Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

127 страниц

665.00 ₽

Купить РД 34.21.143 — официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В документе приводится методика фильтрационных расчетов во все периоды водопонижения в строительных котлованах гидротехнических сооружений (период первоначальной откачки, поддержания проектных уровней грунтовых вод в межень и в паводок).

  Скачать PDF

Дополнения:

Оглавление

Предисловие

Глава 1. Общие вопросы фильтрационных расчетов водопонижения

§ 1. Расчетные случаи водопонижения в строительных котлованах гидротехнических сооружений и задачи фильтрационных расчетов водопонижения

§ 2. Типизация строительных котлованов гидротехнических сооружений в зависимости от гидрогеологических условий

§ 3. Учет фильтрационной неоднородности водоносного пласта и несовершенства его границ

§ 4. Учет несовершенства скважин водопонизительной установки

§ 5. Порядок фильтрационных расчетов водопонизительных установок

Глава II. Фильтрационные расчеты водопонижения в условиях установившегося режима фильтрации

А. Расчет для типовых условий

§ 6. Определение общего притока к водопонизительным установкам

§ 7. Расчет взаимодействующих скважин

Б. Расчет водопонизительных установок в сложных условиях питания

§ 8. Оценка притока к водопонизительной установке

§ 9. Методика расчета систем скважин

§ 10. Расчет водопонижения в условиях линейных в плане потоков

§ 11. Расчет водопонижения в двухслойной среде

Глава III. Фильтрационный расчет водопонижения в условиях неустановившегося режима фильтрации для случая первоначальной откачки

А. Расчет водопонизительных установок в типовых условиях

§ 12. Оценка общего и дополнительного притоков к водопонизительным установкам

§ 13. Детальный расчет взаимодействующих скважин

Б. Расчет водопонизительных установок в сложных условиях

§ 14. Общие положения методики расчета водопонизительных установок в сложных условиях питания

§ 15. Расчет водопонизительных установок для котлованов, разрабатываемых насухо

§ 16. Расчет водопонизительных установок несовершенных котлованов, разрабатываемых способом гидромеханизации

§ 17. Определение времени разгрузки напорных горизонтов

Глава IV. Фильтрационный расчет водопонижения в условиях неустановившегося режима фильтрации для случая поддержания проектных уровней в паводок

§ 18. Общие положения

§ 19. Расчет водопонизительных установок в типовых условиях

§ 20. Расчет водопонизительных установок в сложных условиях

Приложение 1. Метод эквивалентных фильтрационных сопротивлений

Приложение 2. Методика построения сеток движения фильтрационного потока при водопонижении

Приложение 3. Уравнения неустановившейся фильтрации

Литература

Показать даты введения Admin

ГЛАВЭНЕРГОПРОЕКТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ФИЛЬТРАЦИОННЫМ РАСЧЕТАМ ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

ГОСЭНЕРГОИЗДАТ

ГЛАВ ЭНЕРГОПРОЕКТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ФИЛЬТРАЦИОННЫМ РАСЧЕТАМ ВОДОПОНИЗИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО

ЛЕНИНГРАД

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ

1961


Расчет для случая поддержания проектных уровней грунтовых вод в межень выполняется для условий установившегося режима фильтрации. Дебит каждой скважины принимается соответствующим оптимальной производительности насоса выбранной марки. При этом условии в указанный период, который является наиболее длительным периодом водопониже-ния, к. п.д. водопонизительной установки проектируется близким к оптимальному настолько, насколько это позволяют характеристики используемого насосного оборудования.

Отметим, что часто не представляется возможным подобрать такой насос, оптимальный напор которого соответствует напору, требуемому в процессе водопонижения. Обычно этот напор менее оптимального. Поэтому, принимая дебит скважины соответствующим оптимальной производительности насоса, не всегда можно обеспечить оптимальные условия эксплуатации водопонизительной установки. Вместе с тем в ходе дальнейших расчетов в таких случаях необходимо учитывать, что имеется возможность увеличить дебит скважины, так как производительность насоса может быть увеличена до предельной. Скважины, необходимые для водопонижения в период поддержания проектных уровней грунтовых вод в межень, являются основными скважинами установки, и для них в первую очередь должен быть решен вопрос рациональной расстановки.

Расчет для случая поддержания проектных уровней грунтовых вод в паводок следует выполнять для условий неустановившегося режима фильтрации, так как горизонты воды в реке в этот период изменяются во времени. Кроме того, для несовершенных котлованов (§ 2) следует иметь в виду, что в паводок норма осушения может быть принята несколько меньшей, чем в межень. В межень проектные уровни грунтовых вод обычно принимаются на 2—3 м ниже отметки дна котлована, в паводок норму осушения можно снизить до 0,5—1 м.

С учетом этих обстоятельств и определяется общий дебит водопонизительной установки (Qn) в рассматриваемый период и превышение его над общим дебитом установки (QM) для основного расчетного случая. Разность общих дебитов AQn = Qn Qопределяет дополнительную мощность водопонизительной установки для случая поддержания проектных уровней в паводок. Дополнительная мордность может быть реализована двумя путями: за счет имеющейся возможности увеличения расходов насосов основных скважин до предельной производительности, а если этого недостаточно, то и за счет ввода дополнительных скважин.

Местоположение дополнительных скважин определяется уже в системе основных скважин водопонизительной установки, расставленных наивыгоднейшим образом для периода поддержания проектных уровней в межень. Дебит основных и дополнитель-

11

ных скважин в паводок принимается соответствующим предельной производительности насоса.

Расчет для случая первоначальной откачки выполняется для условий неустановившегося режима фильтрации. В конце этого периода понижение уровней в определенных точках на территории котлована должно быть равно понижению при установившемся режиме фильтрации для случая поддержания проектных уровней в межень.

Время, в течение которого должна быть осуществлена первоначальная откачка, задается из условий производства работ на основании общего календарного плана строительства. Если котлован разрабатывается насухо, то осушение грунта опережает его разработку. В этом случае, а также при разгрузке напорного горизонта дебит водопонизительной установки в период первоначальной откачки определяется только исходя из условия завершения первоначальной откачки в заданный срок. Если же котлован разрабатывается способом гидромеханизации, то водо-понижение сочетается с открытым водоотливом из котлована. В этом случае дебит водопонизительной установки в период первоначальной откачки определяется исходя из условия завершения осушения грунта в заданный срок и обеспечения устойчивости откосов котлована при заданной скорости понижения в нем поверхностных вод.

Дополнительная мощность водопонизительной установки, необходимая для проведения первоначальной откачки, определяется величиной превышения общего дебита водопонизигельной установки в период первоначальной откачки (Q0) над общим дебитом ее в период поддержания проектных уровней грунтовых вод при меженнем горизонте (QM), т. е. определяется величиной AQ0 = = Qo — Qm- Эта дополнительная мощность реализуется так же, как и в паводок. Сравнивается дополнительное количество водопонизительных средств, необходимых в паводок и в период первоначальной откачки, и окончательно выбирается наибольшее из них.

§ 2. Типизация строительных котлованов гидротехнических сооружений в зависимости от гидрогеологических условий

Типизация котлованов в зависимости от гидрогеологических условий может быть проведена по двум основным направлениям: по гидрогеологическому строению разреза котлована и по гидрогеологическим условиям в плане.

а. Типизация по гидрогеологическому строению разреза

котлована

Схема 1. Совершенные котлованы в однородных грунтах. Совершенными называют котлованы, дно которых представляет собой водоупор по отношению к грунтам, в

12

которых разрабатывается котлован, причем последние принимаются относительно однородными1 (рис. 1).

Водопонизительная установка в данном случае обычно состоит из системы водопонизительных скважин, оконтуривающих котлован.

Характерно, что в совершенных котлованах система скважин не может перехватить весь фильтрационный поток, поступающий к котловану, и часть его неизбежно прорывается к откосам. Для дополнительного перехвата потока вблизи откосов иногда устанавливают еще и легкие иглофильтровые установки. Однако и

Скбажины

эти установки могут не перехватить всего фильтрационного потока, и часть его выйдет на откосы котлована, вызывая оплывание в пределах участка высачивания. Для защиты от оплывания в пределах участка высачивания рекомендуется укладывать фильтрующую пригрузку. Грунтовая вода, высачивающаяся на откосы, должна быть откачана из котлована с помощью открытого водоотлива.

Таким образом, для совершенного котлована неизбежно сочетание открытого и глубинного водоотлива. Вопрос о том, каково должно быть соотношение открытого и глубинного водоотлива, должен решаться на основании технико-экономических расчетов.

Схема 2. Несовершенные котлованы в однородном грунте. Несовершенными называют котлованы, дно которых не доходит до водоупора (рис. 2).

Для этого типа котлованов водопонижение, как и в предыдущем случае, обычно осуществляется с помощью систем скважин, оконтуривающих котлован.

В больших котлованах, размеры которых определяются сотнями метров, в дополнение к контурной установке иногда устраиваются ряды скважин внутри котлована*, целью которых является ускорение водопонижения в период первоначальной откачки. 1

Однако наличие этих рядов сильно усложняет условия производства работ по выемке котлована и потому к их устройству следует прибегать только в исключительных случаях.

Скважииь/

Рис. 2.


Схема 3. Котлованы, прорезаемые малопроницаемыми прослоями. Довольно часто встречаются условия, когда откосы котлована, располагаемого, в основном, в песчаных

грунтах, прорезаются сравнительно малопроницаемым прослоем, представленным глинистыми или иловатыми грунтами (рис. 3).

Скважины

) ?? / j >s s / s '    '    s

Рис. 3.

В этом случае фильтрационный поток, поступающий к котловану, делится на два потока — верхнего и нижнего горизонтов, причем между обоими потоками, как правило, сохраняется гидравлическая связь через малопроницаемый прослой. Условия в верхнем горизонте оказываются близкими к условиям совершенного котлована (рис. 1), а условия в нижнем горизонте оказываются близкими к условиям несовершенного котлована (рис. 2). В соответствии с этим водопо-нижение в верхнем горизонте обычно осуществляется с помощью комбинации легких иглофильтровых установок с фильтрующей пригрузкой, уложенной в пределах высачивания на откосы котлована, а водопонижение в нижнем слое — с помощью системы водопонизительных скважин, располагаемых по контуру котлована.

Некоторую специфику в водопонижение здесь вносит необходимость осушения малопроницаемого прослоя, грунты которого обычно в водонасыщенном состоянии обладают малой прочностью, а в воздушно-сухом состоянии держат достаточно крутые откосы.

В связи с этим следует считать целесообразным, чтобы до проходки малопроницаемого прослоя водопонижение в нижнем слое достигло снижения уровня фильтрационного потока вблизи откоса котлована за пределы малопроницаемого прослоя.

Схема 4. Водопонижение в двухслойной среде (рис. 4). В данном случае водопонижение должно быть осуществлено в верхнем слабопронидаемом слое небольшой мощности, подстилаемым значительно более водообильным напорным горизонтом. К такого рода схеме приводятся случаи, когда водопонижение должно осуществляться в суглинистом или супесчаном

покровном слое, под которым располагается водоносный песчаный горизонт, а также когда песчаный слой, в котором происходит водопонижение, подстилается гравелистым горизонтом или водообильным слоем скальных грунтов.

В этих случаях водопонижение обычно устраивается как с помощью водопонизительных скважин, устанавливаемых в напорном горизонте, так и с помощью легких иглофильтровых установок, устанавливаемых в верхнем сравнительно слабопронидаемом слое.

Схема 5. Водопонижение в напорных горизонтах (рис. 5). При расположении напорных водоносных горизонтов вблизи дна котлована может возникнуть опасность взвешивания дна котлована за счет воздействия избыточного гидродинамического давления в напорном горизонте. В этом случае приходится идти на устройство водопонизительных скважин в напорном горизонте для разгрузки его от избыточного давления. В соответствии со своим назначением такие скважины обычно называются разгрузочными.

15

Схемы расположения разгрузочных скважин принимаются такими же, как и для водопонизительных скважин, т. е. как правило, по контуру котлованов. При малой водопроводимости напорных горизонтов в процессе проходки котлованов иногда приходится усиливать контурные схемы рядами скважин внутри котлована. Однако такое решение может применяться лишь как крайнее, так как оно значительно усложняет производство работ в котловане.

Скважины безнапорного горизонта

. Разгрузочные Скважины

Напорный: * • горизонт'-

У/V VAVy/.V//1)

Рис. 5.

При проектировании системы разгрузочных скважин следует прежде всего обратить внимание на то, чтобы эта система обеспечивала разгрузку горизонта в течение приемлемого времени, которое определяется упругими свойствами грунтов (см. § 16 и приложение 3). Анализ работы крупных водопонизительных установок показывает, что даже для песчаных горизонтов время разгрузки может быть существенным.

Большое значение в этих условиях может иметь перетекание из нижележащих и особенно из вышележащих горизонтов, которое может резко изменять характер питания напорного горизонта при работе водопонижения.

Откачка из разгрузочных скважин обычно ведется с помощью артезианских насосов. Однако при малой водообильности горизонта насосы используются нерационально, и здесь может быть целесообразным применение самоизливающихся скважин с изли-вом воды в котлован.

б. Типизация по гидрогеологическим условиям в плане2

В зависимости от условий на внешних боковых границах водоносного пласта, в котором размещается котлован, и геометрической формы этих границ можно выделить следующие расчетные схемы.

Схема 1. Котлован в неограниченном пласте. Пласт можно рассматривать, как неограниченный, если влияние водопонизительной установки практически не достигает каких-либо границ пласта. Такого рода условия встречаются сравнительно редко, например, при разработке небольших котлованов, располагаемых вдали от рек или каких-либо других водоемов.

В таких случаях питание водопонизительных установок может осуществляться за счет неустановившейся фильтрации, перетекания из соседних горизонтов и инфильтрации.

Схема 2. Котлован в полуограниченном пласте. Полуограниченным называется пласт, ограниченный с одной стороны некоторым контуром питания, который вблизи котлована может быть принят прямолинейным. Довольно часто к такой схеме

Берег реки

Рис. 6.

Условная линейная

у граница питания


приводятся мелкие и средние котлованы (водопонизительные установки), располагаемые на берегу реки и получающие от реки основное питание (рис. 6). В связи с этим такие котлованы иногда называют береговыми.

Усложненным вариантом полуограниченного пласта является схема пласта в углу между двумя контурами питания, которая возникает, когда котлован располагается в зоне слияния двух рек.

2

Близкой к ней является схема пласта в углу, ограниченного прямолинейным контуром питания (рекой) и непроницаемой границей (рис. 7). Такая схема может встретиться, например, в тех случаях, когда вблизи котлована река пересекает сброс, замыкающий водоносный горизонт.

17

Схема 3. Котлован в круговом пласте, ограниченном контуром питания. В тех случаях, когда контуры питания располагаются с разных сторон от котлована, а размеры пласта значительно больше размеров котлована, реальный контур питания, как правило, может быть заменен круговым.

Схема 4. Котлован в полосовом пласте. В тех случаях, когда водоносный пласт, в котором размещается котлован, ограничен в плане примерно параллельными границами, этот пласт можно рассматривать как полосовой.

Применительно к задачам водопонижения полосовой пласт встречается в двух основных вариантах, определяемых условиями на границах.

Первый вариант (рис. 8), когда обе границы пласта являются контурами питания (или стока), встречается, например, при рас

положении котлована в междуречьи или в пределах пойменной террасы, примыкающей к значительно более проницаемому коренному берегу (в последнем случае в качестве областей питания принимаются река и граница коренного берега).

Второй вариант, когда одна из границ является непроницаемой, а вторая представляет собой контур питания, характерен для котлована, располагаемого в пойме, примыкающей к слабопроницаемой надпойменной террасе (рис. 9).

Схема 5. Котлован в пласте сложной формы. Водопонизительные установки крупных котлованов, располагаемые вблизи контуров питания (особенно это характерно для крупных котлованов в гидроэнергетическом строительстве), находятся обычно в довольно сложных условиях питания, кото-

18

рые без большого ущерба для точности расчета не могут быть сведены к описанным выше сравнительно простым схемам.

В этих случаях приходится разделять всю область фильтрации на отдельные участки3, в каждом из которых может быть принята простая схема питания.

§ 3. Учет фильтрационной неоднородности водоносного пласта и несовершенства его границ

Как правило, водопонижение приходится осуществлять в неоднородных, часто слоистого сложения водоносных пластах. Кроме того, боковые граничные поверхности водоносного пласта, образуемые ложем водотоков или водоемов, питающих пласт, обычно являются несовершенными, т. е. не доходят до водо-упора.

В большинстве случаев можно применять приближенные приемы учета неоднородности водоносного пласта и несовершенства его границ, приводя пространственный поток к плоскому в плане, т. е. рассматривать так называемые плановые задачи [Л. 1, 2].

К однородной среде могут быть приведены грунты с близкими фильтрационными характеристиками, причем, как правило, такое приведение можно осуществлять для грунтов одинакового литологического состава.

Следует заметить, что возможность приведения грунтов к среде с одной проницаемостью определяется в зависимости от расположения и конструкции водопонизительной установки. В частности, вблизи водопонизительных скважин, особенно если они являются несовершенными, определение фильтрационных характеристик грунтов должно производиться гораздо тщательнее, чем в областях, удаленных от скважин.

При горизонтально-слоистом сложении фильтрующего слоя можно привести его к однородному, если соотношение коэффициента фильтрации отдельных слоев невелико. По Н. К. Гирин-скому [Л. 13] отношение минимального коэффициента фильтрации к максимальному не должно быть в этом случае меньше

2Q. Отметим, что в тех случаях, когда перетекание между слоями не имеет существенного значения, это отношение может быть принято гораздо меньшим.

Приведение к однородной среде потока, состоящего из п слоев с различными коэффициентами фильтрации (рис. 10), удобнее всего производить, вводя осредненный коэффициент фильтрации k, определяемый по формуле [Л. 16].

и _ ф- КТ, ф- — knTn 7,1+Га+.... + Гл

19

Расчеты с приведением потока к плановому можно применять и не только в тех случаях, когда грунты приводятся к однородной по вертикали среде. Для неоднородного потока можно применять также приближенную методику расчета, согласно которой задача решается сначала как плановая, в предположении того, что поток по вертикали однороден. После получения решения для плановой задачи вырезаются ленты тока на ряде типовых участков и для них производится расчет с учетом неодно-

Рис. Ю.

родности грунтов по вертикали, с приведением к плоскому в разрезе.

В условиях планово-плоской задачи расход фильтрационного потока <3Л в пределах одной ленты тока выражается общей зависимостью

Qn ^ср-^сршср ^ср I    ОД)

где &ср, Тср, соср и /ср — средние величины коэффициента фильтрации, мощности, площади поперечного сечения и уклона потока.

Величина проводимости пласта kcpTcp в безнапорном потоке зависит от глубины потока. Однако в связи с фильтрационной неоднородностью грунта эта зависимость чаще всего бывает выражена недостаточно определенно, причем колебания проводимости при изменении глубины потока в большинстве реальных условий вообще лежат в пределах практической точности ее определения. Поэтому целесообразно расчетные зависимости привести для случая постоянной проводимости. В такой предпосылке расчетные зависимости для безнапорного потока будут иметь идентичный вид с зависимостями для напорного потока, что позволяет значительно унифицировать эти зависимости, записав их относительно понижений уровня грунтовых вод S.

В тех длучаях, когда безнапорный поток может быть принят однородным, изменение мощности потока в связи с изменением глубины можно учесть, вводя в расчет вместо действительного

Методические указания по фильтрационным расчетам водопонизительных установок

Ответственный редактор Б. Н. Ржонсницкий Технический редактор Л. С. Абрамсон

М-37818. 5-VIII 1961 г. Печ. л. 7,75 -f 3 вкл. Зак. 94. Цена 30 коп. Тир. 1500.

Типография Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники имени Б, Е. Веденеева. Ленинград, К-64, Гжатская ул., 21.

понижения уровня грунтовых вод расчетное понижение $, определяемое как


о V-/Z2

^    2    Т

& I


(1,3)


где А0 и h — начальная и пониженная глубина потока до водо-упора в точке, для которой производится расчет;

S0 — h0— h — действительное понижение уровня грунтовых вод.

Выбор расчетной мощности Т в данном случае не имеет значения, так как эта величина во всех зависимостях сокращается.


/ • .*«*• ' о ' .    ‘    °    *    *    а    '    • *    .    .

':'о:° к, '

№»is

Г


*777777777"


Рис. 11.


Таким образом, в однородном безнапорном потоке для определения расходов вместо действительного понижения 50 следует вводить расчетное, вычисляемое по формуле (1,3).

При этом уровни потока определяются путем нахождения расчетной величины S, зная которую нетрудно найти действительное понижение 50 по формуле


S0 = Л о —V /г02—2S7",    (1,4)


которая прямо следует из уравнения (1,3).

Такого рода методика пересчета распространяется и на случай горизонтально-слоистого потока (рис. И), который, пользуясь предложениями Н. К. Гирипского [Л. 13], можно привести к однородному, вводя расчетную глубину слоистого потока, определяемую по формуле


// 2 = 2 "СЛ - ^


k


k


(1,5)


где    А— выбранный расчетный коэффициент фильтрации;

zx, zi9... , zn— расстояния от водоупора до центра тяжести соответствующего слоя (остальные обозначения видны из рис. 11).


21


Настоящие «Методические указания по фильтрационным расчетам водопонизительных установок» составлены в Фильтрационной лаборатории имени акад. Н. Н. Павловского Всесоюзного научно-исследовательского института имени Б. Е. Веденеева мл. научн. сотр., канд. техн. наук Л. Н. Павловской и во Всесоюзном научно-исследовательском институте ВОДГЕО ст. научн. согр., канд. техн. наук В. М. Шестаковым.

Утверждены 8 июня 1960 г. заместителем начальника Главэнергопроекта МСЭС для использования в проектных организациях и на строительствах Министерства.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Строительство гидротехнических сооружений (бетонных плотин, зданий ГЭС, судоходных шлюзов и др.) в руслах и поймах рек, как правило, связано с необходимостью понижения уровня грунтовых вод в пределах строительной площадки. Водопониже-ние в котлованах гидротехнических сооружений является важным элементом строительства, от рациональной организации которого во многом зависит успешное выполнение плана. Практика последних лет показывает, что затраты на водопонижение в строительных котлованах гидроузлов составляют значительную долю от общей суммы затрат на весь гидроузел и снижение стоимости работ по водопонижению является важной задачей. Опыт проведения водопонижений в строительных котлованах гидроузлов показывает, что уменьшение стоимости этих работ может быть частично достигнуто усовершенствованием методов проектирования водопонижения и исключением не всегда оправданных запасов, принимаемых в проектах. Следует отметить, что до настоящего времени отсутствуют обобщающие руководства по проектированию водопонижения в строительных котлованах и фильтрационным расчетам водопонизительных установок. Поэтому составление методических указаний по фильтрационным расчетам водопонизительных установок является весьма важной научно-технической задачей.

В настоящих „Методических указаниях" приводится методика фильтрационных расчетов во все периоды водопонижения в строительных котлованах гидротехнических сооружений (период первоначальной откачки, поддержания проектных уровней грунтовых вод в межень и в паводок). При их составлении были максимально использованы результаты специальных научно-исследовательских работ, выполненных во ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева и ВНИИ ВОДГЕО, а также в других научно-исследовательских и проектных организациях СССР. В „Методических указаниях" был учтен опыт водопонижения при строительстве крупнейших гидроузлов СССР (Куйбышевского, Сталинградского, Каховского, Цимлянского и др.). И хотя в них имелось в виду водопонижение с помощью глубинных скважин-колодцев, оборудованных глубинными насосами и эжекторными иглофильтрами.

5

многие положения настоящей работы применимы и в случае во-допонижения с помощью легких иглофильтровых установок.

Предлагаемые „Методические указания*4 составлены применительно к водопонижению при строительстве гидротехнических сооружений. Вместе с тем следует подчеркнуть, что изложенная ниже методика может быть также использована для фильтрационного расчета водопонижения при разработке месторождений полезных ископаемых. Особенно близки к рассматриваемым задачам условия открытой разработки месторождений полезных ископаемых, получающие все более широкое распространение и требующие значительных понижений уровня грунтовых вод.

Методические указания могут быть использованы также при фильтрационном расчете водопонижения и дренажа в промышленном строительстве.

Отдельные параграфы работы написаны различными авторами, а именно: § 2, 3, 6—11, 17, 20 (б) и приложения 2, 3 написаны ст. научн. сотр. ВНИИ ВОДГЕО, канд. техн. наук В. М. Шестаковым; § 1, 4, 12,    16,    18, 19, 20 (а) и приложение 1 —

мл. научн. сотр., канд. техн. наук ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева Л. Н. Павловской, § 5 обоими авторами совместно. В целом же работа по составлению „Методических указаний" проходила в тесном контакте между авторами.

Принятые основные условные обозначения

Л0 — начальная глубина потока; h — пониженная глубина потока; hK — глубина потока на контуре питания; hc — глубина потока в скважине;

5    — понижение уровня;

Sc — понижение уровня в скважине;

5К — понижение уровня под дном котлована или на границе пласта;

5Д. м — допустимое понижение в межень;

5Д. п — допустимое понижение в паводок;

Т — мощность пласта;

v0 — скорость повышения (понижения) уровня на границе; q — удельный дебит линии скважин;

Qc —дебит скважины;

<3л — дебит линии равного притока или ленты тока;

QM — общий дебит установки в межень;

Qn — общий дебит установки в паводок;

Q0 — общий дебит установки в первоначальную откачку; Qc.onT — дебит скважины, соответствующий оптимальной производительности насоса;

Qc.np — дебит скважины, соответствующий предельной производительности насоса;

/с, fc.t — функция понижения от действия одной скважины при установившемся и неустановившемся режимах;

/, /, — функция понижения от действия одной линии равного притока при установившемся и неустановившемся режимах; t — время;

tK — общее время проведения первоначальной откачки;

Фк — внутреннее фильтрационное сопротивление контура системы скважин;

6    —коэффициент фильтрации;

jt — коэффициент водоотдачи (насыщения);

Р — параметр Буссинеска (коэффициент уровнепроводности); а — коэффициент пьезопроводности; о — шаг скважин; dc~— диаметр скважины;

7

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ

ВОДОПОНИЖЕНИЯ

§ 1. Расчетные случаи водопонижения в строительных котлованах гидротехнических сооружений и задачи фильтрационных расчетов водопонижения

Для гидротехнических сооружений характерна близость водотока. Поэтому колебание уровней воды в реке оказывает существенное влияние на режим фильтрации грунтовых вод при водопонижении в строительных котлованах гидротехнических сооружений.

Различают:

меженний режим реки, при котором уровни воды в ней практически не изменяются во времени;

паводковый режим реки, при котором горизонты воды в ней изменяются во времени, сначала нарастая над меженним горизонтом, а затем падая до него.

В процессе водопонижения в строительных котлованах гидротехнических сооружений можно выделить следующие периоды:

период первоначальной откачки;

период поддержания проектных уровней грунтовых вод.

В период первоначальной откачки система глубинного водоотлива эксплуатируется с целью снижения первоначальных естественных уровней грунтовых вод до проектных отметок. Если котлован разрабатывается насухо, то для проведения первоначальной откачки, как правило, эксплуатируется только система глубинного водоотлива, под защитой которого и выполняется выемка грунта. Если же котлован разрабатывается способом гидромеханизации, то водопонижение начинается после разработки котлована и сочетается с открытым водоотливом из него.

В условиях безнапорной фильтрации в период первоначальной откачки происходит осушение грунта выше проектных уровней свободной поверхности. Поэтому период первоначальной откачки называется в этом случае также периодом осушения грунта.

9

В условиях напорной фильтрации в период первоначальной откачки происходит снижение первоначальных напоров до проектных отметок, но грунт при этом не осушается. В этом случае период первоначальной откачки называют также периодом разгрузки напорного горизонта.

Первоначальная откачка может осуществляться как при ме-женнем, так и при паводковом горизонтах воды в реке. Однако проведение первоначальной откачки в паводок неэкономично и поэтому календарный план производства работ целесообразно составлять таким образом, чтобы первоначальная откачка проводилась в межень.

Период поддержания проектных уровней грунтовых вод наступает после периода первоначальной откачки. При длительных сроках возведения сооружения поддержание проектных уровней грунтовых вод может приходиться и на межень, и на паводок.

Режим фильтрации может практически считаться установившимся только при поддержании проектных уровней грунтовых вод в межень. При поддержании проектных уровней грунтовых вод в паводок и при первоначальной откачке имеет место не-установившийся режим фильтрации.

Таким образом, целесообразно выделить следующие расчетные случаи водопонижения:

1)    случай поддержания проектных уровней грунтовых вод в межень;

2)    случай поддержания проектных уровней грунтовых вод в паводок;

3)    случай первоначальной откачки в межень.

В качестве основного расчетного случая рационально принимать первый случай, соответствующий наиболее длительному периоду водопонижения. Остальные расчетные случаи являются поверочными.

Задачами фильтрационных расчетов водопонижения являются:

а)    определение общего дебита водопонизительной установки, а для контурных систем скважин и среднего удельного дебита по контуру водопонизительной установки при заданных сниженных уровнях грунтовых вод на дренируемой территории;

б)    определение общего количества скважин водопонизительной установки при заданном дебите одной скважины, соответ-ствующемпроизводительности выбранного насосного оборудования;

в)    рациональное размещение скважин по контуру водопонизительной установки в плане;

г)    определение общей глубины скважины;

д)    проверка понижения уровня грунтовых вод в самих скважинах, находящихся в наиболее неблагоприятных условиях.

Указанные задачи рекомендуется решать в два приема, используя сначала упрощенные, а затем более точные методы фильтрационных расчетов водопонижения (см. § 5).

1

К этому же типу следует отнести котлованы в песчаных грунтах, когда верхняя часть откоса сложена покровными суглинками или супесями сравнительно небольшой мощности.

13

2

При составлении настоящего раздела использована типизация гидрогеологических условий для целей расчета эксплуатационных запасов подземных вод, составленная Ф. М. Бочевером [Л. 9].

16

3

См. гл. II, § 19; гл. III, § 14.

2*