5.4. Строительные выработки траншея

Рис. 7. Схема водопритока к несовершенной траншее

5.5. Исходные данные для расчетов траншея

Тип выемки – несовершенный (дно траншей не доходит до водоупорного слоя). Характер потока вокруг выемки – плоский (200 / 1,5 = 133,(3) > 10)

Pl=DL+ h_k=44,6+0,4=45 метров

h_k=0,4 метров – минимальная высота капиллярного поднятия исходя из фильтрационной характеристики для пылеватого песка

Мощность слоя грунтовых вод в водоносном слое до водопонижения:

H = WL – BL = 46,2 – 44,0 = 2,2 м

Величина водопонижения

S =WL-PL = 46,2 – 45+0,4= 1,2 м

Значение h, средняя высота потока, для несовершенной траншеи определяют по формуле:

Коэффициент фильтрации:

k = 3 м/сут.

Возьмем радиус влияния водопонижения R = 40 м – исходя из фильтрационной характеристики для пылеватого песка

Приведенный радиус r траншее:

Радиус депрессии:

r_𝑑 = R + r = 40 + 0,75 = 40,75 м

Для расчета двустороннего притока воды при водопонижении в совершенную траншею необходима заданная длина L=200

Расчетная формула для Ф, функции понижения от действия водопонизительной системы, для несовершенной траншее имеет вид:

Приток воды в траншею:

6. Прогноз процессов, связанных с понижением уровня грунтовых вод

6.1. Механическая суффозия в откосах котлована

Предварительную оценку опасности возникновения суффозии дают по величине степени неоднородности C_u , определяемую по суммарной кривой гранулометрического состава. Однако явление суффозии возникает только при действии движущейся подземной воды. При водопонижении такой поток возникает в сторону котлована. Возможность развития суффозии можно определить по графику В. С. Истоминой

Помимо степени неоднородности Cu график включает величину i, гидравлический градиент при водопонижении, определяется выражением:

где S – Глубина водопонижения м; R = (rd - r) – Путь фильтрации; 0,33 – Коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану

=5,25 степень неоднородности грунта

Рис.8. График для оценки развития суффозии (по В.С. Истоминой): I – область разрушающих градиентов фильтрационного потока, II – область безопасных градиентов фильтрационного потока.

Точка, соответствующая значениям i и C_U, попадает в область безопасных (неразрушающих) градиентов

Вывод: Возможность развития суффозионного выноса вблизи котлована, не наблюдается, Гидравлический градиент при водопонижении находится в области безопасных градиентов

6.2. Оседание поверхности земли.

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта.При понижении уровня подземных вод более чем на 2 м, необходимо производить расчет ожидаемых осадок земной поверхности в зоне развития депрессионной воронки

Рис. 9. Схема оседания поверхности земли при водопонижении: А – зона аэрации до водопонижения, В – зона полного водопонижения, С – зона «осушенного» грунта после водопонижения.

Проверка возможности расчета

Расчет Sгр осадки территории для котлована справедлива при условии R/ Hв ≥ 3:

где R – радиус влияния, а Hв – мощность водоносного слоя.

Расчет Sгр осадки территории для траншеи справедлива при условии R/ Hв ≥ 3:

где R – радиус влияния, а Hв – мощность водоносного слоя.

Вывод: Все попадает в условия неравенства

Предварительный расчет Sгр осадки территории котлована производится по формуле:

где Δy= y – y_sb,

S – величина водопонижения

y – удельный вес грунта слоя, в пределах которого произошло снижение уровня подземных вод, Н/м³ :

y = g ∗ p=9,8*1,74=17,05 кН/м³

p = 1,74 г/см³ – плотность грунта слоя (ИГЭ);

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения;

y_S – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³ :

y_𝑆 = g ∗ p_𝑆 = 9.8*2,65 = 25,97 кН/м³

P_S = 2,65 г/см3– плотность твердых частиц грунта слоя (ИГЭ);

Удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод, Н/м³

у_𝑠𝑏 = (у_𝑆 − у_𝑊) ∗ (1 − 𝑛) = (25,97 − 9,8) ∗ (1 − 0,41) = 9,54 Н/м³

у_S – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³ :

у_W = 9,8 кН/м3 – удельный вес воды;

n = 0,41 – пористость, д.ед.;

Нахождение Δy

Δy= y – y_sb= 17,05 − 9,54 = 7,51

Модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки E, для мелкого песка в пределах от 18-33 МПа, будет взят 20 МПА= 20000 кПа

:

Предварительный расчет Sгр осадки территории траншеи производится по формуле:

где Δy= y – y_sb,

S – величина водопонижения

y – удельный вес грунта слоя, в пределах которого произошло снижение уровня подземных вод, Н/м³ :

y = g ∗ p=9,8*1,8=17,64 кН/м³

p = 1,8 г/см³ – плотность грунта слоя (ИГЭ);

g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения;

y_S – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³ :

y_𝑆 = g ∗ p_𝑆 = 9.8*2,66 = 26,07 кН/м³

P_S = 2,66 г/см3– плотность твердых частиц грунта слоя (ИГЭ);

Удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод, Н/м³

у_𝑠𝑏 = (у_𝑆 − у_𝑊) ∗ (1 − 𝑛) = (26,07 − 9,8) ∗ (1 − 0,38) = 10,09 Н/м³

у_S – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³ :

у_W = 9,8 кН/м3 – удельный вес воды;

n = 0,38 – пористость, д.ед.;

Нахождение Δy

Δy= y – y_sb= 17,64 − 10,09 = 7,55

Модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки E, для пылеватого песка в пределах от 11-23 МПа, будет взят 20 МПА= 20000 кПа

:

Вывод: осадка котлована составила , осадка траншеи , что является меньше, чем 2 метра .