустовой откачке из напорных вод

 

 

 

 

 

Таблица 37

Вариант

Расхо

 

Понижение, м

 

Вариант

Расхо

 

Понижение, м

 

Вариант

Расхо

 

Понижение, м

 

 

д, л/с

S0

 

S1

 

S2

 

д, л/с

S0

 

S1

 

S2

 

д, л/с

S0

 

S1

 

S2

1

2

3

 

4

 

5

1

2

3

 

4

 

5

1

2

3

 

4

 

5

 

1,00

1,50

 

0,80

 

0,30

 

0,40

0,30

 

0,16

 

0,12

 

1,50

3,00

 

0,50

 

0,20

1

2,00

3,00

 

1,80

 

0,80

11

0,80

0,60

 

0,34

 

0,26

21

2,00

4,00

 

0,80

 

0,40

 

3,00

4,50

 

3,00

 

1,50

 

1,40

1,05

 

0,58

 

0,44

 

2,50

5,00

 

1,20

 

0,70

 

0,30

3,00

 

0,50

 

0,20

 

0,30

0,45

 

0,26

 

0,20

 

1,00

1,00

 

0,60

 

0,20

2

0,40

4,00

 

0,80

 

0,40

12

0,70

1,05

 

0,58

 

0,44

22

2,00

2,00

 

1,20

 

0,40

 

0,50

5,00

 

1,20

 

0,70

 

1,20

1,80

 

1,00

 

0,76

 

3,00

3,00

 

1,80

 

0,60

 

0,20

0,30

 

0,15

 

0,12

 

0,60

3,00

 

0,50

 

0,20

 

0,30

3,00

 

1,00

 

0,30

3

0,40

0,60

 

0,34

 

0,28

13

0,80

4,00

 

0,80

 

0,40

23

0,40

4,00

 

1,44

 

0,50

 

0,69

1,04

 

0,58

 

0,47

 

1,00

5,00

 

1,20

 

0,70

 

0,50

5,00

 

1,90

 

0,73

 

0,45

3,00

 

1,00

 

0,30

 

0,60

3,00

 

1,00

 

0,30

 

0,90

0,67

 

0,37

 

0,31

4

0,60

4,00

 

1,44

 

0,50

14

0,80

4,00

 

1,44

 

0,55

24

1,20

0,90

 

0,50

 

0,42

 

0,75

5,00

 

1,90

 

0,73

 

1,00

5,00

 

1,90

 

0,73

 

1,35

1,05

 

0,54

 

0,45

 

0,45

3,00

 

0,50

 

0,20

 

0,40

0,60

 

0,33

 

0,28

 

1,20

3,00

 

0,50

 

0,20

5

0,60

4,00

 

0,80

 

0,40

15

0,64

0,96

 

0,50

 

0,42

25

1,60

4,00

 

0,80

 

0,40

 

0,75

5,00

 

1,20

 

0,70

 

0,80

1,20

 

0,67

 

0,57

 

2,00

5,00

 

1,20

 

0,70

 

0,40

0,60

 

0,33

 

0,28

 

1,20

3,00

 

1,00

 

0,30

 

0,60

0,76

 

0,42

 

0,34

6

0,72

1,08

 

0,54

 

0,45

16

1,60

4,00

 

1,44

 

0,50

26

0,90

1,36

 

0,74

 

0,62

 

0,88

1,32

 

0,75

 

0,64

 

2,00

5,00

 

1,90

 

0,73

 

1,05

1,76

 

0,84

 

0,70

 

0,90

3,00

 

1,00

 

0,30

 

1,80

1,35

 

0,74

 

0,62

 

0,70

1,05

 

0,58

 

0,48

7

1,20

4,00

 

1,44

 

0,50

17

2,40

1,80

 

1,00

 

0,84

27

1,05

1,57

 

0,85

 

0,70

 

1,50

5,00

 

1,90

 

0,73

 

2,70

2,02

 

1,10

 

0,92

 

1,75

2,62

 

1,50

 

1,25

 

0,40

0,30

 

0,18

 

0,14

 

1,80

3,00

 

0,50

 

0,20

 

0,35

0,53

 

0,29

 

0,24

8

0,71

0,53

 

0,30

 

0,23

18

2,40

4,00

 

0,80

 

0,40

28

0,50

0,75

 

0,42

 

0,35

 

1,00

0,75

 

0,43

 

0,33

 

3,00

5,00

 

1,20

 

0,70

 

0,91

1,37

 

0,76

 

0,63

 

0,50

1,50

 

0,40

 

0,20

 

2,00

1,50

 

0,40

 

0,20

 

1,00

1,50

 

0,40

 

0,20

9

0,80

2,40

 

0,72

 

0,40

19

3,20

2,40

 

0,72

 

0,40

29

1,60

2,40

 

0,72

 

0,40

 

1,50

4,50

 

1,20

 

0,60

 

6,00

4,50

 

1,20

 

0,60

 

3,00

4,50

 

1,20

 

0,60

 

2,10

3,00

 

0,50

 

0,20

 

1,50

1,50

 

0,40

 

0,20

 

0,90

3,00

 

0,50

 

0,20

10

2,80

4,00

 

0,80

 

0,40

20

2,40

2,40

 

0,72

 

0,40

30

1,20

4,00

 

0,80

 

0,40

 

3,50

5,00

 

1,20

 

0,70

 

4,50

4,50

 

1,20

 

0,60

 

1,50

5,00

 

1,20

 

0,70

Примечание. X1=5м; X2=15м; m=5м; H=11м; СУПВ (ПУПВ)=2,1м.

Радиус влияния R: в супесях и пылеватых песках – 150м; в мелкозернистых песках – 500м; в среднезернистых песках – 1000м.

224

Журнал опытных данных по кустовой откачке из безнапорных вод

 

 

 

Таблица 38

Вариант

Расхо

 

Понижение, м

 

Вариант

Расход,

 

Понижение, м

 

Вариант

Расхо

 

Понижение, м

 

 

д, л/с

S0

 

S1

 

S2

 

л/с

S0

 

S1

 

S2

 

д, л/с

S0

 

S1

 

S2

1

2

3

 

4

 

5

1

2

3

 

4

 

5

1

2

3

 

4

 

5

1

0,60

1,50

 

0,75

 

0,55

11

2,00

2,00

 

1,00

 

0,75

21

0,80

0,80

 

0,40

 

0,80

 

0,80

2,00

 

1,00

 

0,72

 

2,40

2,40

 

1,20

 

0,90

 

2,20

2,20

 

1,10

 

0,82

 

1,00

2,50

 

1,25

 

0,90

 

3,00

3,00

 

1,50

 

1,11

 

3,40

3,40

 

1,70

 

1,23

2

0,80

2,00

 

1,00

 

0,75

12

1,10

1,10

 

0,55

 

0,42

22

0,20

1,00

 

0,50

 

0,38

 

1,40

3,50

 

1,65

 

1,20

 

1,50

0,50

 

0,75

 

0,57

 

0,40

2,00

 

1,00

 

0,75

 

1,90

4,75

 

2,35

 

1,70

 

1,80

1,80

 

0,90

 

0,68

 

0,70

3,50

 

1,75

 

1,29

3

1,80

1,50

 

0,75

 

0,35

13

1,20

1,50

 

0,75

 

0,55

23

0,70

0,70

 

0,35

 

0,25

 

2,40

2,00

 

1,00

 

0,72

 

1,60

2,00

 

1,00

 

0,72

 

1,20

1,20

 

0,60

 

0,42

 

3,00

2,50

 

1,25

 

0,90

 

2,00

2,50

 

1,25

 

0,90

 

1,60

1,60

 

0,80

 

0,56

4

1,00

2,00

 

1,00

 

0,75

14

0,30

1,50

 

0,75

 

0,55

24

0,40

0,80

 

0,40

 

0,30

 

1,20

2,40

 

1,20

 

0,90

 

0,40

2,00

 

1,00

 

0,72

 

1,10

2,20

 

1,10

 

0,82

 

1,50

3,00

 

1,50

 

1,11

 

0,50

2,50

 

1,25

 

0,90

 

1,70

3,40

 

1,70

 

1,23

5

0,60

1,50

 

0,75

 

0,55

15

1,60

2,00

 

1,00

 

0,75

25

0,30

1,50

 

0,78

 

0,61

 

0,80

2,00

 

1,00

 

0,72

 

2,80

3,50

 

1,65

 

1,20

 

0,50

2,50

 

1,30

 

1,00

 

1,00

2,50

 

1,25

 

0,92

 

3,80

4,75

 

2,35

 

1,70

 

0,70

3,50

 

1,82

 

1,38

6

0,75

1,50

 

0,78

 

0,61

16

0,35

0,70

 

0,35

 

0,25

26

1,60

0,80

 

0,40

 

0,30

 

1,25

2,50

 

1,30

 

1,00

 

0,60

1,20

 

0,60

 

0,42

 

4,40

2,20

 

1,10

 

0,82

 

1,75

3,50

 

1,82

 

1,38

 

0,80

1,60

 

0,80

 

0,56

 

6,80

3,40

 

1,70

 

1,23

7

0,55

1,10

 

0,55

 

0,42

17

0,70

1,40

 

0,70

 

0,50

27

2,20

1,10

 

0,55

 

0,42

 

0,75

1,50

 

0,75

 

0,57

 

1,10

2,20

 

1,10

 

0,81

 

3,00

1,50

 

0,75

 

0,57

 

0,90

1,80

 

0,90

 

0,68

 

1,50

1,50

 

1,50

 

1,05

 

3,60

1,80

 

0,90

 

0,68

8

1,10

1,00

 

0,50

 

0,38

18

2,80

1,40

 

0,70

 

0,50

28

0,40

2,00

 

1,00

 

0,75

 

2,00

2,00

 

1,00

 

0,75

 

4,40

2,20

 

1,10

 

0,81

 

0,70

3,50

 

1,65

 

1,20

 

3,50

3,50

 

1,75

 

1,29

 

6,00

3,00

 

1,50

 

1,05

 

0,95

4,75

 

2,35

 

1,70

9

1,40

0,70

 

0,35

 

0,25

19

2,00

1,00

 

0,50

 

0,38

29

0,50

2,00

 

1,00

 

0,75

 

2,40

1,20

 

0,60

 

0,42

 

4,00

2,00

 

1,00

 

0,75

 

0,60

2,40

 

1,20

 

0,90

 

3,20

1,60

 

0,80

 

0,56

 

7,00

3,50

 

1,75

 

1,29

 

0,75

3,00

 

1,50

 

1,11

10

1,40

1,40

 

0,70

 

0,50

20

1,50

1,50

 

0,78

 

0,61

30

1,20

1,50

 

0,75

 

0,55

 

2,20

2,20

 

1,10

 

0,81

 

2,50

2,50

 

1,30

 

1,00

 

1,60

2,00

 

1,00

 

0,72

 

3,00

3,00

 

1,50

 

1,05

 

3,50

3,50

 

1,82

 

1,38

 

2,00

2,50

 

1,25

 

0,90

Примечание. X1=5м; X2=15м; H=12м; СУПВ=2,1м; значения R те же, что и в табл. 37

225

Задание 12. Определение коэффициента фильтрации грунтов методом экспресс-налива в скважину

Цель работы – ознакомиться с методикой проведения опытных экспрессналивов, практическое их проведение и обработка результатов.

Основные положения метода

Экспресс-налив производится путем быстрого (теоретически мгновенного) возмущения напора водоносного пласта с последующей регистрацией изменений уровня воды в скважине. Источником возмущения напора может быть налив некоторого объема воды в скважину.

Замеры изменения уровней подземных вод в скважине после налива позволяют рассчитать коэффициент фильтрации водоносного горизонта. Преимущество экспресс-налива перед опытными откачками состоит в том, что он дает возможность быстро и без больших затрат средств произвести массовое опробование скважин на значительной территории.

Недостаток этого метода заключается в том, что с его помощью удается определить фильтрационные свойства водовмещающих грунтов только в зоне, непосредственно примыкающей к опытной скважине.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с конструкцией скважины, в которую будет осуществляться экспресс-налив. С помощью хлопушки определить глубину естественного (статического) уровня воды he в скважине. Глубина измеряется от верха обсадной трубы скважины (см. приложение 12), принимаемой за начало отсчета.

2.Быстро (мгновенно) налить воду в скважину. С этого момента включается секундомер и замеряются уровни воды в скважине h(t). По секундомеру установить точное время t каждого замера (касания воды хлопушкой). Результаты экспресс-налива записать в журнал, форма которого приведена в таблице 39.

 

Журнал экспресс-налива

Скважина №

 

 

Диаметр скважины в интервале he-h(o)

 

Мощность водоносного горизонта

 

t, с

h (t), м

S(t)=S(t)/S(0)

1

2

3

 

 

 

Таблица 39

he = … м d = … м

m = … м

226

Примечание. Замеры в песках и галечниках производить до тех пор, пока не выполнится условие h(t) = he, в слабопроницаемых супесчанистых и глинистых грунтах продолжительность наблюдений не менее 1ч.

Камеральная обработка результатов работы

1.Рассчитать столбцы 3 и 4 журнала налива.

2.Из журнала налива (таблица 41) выбрать пары значений t и S, по которым будут производиться расчеты коэффициента фильтрации. Эти пары значений занести из таблицы 41 в таблицу 39.

Таблица 40 Данные и результаты расчета коэффициента фильтрации КФ

№ пары

t1, с

S1, м

t2, с

S2, м

Кф, м/сут

1

2

3

4

5

6

 

 

 

 

 

 

При выборе пар важно, чтобы t2>t1.

3.Столбец 6 таблицы 40 заполнить по формуле:

К r 2

ln

t2

/[345600(

t2

 

t1

) m] ,

 

 

 

C

 

t1

 

ln S(t2 )

 

ln S(t1 )

 

 

 

 

где t1 и t2 – время, с;

rc – радиус скважины (диаметр записан в таблице 41), м;

m – мощность водоносного горизонта (также входит в таблицу 41), м.

227

Журнал опытных данных по экспресс-наливу в скважину

Таблица 41

Ва-

Но-

Диа-

Мощ-

Время

Высота

Величина

ри-

мер

метр

ность

замера

уровня

понижения

ант

сква-

сква-

водонос-

уровня

воды в

уровня в

 

жины

жины,

ного

воды в

скважине

скважине за

 

 

мм

горизон-та

скважине

ht, м

время между

 

 

 

m, м

t, сек

 

замерами, м.

 

 

 

 

 

 

St=hH-ht

1

2

3

4

5

6

7

1

3

127

1,5

0

0

 

 

 

 

 

5

0,8

Рассчитать

 

 

 

 

10

1,31

 

 

 

 

15

1,83

 

 

 

 

 

20

2,12

 

 

 

 

 

30

2,40

 

 

 

 

 

40

2,50

 

 

 

 

 

60

2,61

 

2

1

127

2,0

0

1,20

 

 

 

 

 

5

1,44

Рассчитать

 

 

 

 

10

1,65

 

 

 

 

15

1,83

 

 

 

 

 

20

1,98

 

 

 

 

 

30

2,16

 

 

 

 

 

40

2,30

 

 

 

 

 

60

2,45

 

3

5

127

2,0

0

0,20

 

 

 

 

 

10

0,29

Рассчитать

 

 

 

 

30

0,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

0,67

 

 

 

 

 

90

0,84

 

 

 

 

 

120

0,99

 

 

 

 

 

150

1,12

 

 

 

 

 

180

1,22

 

4

2

133

1,7

0

0,00

 

 

 

 

 

10

0,15

Рассчитать

 

 

 

 

30

0,31

 

 

 

 

60

0,50

 

 

 

 

 

90

0,64

 

 

 

 

 

120

0,74

 

 

 

 

 

180

0,90

 

 

 

 

 

240

1,02

 

228

Продолжение табл. 41

1

2

3

4

5

6

7

5

4

127

1,5

0

0,15

 

 

 

 

 

10

0,40

Рассчитать

 

 

 

 

20

0,62

 

 

 

 

40

0,79

 

 

 

 

 

60

0,92

 

 

 

 

 

90

1,07

 

 

 

 

 

120

1,19

 

 

 

 

 

180

1,36

 

6

6

127

1,3

0

0,00

 

 

 

 

 

10

0,42

 

 

 

 

 

20

0,79

 

 

 

 

 

60

1,78

Рассчитать

 

 

 

 

240

3,38

 

 

 

 

90

2,23

 

 

 

 

 

120

2,61

 

 

 

 

 

180

3,11

 

 

 

 

 

 

 

 

7

12

127

1,8

0

0,20

 

 

 

 

 

15

0,41

 

 

 

 

 

30

0,56

 

 

 

 

 

60

0,80

Рассчитать

 

 

 

 

1200

3,30

 

 

 

 

90

1,01

 

 

 

 

 

240

1,61

 

 

 

 

 

600

2,52

 

 

 

 

 

 

 

 

8

7

127

1,0

0

0,00

 

 

 

 

 

30

0,22

 

 

 

 

 

60

0,38

Рассчитать

 

 

 

 

120

0,62

 

 

 

 

1800

2,90

 

 

 

 

300

0,95

 

 

 

 

 

600

1,56

 

 

 

 

 

1200

2,47

 

 

 

 

 

 

 

 

9

11

127

2,0

0

0,05

 

 

 

 

 

30

0,25

 

 

 

 

 

60

0,41

 

 

 

 

 

120

0,59

Рассчитать

 

 

 

 

1800

2,75

 

 

 

 

300

0,99

 

 

 

 

 

600

1,42

 

 

 

 

 

1200

2,31

 

 

 

 

 

 

 

 

10

9

127

1,5

0

0,00

 

 

 

 

 

60

0,12

Рассчитать

 

 

 

 

300

0,56

 

 

 

 

1200

1,73

 

 

 

 

 

1800

2,12

 

 

 

 

 

2400

2,39

 

 

 

 

 

3300

2,61

 

 

 

 

 

3600

2,66

 

 

 

 

 

229

 

 

Продолжение табл. 41

1

2

3

4

5

6

7

11

8

127

2,1

0

0,00

 

 

 

 

 

60

0,11

Рассчитать

 

 

 

 

300

0,48

 

 

 

 

1200

1,39

 

 

 

 

1800

1,87

 

 

 

 

2700

2,42

 

 

 

 

3300

2,61

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3600

2,70

 

12

10

127

1,8

0

0,00

 

 

 

 

 

30

0,60

Рассчитать

 

 

 

 

60

1,04

 

 

 

 

120

1,73

 

 

 

 

180

2,21

 

 

 

 

240

2,65

 

 

 

 

540

3,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

900

4,56

 

13

13

127

2,0

0

0,04

 

 

 

 

 

30

0,53

Рассчитать

 

 

 

 

60

0,92

 

 

 

 

120

1,69

 

 

 

 

180

2,12

 

 

 

 

240

2,43

 

 

 

 

600

3,20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1200

4,10

 

14

16

127

1,6

0

0,08

 

 

 

 

 

30

0,47

Рассчитать

 

 

 

 

60

0,78

 

 

 

 

120

1,32

 

 

 

 

240

2,16

 

 

 

 

600

5,22

 

 

 

 

1200

6,74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1320

6,92

 

15

14

127

0,8

0

0,01

 

 

 

 

 

30

0,25

Рассчитать

 

 

 

 

60

0,44

 

 

 

 

120

0,79

 

 

 

 

300

1,63

 

 

 

 

600

2,48

 

 

 

 

1200

3,48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1320

3,60

 

230