Практикум омск Сибади 2020 задача 1
 Скачать 347.95 Kb.
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 3Коэффициент фильтрации Кф – это скорость фильтрации воды при гидравлическом градиенте, равном единице. Он характеризует водопроницаемость грунтов, т.е. их способность пропускать гравитационную воду через поры (в дисперсных грунтах) и трещины (в скальных грунтах). Чем больше размер пор или чем крупнее трещины, тем выше водопроницаемость пород. По степени водопроницаемости грунты подразделяют [3]: на водонепроницаемые при Кф<0,005 м/сут, слабоводопроницаемые при Кф 0,005–0,03 м/сут, водопроницаемые при Кф 0,03–3 м/сут, сильноводопроницаемые при Кф 3–30 м/сут, очень сильноводопроницаемые при Кф > 30 м/сут. Коэффициент фильтрации используется для определения притока воды к строительным котлованам, дренажным сооружениям и т.п. Он входит также в расчётные выражения, по которым вычисляют осадки инженерных сооружений во времени. Существуют различные методы определения коэффициента фильтрации – расчётные, лабораторные и полевые. Наиболее точные значения коэффициента фильтрации получают с помощью полевых методов, позволяющих определить коэффициент фильтрации в условиях строительных площадок. Это обеспечивает более достоверные результаты, так как не нарушаются структурно-текстурные особенности грунтов и их природное залегание. Для определения коэффициента фильтрации полевыми методами из центральной скважины откачивают воду при определённом понижении в ней уровня воды S и замеряют количество откачиваемой воды Q в единицу времени. Наблюдательные скважины служат для того, чтобы установить характер изменения уровня воды на прилегающем участке (рис. 3). Центральная скважина вскрывает водоносный пласт на полную мощность, т.е. она пробурена до водоупора. Такая скважина называется совершенной. Наблюдательные скважины могут быть несовершенными, т.е. вскрывающими только часть водоносного пласта. При наличии двух наблюдательных скважин коэффициент фильтрации рассчитывают по формулам Дюпюи для участков: «центральная скважина – наблюдательная скважина №1», «центральная скважина – наблюдательная скважина №2», «наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2». Для участка «центральная скважина – наблюдательная скважина №1»: Кф1=0,73Q | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мощность водоносного пласта Н, м | Дебит скважины Q, м3/сут | Понижение уровня воды в скважинах, м | Расстояние наблюдательных скважин от центральной, м | |||
| центральной S | наблюдатель-ных | |||||
| №1, S1 | №2, S2 | №1, Х1 | №2, Х2 | |||
| 8 | 96 | 3,5 | 1,6 | 0,8 | 5 | 20 |
Вычерчиваем расчётную схему к задаче 3 (см. рис. 3).
Рассчитываем коэффициент фильтрации для участков:
«Центральная скважина – наблюдательная скважина №1» по формуле (12):
Кф1=0,73Q
=0,73∙96
==70,08
=
=4,73 м/сут.«Центральная скважина – наблюдательная скважина №2» по формуле (13):
Кф2=0,73Q
=0,73∙96
==70,08
=
=4,43 м/сут. «Наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2» по формуле (14):
Кф3=0,73Q
= 0,73∙96
==
=
=3,87м/сут. Среднее значение коэффициента фильтрации вычисляем по формуле (15):
Кфср=(Кф1+Кф2+Кф3)/3= (4,73+4,43+3,87)/3 = 4,34 м/сут.
Рис. 3. Расчётная схема для определения коэффициента
фильтрации водоносных песков:
ЦС – центральная скважина; 1 – наблюдательная скважина №1; 2 – наблюдательная скважина №2; 3 – уровень воды до откачки; 4 – депрессионная кривая; 5 – водоупор
Масштаб вертикальный
Масштаб горизонтальный
Вывод: согласно ГОСТ 25100 при Кф=4,34 м/сут. - песок сильноводопроницаемый.
ЗАДАЧА 4
Определить приток воды с двух сторон к совершенной дренажной канаве. Воды безнапорные. Варианты заданий приведены в табл. 11.
Таблица 11
Варианты заданий к задаче 4
| № вариан-та | Абсолютные отметки, м | Глубина залегания уровня грунтовых вод Z, м | Длина дренажной канавы L, м | Коэффициент фильтрации водовмещающей породы Кф, м/сут | ||
| поверх- ности земли | динами- ческого уровня при откачке | водо- упора | ||||
| 0 | 89,7 | 86,0 | 83,4 | 1,60 | 40 | 89,7 |
| 1 | 120,4 | 117,2 | 112,2 | 1,30 | 30 | 120,4 |
| 2 | 95,5 | 91,6 | 88,6 | 1,50 | 55 | 95,5 |
| 3 | 116,3 | 112,2 | 108,1 | 2,00 | 80 | 116,3 |
| 4 | 76,6 | 72,1 | 69,2 | 1,40 | 70 | 17 |
| 5 | 83,9 | 80,2 | 76,0 | 1,70 | 90 | 14 |
| 6 | 119,2 | 115,6 | 110,4 | 1,80 | 60 | 22 |
| 7 | 98,8 | 94,6 | 90,3 | 2,00 | 45 | 21 |
| 8 | 81,1 | 77,2 | 70,9 | 2,10 | 100 | 11 |
| 9 | 94,0 | 91,2 | 86,5 | 1,20 | 50 | 29 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 4
Приток воды к дренажной канаве с двух сторон Q определяют по формуле
Q=KфL
, (16) где Кф – коэффициент фильтрации водовмещающей породы, м/сут; L – длина дренажной канавы, м; Н – мощность водоносного пласта, м; h – высота воды в канаве во время откачки, м; R – радиус депрессии, м.
Мощность водоносного пласта Н определяют как разность между абсолютной отметкой статического уровня воды и абсолютной отметкой водоупора.
Абсолютную отметку статического уровня воды вычисляют как разность абсолютной отметки поверхности земли и глубины залегания уровня грунтовой воды Z.
Радиус депрессии R вычисляют по формуле И.П. Кусакина
R= 2∙S
, (17)где S – понижение уровня воды в канаве, равное разности между абсо-лютными отметками статического и динамического уровней воды.
Высоту воды в канаве во время откачки h вычисляют по формуле
h=H – S. (18)
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 4
Определить приток воды к совершенной дренажной канаве с двух сторон. Воды безнапорные. Исходные данные в табл. 12.
Таблица 12
Исходные данные к примеру решения задачи 4
| Абсолютные отметки, м | Глубина залегания уровня грунтовых вод Z, м | Длина дренажной канавы L, м | Коэффициент фильтрации водовмещающей породы Кф, м/сут | ||
| поверхности земли | динамического уровня при откачке | водо-упора | |||
| 90,5 | 87,0 | 85,5 | 1,50 | 50 | 16 |
Вычисляем абсолютную отметку статического уровня воды:
90,5–1,5=89,0 м.
Определяем мощность водоносного пласта:
Н=89,0–85,5=3,5 м.
Вычисляем понижение уровня воды в канаве:
S=89,0–87,0=2 м.
Определяем h=3,5–2,0=1,5 м.
Вычисляем радиус депрессии по формуле (16):
R=2∙S
=2∙2
=30 м.Вычерчиваем расчётную схему (рис. 4).
Приток воды к дренажной канаве определяем по формуле (16):
Q=KфL
=16∙50
=266,6 м3/сут.
Масштаб вертикальный
Масштаб горизонтальный
Рис.4. Расчетная схема для определения притока воды к совершенной дренажной канаве
Примечание: на схему выносим все размеры по заданию и расчётные значения.
ЗАДАЧА 5
Построить карту гидроизогипс сечением через 1 м. Показать направление движения грунтовых вод. Определить гидравлический уклон i между двумя точками. Скважины расположены по сетке 50x50 м.
Исходные данные приведены в табл. 13.
Таблица 13
Варианты заданий к задаче 5
| Номер варианта | Номер скважины | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 0 | 120,2 5,2 | 114,7 4,6 | 108,5 3,5 | 121,3 5,1 | 115,6 5,6 | 109,1 4,8 | 104,6 4,5 | 123,2 5,1 | 116,3 6,2 |
| 1 | 90,5 5,4 | 94,8 4,2 | 99,1 3,2 | 94,0 4,0 | 98,4 3,3 | 100,1 2,2 | 96,8 3,7 | 99,7 4,7 | 104,3 4,2 |
| 2 | 114,2 2,1 | 107,3 2,3 | 102,6 2,5 | 112,0 1,8 | 105,1 2,0 | 100,1 2,0 | 110,3 1,7 | 105,7 1,9 | 102,3 2,2 |
| 3 | 88,1 8,2 | 92,0 4,1 | 97,3 3,2 | 91,9 4,2 | 96,3 3,3 | 98,2 3,0 | 99,1 1,8 | 97,0 2,0 | 99,1 2,1 |
| 4 | 90,1 5,3 | 94,0 4,0 | 99,0 3,0 | 93,7 3,8 | 98,1 3,1 | 100,6 2,4 | 97,0 3,8 | 99,7 4,4 | 104,6 4,3 |
| 5 | 115,0 2,7 | 106,9 2,5 | 102,5 2,6 | 112,1 1,9 | 104,9 1,9 | 100,3 2,0 | 110,7 1,8 | 106,0 1,7 | 102,4 2,3 |
| 6 | 114,6 4,5 | 108,5 3,5 | 103,4 3,3 | 115,6 5,3 | 109,7 5,6 | 104,6 5,7 | 121,2 6,01 | 116,3 6,2 | 103,2 3,4 |
| 7 | 88,0 7,8 | 91,9 3,8 | 97,4 3,3 | 92,0 4,1 | 96,7 3,5 | 98,0 2,9 | 99,3 1,9 | 97,3 2,0 | 99,6 2,4 |
| 8 | 87,9 7,8 | 91,1 4,4 | 97,2 3,2 | 93,9 3,8 | 95,9 3,7 | 98,1 3,1 | 99,3 1,9 | 97,3 2,2 | 99,4 2,3 |
| 9 | 90,3 5,2 | 94,9 4,3 | 99,3 3,3 | 95,0 5,0 | 98,5 3,4 | 99,9 1,9 | 96,7 3,9 | 99,8 4,8 | 104,2 4,1 |
Примечание. Абсолютные отметки устьев скважин (числитель) и глубин залегания уровней грунтовых вод (знаменатель).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 5
Гидроизогипсами называют линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками уровня грунтовых вод. Они отражают рельеф зеркала грунтовых вод.
Карту гидроизогипс строят по результатам единовременных замеров уровней грунтовых вод в скважинах, расположенных, как правило, по сетке (рис. 5). Абсолютные отметки уровня грунтовых вод в каждой скважине определяют по разности между абсолютной отметкой поверхности земли (устье скважины) и глубиной залегания грунтовой воды от поверхности земли.
Задание для построения карты гидроизогипс включает данные по девяти скважинам, расположенным по квадратной сетке. Сетку вычерчивают в масштабе 1:1000, указывая в углах квадратов скважины кружками диаметром 2–3 мм. В первом ряду сетки располагают скважины 1, 2, 3, во втором – 4, 5, 6, в третьем – 7, 8, 9.
6
Номер скважины Отметка устья скважины, м
Отметка уровня
Глубина до воды, мгрунтовой воды, м
Рис. 5. План расположения скважин
Слева от скважины показывают её номер – в числителе, а в знаменателе – абсолютную отметку уровня грунтовой воды. Справа от скважины в числителе записывают абсолютную отметку устья скважины, в знаменателе – глубину залегания уровня грунтовой воды в этой скважине (см. рис. 5). Затем путем интерполяции между абсолютными отметками уровня грунтовых вод находят точки с абсолютными отметками, равными целому числу. Интерполяцию выполняют для всех сторон четырех квадратов, составляющих сетку скважин, и четырех диагоналей (по одной диагонали в каждом квадрате). Для каждой пары диагоналей в одном квадрате для интерполяции выбирают ту диагональ, в пределах которой изменение уровня значительнее.
Интерполяцию можно выполнять арифметическим методом либо с помощью палетки (рис. 6).
Рис. 6. Палетка для интерполяции (а) и схема интерполяции (б)
Арифметический метод интерполяции заключается в том, что для интерполируемого отрезка составляют пропорцию: расстоянию между скважинами (т.е. длине отрезка) соответствует данное превышение (т.е. разность уровней). Определяют, какому расстоянию в пределах данного отрезка соответствует единичное (0,1, 0,5 или 1 м) изменение уровня и отсекают на данном отрезке требуемые целые значения отметок.
Интерполяцию с помощью палетки выполняют следующим образом. Вычерчивают на кальке палетку, представляющую собой систему параллельных линий, проведённых на равном расстоянии друг от друга (5 мм). Количество линий принимают в зависимости от отметок уровня грунтовых вод. Возле каждой линии указывают отметку уровня воды (в целых числах) – от минимальной отметки до максимальной (рис. 6, а). Точки, отметки уровней которых подлежат интерполяции, соединяют вспомогательной прямой линией (после окончания интерполяции линия может быть стерта). Палетку накладывают на одну из точек таким образом, чтобы отметка на палетке и отметка точки совпадали. Эту точку фиксируют путем прокола булавкой. Затем палетку поворачивают вокруг булавки до тех пор, пока отметка второй точки не совпадет с отметкой на палетке. На пересечении отрезка, соединяющего точки с масштабной сеткой палетки, находят искомые точки (рис. 6, б).
Точки с одинаковыми отметками уровня грунтовых вод соединяют плавными линиями (гидроизогипсами). Цифры, соответствующие некоторым отметкам уровня грунтовых вод (не менее 4–7 на всю карту), проставляют в разрывах гидроизогипс.
Направление движения грунтовых вод показывают короткими стрелками, располагаемыми перпендикулярно к гидроизогипсам и направленными в сторону понижения отметок уровня грунтовых вод (рис. 7).
Гидравлический уклон i определяют между любыми двумя точками (либо между двумя скважинами) как частное от деления превышения уровня воды в этих точках на расстояние между ними.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 5
Построить карту гидроизогипс сечением через 1 м. Показать направление движения грунтовых вод. Определить гидравлический уклон iмежду любыми двумя точками. Исходные данные приведены в табл. 14.
Таблица 14