3.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

4. 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.