Плотность грунта, после осадки
Рп = |
(1 + » ) Pc/ (1 + * ) = (1 — я) Pc (1 + |
V). |
|
|
разница ра= р п—р' будет |
|
|
Ра = |
(Р с ^ + Р2)/ О + |
в) = (1 — п) (р0ОУ+ ft). |
|
|
Эта разница, |
умноженная на |
ускорение свободного паде |
ния g и осадку S в выбранной точке, представляет собой вели чину нагрузки грунта Р под действием пониженного уровня грунтовых вод, т. е.
P=PagS.
При водопонижении вместо давления принимают дополни тельную нагрузку
,AP = pagÀS.
В вышеприведенных формулах:
Р! — плотность грунта в насыщенном водой состоянии, г/см3;
Р2— плотность |
воды, г/см3; рз — плотность грунта в сухом со |
|||
стоянии, |
г/см3; |
е — коэффициент |
пористости; рс — плотность |
|
скелета |
грунта, |
г/см3; п — пористость; w — влажность. |
||
Возникающие |
дополнительные |
нагрузки вызывают осадки |
||
грунта, |
величина |
которых зависит |
от его прочности, характе |
|
ристик слоев грунта и их взаимного расположения. Эти осад ки могут быть определены расчетным путем. Необходимо от
метить, что |
осадки по радиусу депрессионной воронки непо |
|||
стоянны, |
а |
являются |
функцией понижения |
уровня грунтовой |
воды, т. |
е. |
функцией |
расстояния от центра |
.водопонижения и |
характеристик грунта в рассматриваемой точке. Неодинаковые осадки могут возникнуть также вблизи центра водопонижения
при .изменяющихся грунтовых |
условиях. |
Особенно это |
замет |
но при расположении вблизи |
центра |
водопонижения |
.ранее |
построенных сооружений.
Кроме изменения величин нагрузок на грунт происходит из менение плотности грунта. После окончания работ по водопонижению могут возникнуть новые деформации сооружений изза подъема грунта, причиной чего является концентрация связных грунтов в определенных местах, и изтза разгрузки слоев грунта, находившихся в сильно нагруженном состоянии.
Таким образом водопонижение особенно длительное во вре мени приводит к негативным явлениям, связанным с осадками земной поверхности, нарушению режима движения подземных вод и другим нежелательным последствиям. В силу этого к ра ботам по водопонижению, особенно в условиях плотной город ской застройки, надо подходить очень осторожно, с прогнозом возможных отрицательных последствий и переходить, где это
возможно, на другие альтернативные способы строительства подземных сооружений ,в обводненных грунтах.
2.8. РАСЧЕТ ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
При расчете водопонизительных установок определяют: по нижение уровня подземных врд в расчетных точках, в том чис ле и в водопонизительных устройствах в различные сроки строительства; общий приток воды ко всей водопонизительнрй системе и отдельным скважинам в различные периоды време ни; число и размещение водопонижающих скважин; остаточ ный приток воды к строительной площадке. В необходимых случаях расчетами определяют время достижения требуемого понижения уровня грунтовых вод.
Для расчета параметров водопонижения необходимо знать ряд исходных данных, характеризующих водоносные породы, в частности: коэффициент фильтраций k, коэффициент водоот дачи грунтов р, коэффициент пьезопроводности (или уровнепроводности) а.
При водопонижении в водоносных породах из нескольких пластов, имеющих различные коэффициенты фильтрации, для расчета принимают средневзвешенное расчетное значение
коэффициента фильтрации по формуле |
|
||
^ |
4- |
4~ • • • Ч~ knhn |
/2 j\ |
|
fti 4* |
4* • »• 4- ftn |
|
|
Формула |
(2.1) применима в случае, |
когда фильтрация про |
исходит параллельно пластам. Если поток фильтрации направ лен нормально к пластам, то применяют формулу
|
fti Ч~ ft24- — 4~ ftn |
( 2. 2) |
||
ftl/k] 4" ft2/^2'4" • • • + |
ftn/ftn |
|||
|
||||
где ki |
и hi — соответственно коэффициент фильтрации и мощ |
|||
ность |
первого пласта; |
k2 и h2, kn и hn — то же, второго и «-го |
||
пластов.
Значения коэффициентов водоотдачи грунтов р и пьезопро водности а определяют на основании опытных полевых работ. При их отсутствии ориентировочное значение р и а можно оп
ределить по табл. 2.1. |
установок необходимо |
При расчете водопонизительных |
|
знать радиус их влияния R, который может быть определен по |
|
формулам: |
|
для плоского безнапорного потока |
|
Я = УЗЯ&/р; |
(2.3) |
101
Грунты |
а, |
м2/сут |
it |
|
|
|
Глинистые грунты (суглинки) |
20— 800 |
0 ,0 5 |
— 0,1 |
|||
Пылеватые пески, супеси |
100— 1000 |
0 ,1 — |
0 |
,1 5 |
||
Мелкие пески |
( 0 ,2 5 - |
1 ,2 5 ) 104 |
0 ,1 5 — |
0 |
,2 |
|
Пески средней крупности и гравели |
|
|
|
|
|
|
стые |
(0 ,1 5 |
— 1) 10в |
0 ,2 — |
0 |
,3 |
|
Галечно-гравелистые отложения |
( 0 , 5 |
- 1 ) 10е |
0 ,2 — 0 |
,3 5 |
||
Скальные грунты |
(1 — 8) Ю7 |
|
— |
|
|
|
для плоского напорного потока |
|
|
|||||
Я = |
1,5 Vât\ |
|
|
|
|
(2.4) |
|
для радиального безнапорного потока |
|
|
|||||
R. = |
-J/ |
Л а + |
j (Я + 0 ,5 S) t ; |
|
|
(2.5) |
|
для радиального напорного потока |
|
|
|||||
Я = у ж + Ш |
, |
|
|
|
[(2.6) |
||
где |
Н — напор грунтовых |
вод, |
м; t — время откачки, |
которое |
|||
при |
расчете |
иглофильтровых установок |
принимают |
равным |
|||
5 сут; |
А — приведенный радиус |
водопонизительной |
установ |
||||
ки, м; |
5 — требуемое понижение уровня грунтовых вод на.рас |
||||||
стоянии х от центра контурной установки, м. |
|
||||||
Расчетные |
методы разработаны в основном для линейного |
||||||
и контурного |
(по кругу) |
расположения |
водопонизительных |
||||
устройств. В связи с этим при водопониженйи на участках, где водопонизительные устройства расположены по другой схеме, их рассчитывают по формулам, справедливым для кругового расположения водопонижающих скважин. При этомучасток, на котором должна быть запроектирована водопонизительная установка, приводится к кругу радиусом А, т. е. фактический
участок |
площадью.F и периметром Р заменяется равновеликим |
кругом. |
Для этого используют следующие формулы пересчета: |
для |
участка, имеющего форму вытянутого прямоугольника, |
Л = 0 ,2 5 л (1 + В ) |
(2.7) |
при £ /В > 1 0 Л —0,251; для водопони'зительной установки, расположенной по кон
туру, близкому к- кругу,
А = У Ш \ |
(2 . 8) |
для установки в форме неправильного в плане многоуголь ника
A = у''/у;3 . . . г„ |
|
|
|
|
|
|
|
(2.9) |
В формулах |
(2.7) — (2.9) г\ — коэффициент, |
зависящий от |
||||||
отношения В/L, значения которого даны ниже. |
|
|
|
|
||||
ВЦ |
. 0 ,0 5 |
0,1 |
0 ,2 |
0 , 3 |
0 ,4 |
|
0,5 . |
^ 0 , 6 |
Т1 |
1,05 |
1,08 |
1,12 |
1,44 |
1,16 |
1,174 |
1,18 |
|
L и В — соответственно длина |
и ширина |
|
прямоугольни |
|||||
ка, м; п — число |
вершин |
многоугольника; ги |
|
..., гп — соот |
||||
ветственно расстояния от вершины многоугольника до центра его тяжести, м.
Расчет иглофильтровых установок сводится к определению требуемого числа насосных агрегатов, расстояния между игло фильтрами и глубины их погружения для достижения заданно го снижения уровня грунтовых вод. Для определения этих па раметров необходимо решить совместно два уравнения, одно из которых характеризует условия движения воды в самой иг
лофильтровой системе, |
другое |
выражает условия |
фильтрации |
||||||||
воды в грунте. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Первое уравнение: |
|
|
|
|
|
|
|||||
Sc= ffH- h DC,+ i |
|
+1,34 • 10-W |
„ • |
|
|
(2.10) |
|||||
Второе уравнение: |
|
|
|
|
|
|
|||||
для линейной водопонизительной системы |
|
|
|||||||||
So |
Я —5 |
R+ 2аФт' |
|
|
|
|
|
(2. 11) |
|||
|
R -x |
|
|
|
|
|
|
||||
для контурной водопонизительной системы |
|
|
|||||||||
So |
t f - S ( l |
+ |
2я Фт' |
\ |
|
|
|
(2 . 12) |
|||
rty/t„ In R/A ) » |
|
|
|
||||||||
где |
5 С—'высота |
от |
водоупора |
до |
сниженного уровня' |
воды у |
|||||
расчетного |
|
(среднего |
в |
пределах наиболее длинной ветви сек |
|||||||
ции) |
иглофильтра, |
м; |
Я н — высота |
расположения |
оси |
насоса |
|||||
над водоупором, |
м; |
Лвс— расчетная |
вакуумметрическая |
высота |
|||||||
всасывания . насоса |
(для |
установок |
ЛИУ принимается |
не бо |
|||||||
лее 6 м) ; | — величина, зависящая от срока службы иглофильт-
ровой.установки |
на рассматриваемом |
объекте (колеблется в |
|
пределах 0,3—0,5 |
м-1); QH— «одопритоК к |
одной установке, |
|
м3/сут; ko — коэффициент фильтрации |
грунта |
в прйфильтро- |
|
вой зоне или песчано-гравийной обсыпке (для гравийно-песча ной обсыпки ko принимается в пределах 15—25 м/сут); па—
ЮЗ