3. Гидрогеологические расчеты при строительном водопонижении.

Строительное водопонижение применяется для снижения уровня грунтовых вод и величины избыточного напора межпластовых.

Чаще всего применяют следующие способы водопонижения:

• принудительные – откачка воды из котлована, траншеи, среди них: открытый водоотлив и глубинное водопонижение с помощью скважин; в этих случаях столб воды в котлованах, траншеях отсутствует;

• самотечные – отвод воды дренажными траншеями; здесь столб воды есть.

Для расчета водопонизительной системы (мощности насосов, глубина скважин, расстояние между ними и т.п.) необходимы сведения о величине возможного водопритока.

Предварительная оценка водопритока может быть получена расчетом на основе данных о параметрах водоносного слоя, типа и параметрах выемки:

1. Тип выемки - несовершенный, т.к. ее дно не доходит до водоупора (ИГЭ №4 и №5)

Рис. 7. Схема водопритока к несовершенным выемкам: а – траншея: б – котлован.

Для котлована:

• отметка природной поверхности NL=4 м;

• отметка поверхности водоносного горизонта WL=3,7 м;

• отметка дна котлована dL=2 м;

• отметка поверхности водоупорного слоя BL=1,5 м.

Для траншеи:

• отметка природной поверхности NL=4,6 м;

• отметка поверхности водоносного горизонта WL=4,5 м;

• отметка дна котлована dL=1,6 м;

• отметка поверхности водоупорного слоя BL=0,2 м.

2. Характер потока, формирующегося в процессе водопонижения вокруг выемки, зависит от отношения сторон котлована и траншеи.

Соотношение сторон котлована: 40/30=1,3 ≤ 10. Следовательно, формируется радиальный поток.

Соотношение сторон траншеи: 120/1=120 > 10. Следовательно, формируется плоский поток.

3. Величина водопонижения (S) задается в зависимости от решаемых задач, например, т.к. дно котлована должно быть сухим, в несовершенном котловане воду понижают до отметки ниже его дна. Величина S определяется расчетом, исходя из условия:

• для котлована:

1,5·h_wk > S > h_wk+h_k+0,5, где

h_wk - высота столба воды в котловане до понижения, м;

h_k - высота капиллярного поднятия, м.

1,5·1,7 > S > 1,7+35,1+0,5

2,55 > S > 37,3

Условие не выполняется, значит водопонижение не нужно.

• для траншеи:

принимается произвольно S=0,5·h_A1=0,5·3=4,5 м.

4. Радиус влияния водопонижения берется по табличным данным: R=15 м.

5. Расчет водопритока.

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 непостоянная и зависит от величины водопонижения. Используя выявленные зависимости (по Е.А. Замарину), принимаем в расчетах:

• для котлована (полное осушение) при S=h_wk=1,7 м, H_A1=2·h_wk=2·1,7=3,4 м;

• для траншеи (частичное водопонижение) при S=0,5·h_wk=0,5·1,7=0,85 м, H_A1=1,7·h_wk=2·1,7=3,4 м.

Короткий котлован рассматривается условно как «большой колодец». Его площадь котлована приравнивается к площади равновеликого круга, равной π·r².

Определяется т.н. приведенный радиус «большого колодца»:

_______ _________

r₀=√l·b/(π·r²) =√30·40/3,14=19,5 м

Радиус влияния «большого колодца» R_k определяют как сумму r₀+R=19,5+15=34,5

Расчет притока в безнапорном горизонте:

Q=1,37·k·(h_A1²-h_A2²)/(lgR_k/r₀)=8,64

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.