З а д а н и е 4. Расчет водопонижающих скважин
Требуется выполнить.
В данном задании требуется рассчитать установку совершенных водопонижающих скважин, расположенных по прямоугольному контуру с размерами B×Lдля понижения уровня воды на величинуSи определить максимальную глубину котлована при известных диаметре водопонизительных скважинd, мощности водоносного горизонтаH, коэффициенте фильтрации водоносного горизонтаk. Исходные данные для расчета −«Бланк задания», табл. 4.
Выполнение задания ведут в приведенной ниже последовательности.
Суммарный расход кольцевого вертикального дренажа
,
м3/сут, (21)
где Q0– дебит каждого колодца кольцевой группы;
n– число колодцев в кольцевом дренаже.
В условиях безнапорных вод дебит каждого колодца совершенного типа при расположении их по периметру кругового контура (рис. 8) может быть определен по формуле В.Н. Щелкачева:
,
м3/сут, (22)
где S– понижение уровня воды в колодцах, м;
H− мощность безнапорного водоносного горизонта, м;
R0– радиус депрессии при работе дренажа, м;
r0– радиус круга или равновеликого круга, к которому приводится реальный контур;
r– радиус колодцев.
Рис. 8. Схема расположения скважин при круговом контуре питания:
а − по окружности; б − по прямоугольному контуру.
Дебит каждой из артезианских скважин в тех же условиях
,
м3/сут, (23)
где m − мощность напорного водоносного горизонта, м.
Данные расчеты справедливы при отношении
длины к ширине контура
.
Установка удлиненной формы при отношении
длины к ширине контура
рассматривается как двухлинейный ряд.
Величина приведенного радиуса r0 подсчитывается:
1) при неправильной форме котлована в
плане и отношении
по формуле
,
м, (24)
а при отношении
– по формуле
,
м; (25)
2) при прямоугольной форме котлована и
– по формуле Н.К. Гиринского:
,
м, (26)
где F – площадь котлована, м2;
– коэффициент, значение которого находится в зависимости от отношения B/L по табл. 1 приложения 4;
Р – периметр котлована, м;
L– длина котлована, м;
В – ширина котлована, м.
При откачках из котлованов и водопонижающих установок с приведенным радиусом r0до 40÷50 м радиус влиянияR0 определяется по формуле
,
м, (27)
где R− радиус влияния одиночной скважины, м.
Величина радиуса влияния скважины для грунтовых безнапорных вод ориентировочно может быть определена по формуле (5).
Для напорных вод может быть использована формула Зихарда:
,
м. (28)
Водопропускная способность скважины
,
м3/сут. (29)
Для проектируемых водопонизительных
скважин должно выполняться условие
.
Если условие не выполняется, то количество
проектируемых водопонизительных скважин
(n) необходимо увеличить.
Высота пониженного уровня подземных вод в центре участка может быть приближенно определена по формуле «большого колодца»:
для безнапорных вод (рис. 9)
,
м; (30)
Рис.
9. Расчетная схема дренажа вертикального
типа из совершенных
колодцев при его работе в безнапорных водах.
для напорных вод (рис. 10)
,
м, (31)
где H− высота непониженного столба воды над горизонтальной подошвой пласта на участке скважин.
Рис.
10. Расчетная схема дренажа вертикального
типа из совершенных
колодцев при его работе в напорных водах.
Более точно эта величина определяется по формуле Форхгеймера:
для безнапорных вод
,
м, (32)
где x1, х2, ..., хn– расстояния от соответствующих колодцев до центра участка.
для напорных вод
,
м. (33)
Максимально возможная глубина котлована (из условия обеспечения сухого дна)
,
м, (34)
где hв − глубина статического уровня воды, м;
hкап − высота капиллярной каймы, м.
Высота капиллярной каймы для: крупнозернистого песка − 0,05 м; среднезернистого песка − 0,15…0,35 м; мелкозернистого песка − 0,35…1,0 м; супеси − 1,0…1,5 м.
Пример. Рассчитать установку совершенных водопонижающих скважин и определить максимальную глубину котлована для следующих исходных данных: длина контура L=100 м; ширина контура B=50 м; понижение уровня воды S= м; диаметр водопонизительных скважин d=0,2 м; мощность водоносного горизонта H=10 м; глубина статического уровня hст=2 м; водоносный горизонт − мелкий песок; коэффициент фильтрации водоносного горизонта k=2 м/сут.
Решение.
Задаемся
количеством водопонизительных скважин
n=6.
Скважины располагаем на одинаковом
расстоянии друг от друга,
50
м.
Радиус влияния одиночной скважины
,
м.
Величина приведенного радиуса при
прямоугольной форме котлована при
,
м.
Радиус депрессии при работе дренажа
,
м.
В условиях безнапорных вод дебит каждой скважины
,
м3/сут.
Водопропускная способность скважины
,
м3/сут.
Так как условие
выполняется, то количество проектируемых
водопонизительных скважин достаточно.
Суммарный расход кольцевого вертикального дренажа
,
м3/сут.
Высота пониженного уровня подземных вод в центре участка
,
м.
Максимально возможная глубина котлована
,
м.