Геология / Новая папка (3) / __6__УП ЗАДАЧИ
.pdf
Рисунок 12 Схема для расчѐта параметров грунтового потока
при двухслойном водоносном пласте
Условные обозначения:
а.о.у. – абсолютная отметка устья скважины, м; а.о.к. – абсолютная отметка кровли слоя галечника, м;
а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (подошвы водоносного слоя) м; Н1 и Н2 – напоры в скважинах, отсчитанные от любой горизонтальной
плоскости, м;
h1 и h2 – мощность слоя водоносных мелких песков в скважинах; b = 1 – ширина потока при определении единичного расхода, м; m1 и m2 – мощность слоя галечников в скважинах, м;
F1 и F2 – общая мощность водоносного пласта в скважинах, м; L – расстояние между скважинами, м.
31
Решение:
В виду того, что коэффициент фильтрации мелких песков существенно меньше коэффициента фильтрации галечников, водоносный горизонт условно разделим на два потока: безнапорный в мелких песках и напорный в галечниках. Общий единичный расход (q) определится как сумма единичных расходов двух потоков:
где Н1 и Н2 – напоры в скважинах, отсчитанные от любой горизонтальной плоскости, м;
h1 и h2 – мощность слоя водоносных мелких песков в скважинах, м; b = 1 – ширина потока при определении единичного расхода, м;
m1 и m2 – мощность слоя галечников в скважинах, м;
F1 и F2 – общая мощность водоносного пласта в скважинах, м; L – расстояние между скважинами, м.
Величину напора удобно принимать численно равной абсолютной отметке уровня грунтовых вод, которую вычислим, прибавив к отметке кровли водо-
упора общую мощность водоносного слоя:
Н1 = 25,6 + 12,3 =37,9 (м),
Н2 = 25,3 + 11,2 = 36,5 (м).
Мощность слоя галечников вычислим по формуле как разность абсолют-
ных отметок кровли галечников и кровли водоупора: а) в скважине №1 m1 = 30,7 – 25,6 = 5,1 (м);
б) в скважине №2 m2 = 30,2 – 25,3 = 4,9 (м).
Мощность водоносного слоя песка определим как разность между общей мощностью водоносного пласта (F1 в скважине №1 и F2 в скважине №2) и
мощностью слоя галечников в скважине №1 и скважине №2: h1 = F1 - m1 = 12,3 – 5,1 = 7,2 (м);
h2 = F2 - m2 = 11,2 – 4,9 = 6,3 (м).
Подставив данные в формулу, получим единичный расход потока:
2.6 Задача №6 Расчѐт гидрогеологических параметров для совершенного котлована
Определите приток воды в строительные котлованы квадратной или широкой прямоугольной формы совершенного типа. Составьте схему расчѐта с гидрогеологическими параметрами (рисунок 13).
Данные для расчѐтов приведены в таблице 7, недостающие рассчитайте.
32
Таблица 7 – Исходные данные к задаче №6
№№ |
Длина |
Ширина |
Мощность |
Коэффциент |
Понижение |
Радиус |
вари- |
котл., |
котл., |
водоносного |
фильтрации, |
уровня воды |
влияния |
антов |
|
|
горизонта, |
|
в котловане, |
котл., |
|
L, м |
В, м |
Н, м |
Кф, м/сут |
S, м |
R, м |
|
0 |
15 |
11 |
16 |
30 |
2 |
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
10 |
13 |
25 |
3 |
142 |
|
2 |
13 |
9 |
11 |
28 |
2 |
120 |
|
3 |
18 |
18 |
19 |
4,0 |
4 |
160 |
|
4 |
17 |
17 |
21 |
35 |
5 |
150 |
|
5 |
10 |
10 |
29 |
34 |
6 |
125 |
|
6 |
11 |
11 |
25 |
3,9 |
5 |
135 |
|
7 |
12 |
12 |
36 |
27 |
7 |
140 |
|
8 |
14 |
11 |
9 |
33 |
2 |
110 |
|
9 |
19 |
19 |
7 |
19 |
3 |
50 |
|
10 |
20 |
16 |
6 |
22 |
2 |
75 |
11 |
22 |
18 |
15 |
29 |
5 |
|
90 |
12 |
18 |
18 |
10 |
16 |
3 |
|
40 |
13 |
9 |
9 |
6 |
20 |
2 |
|
55 |
14 |
13 |
12 |
17 |
23 |
4 |
|
150 |
15 |
24 |
18 |
32 |
25 |
6 |
|
195 |
16 |
26 |
22 |
34 |
3,2 |
7 |
|
200 |
17 |
27 |
14 |
9 |
4,2 |
3 |
|
123 |
18 |
45 |
24 |
19 |
5,8 |
6 |
|
42 |
19 |
32 |
12 |
16 |
4 |
4 |
|
302 |
20 |
18 |
9 |
9,5 |
9,2 |
8 |
|
98 |
|
21 |
20 |
14 |
7 |
7 |
5 |
136 |
|
22 |
27 |
20 |
11 |
26 |
9 |
97 |
|
23 |
31 |
16 |
26 |
6,9 |
7 |
142 |
|
24 |
11 |
8 |
31 |
3,1 |
2 |
247 |
|
25 |
14 |
10 |
6 |
6,8 |
4 |
312 |
|
26 |
26 |
6 |
29 |
32 |
1 |
102 |
|
27 |
37 |
13 |
17 |
0,6 |
6 |
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
41 |
18 |
21 |
0,4 |
7 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
16 |
6 |
32 |
11 |
4 |
93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
13 |
10 |
8 |
21 |
8 |
127 |
Пример решения задачи для варианта №0
Дано:
L = 15 м;
B = 11 м; Н = 16 м;
Кф=30 м/сут; S = 2 м;
R = 180 м
Найти: Q
33
Рисунок 13 Схема для расчѐта гидрогеологических параметров
совершенного котлована
Условные обозначения:
а.о.у. – абсолютная отметка устья котлована, м; а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (подошвы водоносного слоя) м. H – мощность водоносного горизонта, м;
а.о.с.у. – абсолютная отметка статического уровня грунтовых вод, м; а.о.д.у. – абсолютная отметка динамического уровня грунтовых вод, м; S – понижение уровня подземных вод, м;
h – мощность слоя воды в котловане после откачки, м; R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м.
Решение:
При проходке котлована в устойчивых породах применяется внутикотлованный водоотлив, для чего необходимо знать величину притока воды к котло-
вану Qк.
Приток воды к строительным котлованам совершенного типа квадратной или широкой прямоугольной формы определяется по тем же формулам, которые применяют для других выработок совершенного типа, а именно:
34
Подставив числовое значение =3,14, и, разделив его на переводной коэффициент 2,3, заменяем в формуле натуральные логарифмы десятичными и
получаем формулу более удобную для расчѐта:
В начале определяем площадь строительного котлована F (м2). Длину умножаем на ширину: Fк = 15 · 11=165 (м2).
Приравниваем площадь котлована (Fк) к площади равновеликого круга – «большого колодца», - Fкр с радиусом r, то есть:
Fк =Fкр= r2. Отсюда
Эта величина называется приведѐнным радиусом.
Слой воды в котловане при откачке определим, если из мощности слоя Н (м) вычтем величину понижения S (м), тогда h = H - S = 16 - 2 = 14 (м).
Подставим числовые значения гидрогеологических параметров в любую из вышеуказанных формул, определим приток воды к котловану:
Другой случай:
котлован совершенного типа прямоугольной вытянутой формы полностью осушается. Приток к нему с двух сторон можно рассчитать по формуле:
При поступлении воды только с одной стороны, полученный результат необходимо разделить на два.
Дано:
В=35 м;
Н=Нср=10 м; R=25 м;
Кф=12 м/сут
Найти: Q
Решение:
Подставив указанные значения в формулу, получим приблизительный результат, поскольку Н приняли равным Нср:
Задание:
в соответствии с рисунком 13 и расчѐтными формулами для задачи №6, задайте собственные исходные данные и вычислите по ним величину притока.
35
2.7 Задача №7 Расчѐт притока напорных вод к артезианской скважине
Определить приток воды к совершенной артезианской скважине, питаемой напорными водами, когда динамический уровень выше кровли водоносного пласта (рисунок 14).
В соответствии с рисунком 14 и расчѐтными формулами для задачи №7, задайте собственные исходные данные и вычислите по ним величину притока.
Рисунок 14 Схема притока напорных вод к артезианской скважине
Условные обозначения:
а.о.у. – абсолютная отметка устья скважины, м; r – радиус скважины, мм;
а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (подошвы водоносного слоя) м. m – мощность водоносного горизонта, м;
HП – пьезометрический уровень, м;
S – понижение уровня подземных вод, м;
h – мощность слоя воды в скважине после откачки, м; R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м.
36
Решение:
Для определения притока напорных вод к совершенной скважине используют следующую формулу:
где π = 3,14; Кф – коэффициент фильтрации, м/сут;
m – мощность водоносного горизонта, м; HП – пьезометрический уровень, м ;
R – радиус влияния, м;
r – радиус скважины, мм.
Заменив натуральные логарифмы десятичными, подставив числовое значение 
= 3,14 и учитывая, что Hn - h = S, получим:
Замените в формуле буквенные значения числовыми (условно принятыми), определите приток напорной воды к совершенной скважине.
2.8 Задача №8 Расчѐт притока воды к грунтово-артезианской скважине
Определите приток напорной воды к совершенной грунтово-артезианской скважине, когда динамический уровень находится ниже кровли водоносного горизонта, т. к. опустился при интенсивной откачке (рисунок 15). В соответствии с рисунком 15 и расчѐтными формулами для задачи №8, задайте собственные исходные данные и вычислите величину притока.
Рисунок 15 Схема для расчѐта притока воды к грунтово-артезианской
скважине
37
Условные обозначения:
а.о.у. – абсолютная отметка устья скважины, м; r – радиус скважины, мм;
а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (подошвы водоносного слоя) м. m – мощность водоносного горизонта, м;
HП – пьезометрический уровень, м;
S – понижение уровня подземных вод, м;
h – мощность слоя воды в скважине после откачки, м; R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м.
Решение:
Дебит таких водозаборных скважин рассчитывают по формуле:
где π = 3,14;
Кф – коэффициент фильтрации, м/сут;
m – мощность водоносного горизонта, м; HП – пьезометрический уровень, м ;
R – радиус влияния, м;
r – радиус скважины, мм.
Теоретически, при полном осушении водоносного пласта в безнапорных водах или при снижении полной высоты пьезометрического напора в напорных водах (т. е. при S = H или S = Hn), дебит скважины должен быть максимальным.
Однако, на практике таких понижений уровня при откачке не добиваются, из-за необходимости оставлять столб воды для заглубления насоса, учитывать потерю напора и т. д. Кроме того, постепенно растут затраты энергии на подъѐм воды, а сами насосы имеют предел высоты подъѐма. Поэтому величину
понижения уровня в практике принимают не более 50-75% полной мощности водоносного пласта. Например, при мощности пласта 10 м допускается откачать не более 5÷7,5 м.
38
2.9 Задача №9 Расчѐт притока воды к совершенной канаве
Определить приток грунтовой воды к совершенной канаве (траншее, дрене) с 2-х сторон и с одной стороны. Привести схематический рисунок канавы с гидрогеологическими параметрами (рисунок 16). После определения притока рассчитайте величину водопроводимости, удельный дебит, охарактеризуйте грунт по водопроницаемости (величине Кф).
Данные для расчѐтов приведены в таблице 8, недостающие рассчитайте.
Таблица 8 – Исходные данные к задаче №9
|
|
|
|
Абсолютная |
|
|
||
№№ |
Длина |
Глубина |
Мощность |
|
отметка, |
Радиус |
Коэф. |
|
вари- |
канавы |
залег. |
водоносн. |
|
|
|
влияния |
фильтр., |
поверхн. |
|
динамич. уровня |
||||||
антов |
|
УГВ, |
слоя, |
земли |
канавы, |
|
||
|
L, м |
м |
Н, м |
R, м |
Кф, м/сут. |
|||
|
|
|
|
|||||
0 |
117 |
|
1,1 |
4,4 |
65,2 |
61,7 |
20 |
|
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
94 |
|
1,5 |
3,5 |
78,3 |
67,5 |
|
10 |
2,7 |
2 |
100 |
|
1,3 |
3,6 |
65,5 |
57,9 |
|
36 |
9,9 |
3 |
85 |
|
1,4 |
2,7 |
68,1 |
56,9 |
|
28 |
7,1 |
4 |
95 |
|
1,6 |
3,8 |
66,4 |
56,1 |
|
16 |
4,3 |
5 |
145 |
|
1,8 |
2,9 |
58,8 |
46,4 |
|
25 |
6,4 |
6 |
50 |
|
1,9 |
4,0 |
69,2 |
58,7 |
|
36 |
2,5 |
7 |
100 |
|
0,9 |
2,6 |
67,3 |
60,1 |
|
23 |
6,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
126 |
|
0,8 |
4,7 |
69,7 |
61,4 |
|
47 |
10 |
9 |
59 |
|
1,0 |
3,5 |
74,4 |
65,2 |
|
14 |
4,9 |
10 |
45 |
|
1,1 |
4,4 |
79,1 |
71,7 |
|
59 |
3,7 |
11 |
142 |
1,3 |
3,7 |
|
77,5 |
65,6 |
48 |
|
11 |
12 |
133 |
2,0 |
3,9 |
|
79,4 |
67,7 |
38 |
|
10,3 |
13 |
87 |
1,7 |
3,2 |
|
76,8 |
70,5 |
25 |
|
7,4 |
14 |
140 |
2,2 |
3,4 |
|
85,3 |
73,3 |
39 |
|
11,3 |
15 |
148 |
2,1 |
2,9 |
|
88,6 |
77,7 |
28 |
|
10,7 |
16 |
75 |
1,9 |
4,5 |
|
79,5 |
70,0 |
28 |
|
7,8 |
17 |
48 |
1,1 |
2,7 |
|
88,5 |
80,5 |
14 |
|
2,2 |
18 |
45 |
1,4 |
4,8 |
|
79,4 |
70,4 |
15 |
|
3,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
53 |
1,6 |
3,9 |
|
84,6 |
77,5 |
17 |
|
4,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
80 |
1,7 |
4,1 |
|
67,2 |
61,1 |
23 |
|
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
92 |
|
2,5 |
3,0 |
79,3 |
72,4 |
|
21 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
125 |
|
1,5 |
4,3 |
82,8 |
74,5 |
|
45 |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
150 |
|
1,6 |
5,6 |
88,6 |
81,5 |
|
50 |
19,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
165 |
|
2,2 |
6,4 |
86,1 |
78,3 |
|
58 |
20 |
25 |
175 |
|
1,8 |
4,0 |
83,7 |
73,6 |
|
38 |
25 |
26 |
128 |
|
2,0 |
2,7 |
78,8 |
70,5 |
|
45 |
7,8 |
27 |
96 |
|
2,2 |
3,4 |
69,7 |
61,2 |
|
31 |
10,9 |
28 |
143 |
|
1,5 |
3,9 |
65,1 |
56,1 |
|
86 |
4,4 |
29 |
89 |
|
1,6 |
4,7 |
76,5 |
70,4 |
|
74 |
11,3 |
30 |
67 |
|
2,5 |
2,6 |
87,5 |
78,3 |
|
69 |
20,7 |
39
Пример решения задачи для варианта №0
Дано:
L=117 м; УГВ = 1,1 м; Н= 4,4 м;
Абс. отм. поверхн. = 65,2 м; Абс. отм. динам. уровня = 61,7 м;
Кф= 5,5 м/сут; R =20 м
Найти: Q; Т; Q/S
Рисунок 16 Схема для расчѐта притока воды к совершенной канаве
Условные обозначения:
а.о.у. – абсолютная отметка устья канавы, м; а.о.к.в. – абсолютная отметка кровли водоупора (подошвы водоносного слоя) м. H – мощность водоносного горизонта, м;
а.о.с.у. – абсолютная отметка статического уровня грунтовых вод, м; а.о.д.у. – абсолютная отметка динамического уровня грунтовых вод, м; S – понижение уровня подземных вод, м;
h – мощность слоя воды в канаве после откачки, м;
R – радиус депрессионной воронки (радиус влияния), м.
40