7873
.pdf
20
3. РАСЧЕТ ПРИТОКА ВОДЫ В КОТЛОВАНЫ И ТРАНШЕИ
По степени вскрытия водоносного слоя, котлованы могут быть совершенными, то есть доведенными дном до нижнего водоупора и принимающими воду только стенками, или же несовершенными, не доходящими до нижнего водоупора, в этом случае приток происходит через стенки и дно одновременно или только через дно.
Форма котлована может быть различная. Для относительно небольших котлованов и при однородных условиях питания и водопроницаемости пород действительный контур котлована заменяют приведенным.
3.1. Расчет притока воды к котлованам совершенного типа не
вытянутых в плане в безнапорных условиях.
Для упрощения расчета, котлованы, не вытянутые в плане (квадратной,
прямоугольной и иных форм, к ним приближающихся) приводятся к равновеликому кругу, радиус – r0 которого определяется по формулам:
а) при прямоугольной форме котлована в плане – по формуле Н.К.
Гиринского:
r |
l b |
, |
(8) |
|
|||
0 |
4 |
|
|
|
|
|
б) при неправильной в плане форме – по формуле:
r |
|
F |
|
, где |
(9) |
|
|||||
0 |
|
|
|
||
|
|
|
|||
l - длина котлована, м;
b – ширина котлована, м;
F – площадь реального котлована, м2.
Значения η находятся по табл. 7 в зависимости от отношения bl :
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
|
|
Значения η в зависимости от отношения |
|
b |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
b |
0 |
|
0,2 |
|
0,4 |
|
|
0,6 |
|
|
0,8 |
|
1,0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
η |
1,0 |
|
1,12 |
|
1,16 |
|
|
1,18 |
|
1,18 |
|
1,18 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
промежуточных |
значений |
|
b |
|
|
|
значение |
|
η |
определяется |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
l |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
интерполяцией. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Водоприток в котлован рассчитывается как для совершенного |
|||||||||||||||||||
грунтового колодца по формуле Дюпюи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Q 1,366 kф |
|
H 2 |
|
|
|
|
|
(10) |
||||||
|
|
|
|
|
|
lg |
|
R |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
или по упрощенной формуле:
Q 1,37 |
k |
ф |
H 2 |
|
, где |
(11) |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
R r |
|
||||
|
lg |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
r0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q – дебит совершенного котлована не вытянутого в плане, м3/сут; kф – коэффициент фильтрации, м/сут;
H – мощность водоносного горизонта до водопонижения, м; h – мощность водоносного горизонта после откачки, м;
R – радиус влияния котлована, м;
r0 – приведенный радиус котлована, м.
22
Рис. 4. Схема водопритока совершенному котловану при его работе в безнапорных условиях
Задание:
Определить приток воды в котлован. Котлован совершенного типа,
длиной l, м, шириной b, м пройден в породах с коэффициентом фильтрации kф, м/сут, имеет радиус влияния R, м. Рассчитать мощность водоносного горизонта и высоту столба воды при водопонижении, если известно значение уровня воды от поверхности, глубина залегания водоупора и на сколько понизился уровень после откачки: Форма котлована прямоугольная.
Таблица 8
№ варианта |
l, м |
b, м |
Глубина |
Расстояние |
Понижение |
R, м |
kф, |
|
|
котлована, |
до воды, м |
уровня после |
|
||
|
|
|
м/сут |
||||
|
|
м |
|
откачки, на м |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
9 |
6 |
5,0 |
1,0 |
3,0 |
39 |
8,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
10 |
5 |
3,0 |
2,0 |
0,5 |
5 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
8 |
6 |
4,0 |
1,5 |
1,9 |
25 |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
6 |
5 |
2,9 |
0,8 |
1,2 |
12 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
12 |
9 |
3,9 |
0,5 |
1,9 |
13 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
8 |
7 |
4,1 |
0,9 |
2,5 |
18 |
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
11 |
9 |
3,4 |
1,5 |
1,3 |
12 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
6 |
5 |
2,9 |
1,5 |
1,0 |
10 |
7,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
23
Продолжение таблицы 8
№ варианта |
l, м |
b, м |
Глубина |
Расстояние |
Понижение |
R, м |
kф, |
|
|
котлована, |
до воды, м |
уровня после |
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
м/сут |
|||
|
|
|
м |
|
откачки, на м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
10 |
9 |
3,5 |
1,2 |
1,4 |
8 |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
6 |
4 |
4,0 |
1,7 |
1,7 |
12 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
9 |
6 |
5,5 |
1,2 |
3,6 |
42 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
7 |
4 |
3,1 |
1,6 |
0,9 |
7 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
12 |
10 |
3,6 |
1,8 |
0,9 |
12 |
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
8 |
5 |
2,8 |
1,3 |
0,7 |
7 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
11 |
9 |
4,0 |
1,5 |
1,5 |
16 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
9 |
6 |
3,3 |
2,0 |
0,6 |
9 |
10,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
12 |
8 |
2,7 |
1,3 |
0,6 |
9 |
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
7 |
6 |
4,1 |
1,4 |
1,9 |
21 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
10 |
7 |
3,8 |
1,8 |
1,3 |
13 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
9 |
6 |
4,6 |
1,0 |
2,5 |
15 |
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
12 |
10 |
3,2 |
1,9 |
0,6 |
21 |
9,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
11 |
8 |
5,8 |
1,0 |
3,5 |
30 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
6 |
4 |
4,9 |
1,6 |
2,5 |
21 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
8 |
5 |
3,0 |
1,4 |
1,0 |
22 |
8,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
10 |
7 |
2,9 |
1,9 |
0,4 |
8 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2. Расчет притока воды к траншеям и узким котлованам
несовершенного типа в ненапорных условиях.
Приток воды к траншеям и узким котлованам несовершенного типа в безнапорном горизонте подземных вод может быть определен по формуле А.А. Замарина:
Q |
4 k |
ф |
l 2 |
, где |
(12) |
|
|
||||
|
|||||
lg R lg r |
|||||
|
|
|
0 |
|
|
Q – дебит несовершенной траншеи или котлована, м3/сут; kф – коэффициент фильтрации, м/сут;
l – длина траншеи или котлована, м;
24
R – радиус влияния котлована или траншеи, м, r0 – приведенный радиус котлована, м.
Рис. 5. Схема притока воды к траншеям и узким котлованам несовершенного типа в безнапорных условиях
Задание:
Определить приток воды в траншею. Траншея длиной l, м, шириной b,
м заложена в песках с коэффициентом фильтрации kф,, м/сут, имеет радиус влияния R, м и не доведена до водоупора.
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
l, м |
kф, м/сут |
R, м |
|
варианта |
b, м |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
50 |
8,5 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
110 |
0,5 |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
170 |
11,0 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2 |
125 |
5,5 |
46 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
2 |
77 |
1,2 |
33 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
2 |
100 |
2,6 |
27 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
2 |
230 |
3,5 |
69 |
|
|
|
|
|
|
25
|
|
|
Продолжение таблицы 9 |
||
|
|
|
|
|
|
№ |
|
l, м |
|
kф, м/сут |
R, м |
варианта |
b, м |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
8 |
2 |
100 |
|
7,0 |
36 |
|
|
|
|
|
|
9 |
2 |
80 |
|
0,7 |
23 |
|
|
|
|
|
|
10 |
2 |
130 |
|
3,0 |
40 |
|
|
|
|
|
|
11 |
2 |
60 |
|
6,5 |
18 |
|
|
|
|
|
|
12 |
2 |
120 |
|
1,5 |
37 |
|
|
|
|
|
|
13 |
2 |
250 |
|
6,0 |
70 |
|
|
|
|
|
|
14 |
2 |
180 |
|
2,0 |
55 |
|
|
|
|
|
|
15 |
2 |
110 |
|
5,0 |
35 |
|
|
|
|
|
|
16 |
2 |
68 |
|
10,0 |
30 |
|
|
|
|
|
|
17 |
2 |
80 |
|
1,6 |
22 |
|
|
|
|
|
|
18 |
2 |
150 |
|
7,5 |
46 |
|
|
|
|
|
|
19 |
2 |
220 |
|
4,5 |
62 |
|
|
|
|
|
|
20 |
2 |
235 |
|
1,3 |
67 |
|
|
|
|
|
|
21 |
2 |
70 |
|
9,0 |
36 |
|
|
|
|
|
|
22 |
2 |
90 |
|
2,5 |
28 |
|
|
|
|
|
|
23 |
2 |
140 |
|
4,0 |
52 |
|
|
|
|
|
|
24 |
2 |
83 |
|
8,0 |
38 |
|
|
|
|
|
|
25 |
2 |
200 |
|
1,0 |
54 |
|
|
|
|
|
|
3.3. Расчет притока воды к траншеям и узким котлованам
совершенного типа в напорных условиях.
Притока воды к траншеям и узким котлованам совершенного типа в
напорных условиях может быть определен по формуле:
Q 1,36 kф m |
2H m |
, где |
(13) |
|
|||
|
lg R lg r0 |
|
|
Q – дебит совершенной траншеи или котлована, м3/сут; kф – коэффициент фильтрации, м/сут;
m – мощность водоносного горизонта, м;
H - мощность водоносного горизонта (в скважине) до водопонижения, м;
26
R – радиус влияния котлована или траншеи, м,
r0 – приведенный радиус котлована или траншеи, м.
Рис. 6. Схема притока воды к совершенному котловану, работающему в напорных условиях
Задание:
Определить приток воды в траншею. Траншея длиной l, м, шириной b, м
заложена в породах с коэффициентом фильтрации kф, м/сут вскрыла напорный водоносный горизонт мощностью m, м, имеет радиус влияния R,
м и доведена до водоупора, мощность водоносного горизонта в скважине до
откачки H, м.
|
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
l, м |
kф, м/сут |
R, м |
|
|
|
варианта |
b, м |
m, м |
H, м |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
68 |
10,0 |
49 |
1,0 |
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
80 |
1,6 |
41 |
2,0 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
150 |
7,5 |
71 |
1,4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2 |
220 |
4,5 |
94 |
2,8 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
2 |
235 |
1,3 |
76 |
1,8 |
3,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27
6 |
2 |
70 |
9,0 |
63 |
2,1 |
2,9 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
2 |
90 |
2,5 |
36 |
1,0 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
2 |
140 |
4,0 |
46 |
2,2 |
2,9 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
2 |
83 |
8,0 |
52 |
1,6 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
2 |
200 |
1,0 |
62 |
1,2 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
2 |
50 |
8,5 |
51 |
1,7 |
2,7 |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
2 |
110 |
0,5 |
38 |
1,9 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
2 |
170 |
11,0 |
99 |
2,3 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
2 |
125 |
5,5 |
58 |
1,5 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
15 |
2 |
77 |
1,2 |
42 |
2,7 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
16 |
2 |
100 |
2,6 |
45 |
1,9 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
17 |
2 |
230 |
3,5 |
80 |
1,7 |
2,7 |
|
|
|
|
|
|
|
18 |
2 |
100 |
7,0 |
76 |
2,4 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
19 |
2 |
80 |
0,7 |
30 |
1,3 |
2,3 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
2 |
130 |
3,0 |
62 |
2,0 |
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
21 |
2 |
60 |
6,5 |
64 |
2,5 |
3,2 |
|
|
|
|
|
|
|
22 |
2 |
120 |
1,5 |
48 |
1,6 |
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
23 |
2 |
250 |
6,0 |
90 |
1,3 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
24 |
2 |
180 |
2,0 |
74 |
2,6 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
2 |
110 |
5,0 |
53 |
1,4 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
28
Список литература
1.ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация / Госстрой России. – М., 2011. 38с.
2.Ананьев, В.П. Инженерная геология/ В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. -
М., Высшая школа, 2007 г.
3.СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита от затопления и подтопления [Электронный ресурс] : утв. постановлением Госстроя СССР
19.09.1985 №154. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Законодательство.
4.СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96
[Электронный ресурс] : утв. приказом Федеральное агентство по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстрой России) 10.12.2012 №83/ГС. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Законодательство.
5.Гидрогеология СССР. Том XIII. Поволжье и Прикамье. М.: Недра,
1970.
6.Гришина, И.Н. Горные породы: учеб. пособие / И.Н. Гришина. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2005. – 82 с.
7.Гидрогеологические расчеты для охраны подземных вод: метод. указания к лабораторным работам по дисциплине «Инженерная геология и гидрогеология» / Горьковский инж.-строит. ун-т им. В.П. Чкалова; сост. Г.И. Домрачеев, И.Н. Гришина. – Горький, 1987. – 24
стр.
8.Справочное руководство гидрогеолога. – М.: Недра, 1967.
29
Зотов Дмитрий Игоревич Зотова Екатерина Николаевна
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ВОДОПРИТОКА К
ВОДОЗАБОРНЫМ СООРУЖЕНИЯМ, ТРАНШЕЯМ, КОТЛОВАНАМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работе) для обучающихся по дисциплине «Инженерная геология» по направлению подготовки
08.03.01Строительство, профиль Строительство автомобильных дорог, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.
http://www.nngasu.ru, srec@nngasu.ru