3. Гидрогеологические расчёты притоков воды при водопонижении

3.1. Расчет притока воды к совершенным выработкам (котлован)

(схема водопритока представлена на рис. 1 в приложении 3)

Исходные данные:

Скважина № 53

Глубина котлована h_к= 3,5 м

Размеры колована 30 х 30 м

Тип выемки – совершенный (дно котлована врезается в водоупор)

Характер потока вокруг выемки – радиальный

Глубина залегания грунтовых вод d= 1,1 м

H₁– мощность водоносного горизонта (H₁=S= 2,1м)

Коэффициент фильтрации k= 20 м/сут

R– радиус влияния водопонижения, м

R_нач=м

R_табл= 75 м

r₀– приведенный радиус «большого колодца», м

м

- радиус влияния «большого колодца», м

м

м

Расчет притока воды:

3.2. Расчёт притока воды к несовершенным выработкам (траншея)

(схема водопритока представлена на рис. 2 в приложении 3)

Исходные данные:

Скважина № 54

Глубина траншеи h_тр= 2,5 м

Длина траншеи l= 100 м

Тип выемки – несовершенный (дно траншеи не доходит до водоупора)

Характер потока вокруг выемки – плоский

Глубина залегания грунтовых вод d= 0,8 м

h = 1,5 м

Водопонижение S= 1, 0 м

h_wk- высота столба воды в траншее до водопонижения, м

h_wk= 1,7 м

H₀₁– мощность водоносного горизонта до водопонижения, м

H₀₁= 1,3· h_wk = 1,3 · 1,7 = 2,21 м

H₀₂– мощность водоносного горизонта после водопонижения, м

H₀₂=H₀₁–S= 2,21 – 1 = 1,21 м

Коэффициент фильтрации k= 20 м/сут

R– радиус влияния водопонижения, м

R_табл= 75 м

R_нач=м

Расчет притока воды:

4. Прогноз последствий водопонижения

4.1. Прогноз суффозионного выноса

Степень неоднородности грунта (песок средней крупности неоднородный, суффозионно устойчивый)

Величина гидравлического градиента iпри водопонижении

в котловане

,

в траншее

где S– разность напоров (отметок) водоносного лоя,м;

R=l– путь фильтрации, равный радиусу влияния, м (максимальное значение);

0,33 – коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающей к котловану.

Точка с координатами (4,5; 0,085) попадает в область I– область разрушающих градиентов фильтрационного потока.

Точка с координатами (4,5; 0,04) попадает в область II– область безопасных градиентов.

Таким образом, суффозионный вынос вблизи траншеи не предвидится, но наблюдается вблизи котлована.

Последствиями суффозионного выноса могут быть обрушение стенок котлована, проседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев – за счет выноса тонких фракций грунта и его рзуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, пазух колодцев и дренажной сети – за счет вымывания тонкких фракций (заиления), что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выходу из строя дренажной системы и т.д.

4.2. Фильтрационный выпор в дне выемки

При водопонижении величина градиента i= 0,085 < 1, котлован совершенный, значит фильтрационного выпора не будет.

4.3. Прогноз оседания земной поверхности

при снижении уровня грунтовых вод

(для котлована)

Понижение уровня грунтовых вод вызывает увеличение давления грунта от собственного веса. Величина связанной с этим осадки зависит от глубины водопонижения и сжимаемости грунта (песок средней крупности).

Предварительный расчет осадки территории можно произвести по формуле

,

где кН/м³

= 16,5 кН/м³– удельный вес грунта,

- удельный вес грунта в условиях взвешивания, кН/м³

кН/м³

= 26,5 кН/м³– удельный вес твердых частиц грунта,

= 10 кН/м³– удельный вес воды,

n= 0,4 д.ед. – пористость

= 2,1 м – величина водопонижения,

Е = 30 000 кПа – модуль общей деформации грунта в зоне депрессионной воронки.

Тогда:

Осадки грунта практически нет.