Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

56 страниц

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

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 приводятся результаты научных исследований по обоснованию расчетных гидрогеологических схем защитного дренажа территорий, подтопленных подземными водами. Даются рекомендации по выбору оптимальной глубины расчетной мощности дренируемого водоносного пласта и оценке его плановой фильтрационной неоднородности. Приведена сводка основных гидрогеологических параметров, применяемых при фильтрационных расчетах защитного дренажа, а также методов их полевого определения, в частности экспресс-методов. Для работников проектно-изыскательских и изыскательских организаций различных ведомств.

Оглавление

Предисловие

1. Задачи инженерно-гидрогеологического обоснования дренажа подтопленных территорий

2. Гидрогеологические характеристики, применяемые при расчете защитного дренажа

3. Основные методы опытно-фильтрационного опробования грунтов

4. Экспресс-методы определения гидрогеологических параметров

   Экспресс-откачки

   Экспресс-наливы

   Метод тяжелой жидкости

   Метод направленных фильтров

5. Определение фильтрационного питания пласта по данным режимных наблюдений

6. Оценка гидрогеологических параметров по эксплуатационным характеристикам действующих дренажей

7. Обоснование размеров (по глубине) расчетной области фильтрации подземных вод к дренажным сооружениям

8. Оценка необходимости учета плановой фильтрационной неоднородности области дренирования

Приложение 1. Опытно-фильтрационное опробование слабопроницаемых грунтов на застроенных территориях с применением метода направленных фильтров

   Область применения и сущность метода

   Описание технических средств

   Методика и технология проведения опытно-фильтрационных работ

   Расчет величины коэффициента фильтрации для различных схем расположения фильтра

   Опытно-промышленное внедрение метода

Приложение 2. Полевая оценка некоторых методов опытно-фильтрационного опробования слабопроницаемых грунтов

Литература

Показать даты введения Admin

Страница 1

Рекомендации

по выбору

гидрогеологических

параметров

для обоснования

способа

дренирования

подтопленных

городских

территории

Страница 2

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР

Рекомендации

по выбору

гидрогеологических

параметров

для обоснования

способа

дрениро в ания

подтопленных

городских

территорий

Москва Стройиздат 1986

Страница 3

УДК 556.Э

Рекомендовано к изданию решением секции инженерной защиты территорий и вычислительных методов в изысканиях Научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР.

Рекомендации по выбору гидрогеологических параметров для обоснования способа дренирования подтопленных городских территорий /ПНИИИС Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1986. - 56 с.

Приводятся результаты научных исследований по обоснованию расчетных гидрогеологических схем защитного дренажа территорий. подтопленных подземными водами. Даются рекомендации по выбору оптимальной глубины расчетной мощности дренируемого водоносного пласта и оценке его плановой фильтрационной неоднородности.

Приведена сводка основных гидрогеологических параметров, применяемых при фильтрационных расчетах защитного дренажа, а также методов их полевого определения, в частности экспресс-методов.

Для работников проектно-изыскательских и изыскательских организаций различных ведомств.

Табл. 10 ил. 14.

Замечания и предложения по их содержанию следует направлять по адресу: 105058, Москва, Окружной проезд, 18, ПНИИИС Госстроя СССР.

1 вы п.-33-85

3202000000 - 476 Р------------Инстру    кт.-нормат.,

047 (01) - 86

©Стройиздат, 1986

Страница 4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Подтопление застроенных территорий подземными водами связано с фильтрацией из водоемов и водотоков, утечками из водонесущих коммуникаций, переформированием рельефа и другими факторами. Только выборочное обследование, проведенное Госстроем РСФСР, показало, что подтоплением затронуты многие территории Российской Федерации.

В связи с этим важное значение приобретает устройство дренажных сооружений, которые входят в систему инженерной защиты застроенных территорий. Псрсхватные, линейные, кольцевые, систематические и другие дренажи служат эффективным средством борьбы с подтоплением территорий подземными водами.

Инженерно-гидрогеологическое обоснование защитных дренажных мероприятий при комплексном проектировании инженерной подготовки территории городов выполняется проведением гидрогеологических фильтрационных расчетов, включающих оценку водопонизительного и водоотводного действия дренажа.

Проектирование дренажных мероприятий предусматривает составление расчетных инженерно-гидрогеологических схем и проведение расчетов дренажа, основанных на использовании гидрогеологических параметров, отражающих естественные и измененные инженерно-геологические и гидрогеологические условия. Определение границ расчетной области фильтрации, особенно по глубине геологического разреза, является важной задачей, которая возникает обычно при проектировании дренажей. Решение этих вопросов в значительной степени определяет состав и объем необходимых инженерно-геологических изысканий, в частности буровых и опытно-фильтрационных работ. Поэтому априорное определение оптимальных размеров области исследования под тот или иной дренаж служит задаче оптимизации инженерных изысканий.

Такое же значение имеет оценка плановой фильтрационной неоднородности дренируемого пласта, необходимость учета которой следует определять заранее, до проведения всего комплекса опытно-фильтрационных работ, что также может сыграть большую роль в оптимизации инженерно-геологических изысканий.

Указанные вопросы, с которыми обычно приходится сталкиваться при составлении расчетных гидрогеологических схем, рассмотрены в данных Рекомендациях, где приведена методика оценки оптимальной глубины изысканий и плановой фильтрационной неоднородности дренируемого пласта.

Основная часть Рекомендаций посвящена выбору методов определения расчетных гидрогеологических характеристик, необходимых для обоснования защитных дренажей подтопленных территорий, где дана краткая классификация как самих характеристик, так и методов их полевого определения. При этом подчеркивается важность болЬе широкого применения экспресс-методов.

Особое значение придано возможности использования эксплуатационных характеристик действующих дренажей, по которым могут быть определены гидрогеологические параметры. Освещаются также некоторые новые методы полевого определения гидрогеологических параметров, такие как метод налива “тяжелой жидкости” и метод направленных фильтров.

Рекомендации иллюстрируются конкретными примерами расчета и применения тех или иных методов опытно-фильтрационных работ. Даются результаты проведения ПНИИИСом разными методами определения сопоставительных расчетных параметров.

Рекомендации разработаны в ПНИИИСе Госстроя СССР ст. науч. сотр., канд. техн. наук Г.А. Разумовым, ст. инженерами В.В. Бондаренко, И.Г. Казаковой при участии канд. геол.-минерал, наук В.В. Периовского.

3

Страница 5

1. ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ОБОСНОВАЛ ИЯ ДРЕНАЖА ПОДТОПЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

1.1.    При составлении проектов инженерной защиты подтопленных территорий на всех стадиях проектирования (схема, проект, рабочие чертежи) необходимо проведение инженерно-геологических и гидрогеологических исследований для решения следующих основных вопросов:

а)    установление причин потенциально возможного или уже имеющего места подтопления городских территорий с проведением (если это нужно) прогноза подъема уровней подземных вод, с выделением естественных и искусственных источников, активных и пассивных факторов подтопления;

б)    определение характера и режима проявления различных источников подтопления, в том числе линейных, площадных, точечных (локальных), действующих непрерывно, периодически и эпизодически;

в)    оценка техногенных условий подтопления застроенных городских территорий в сочетании с естественными геоморфологическими, инженерно-геологическими, гидрогеологическими и другими условиями;

г)    выбор метода инженерной защиты территории от подтопления подземными водами, включая предупредительные мероприятия по предотвращению подъема уровней;

д)    расположение защитного дренажа в плане и разрезе, составление расчетной гидрогеологической схемы;

е} выбор типа дренажа, определение его водопонизительной и водоотводной способности с обоснованием основных конструктивных характеристик.

На стадиях схемы и технического проекта выполняются работы по решению вопросов e-г, на стадии технического проекта - г-е. На стадии рабочих чертежей решаются отдельные дополнительные аспекты вопросов д и е, не исследованные на предыдущих стадиях.

1.2.    В отличие от других, более разработанных и имеющих больший опыт применения инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, исследования, связанные с инженерной защитой подтопленных территорий, имеют целый ряд особенностей, наиболее важные из которых следующие:

техногенный характер различных (и не только связанных с подтоплением) воздействий на застроенную территорию, который существенно изменяет и усиливает природные процессы;

многофакторность развития опасных геологических и гидрогеологических процессов в пределах одной защищаемой территории;

неустановившийся режим протекания процессов, носящий непрерывный, периодический или эпизодический характер;

производственно-технические трудности выполнения инженерно-геологических и гидрогеологических исследований, связанные со стесненными условиями застроенной территории.

В связи с отмеченным в данном случае возможно более широкое, чем в других областях, применение экспресс-методов, позволяющих давать оперативную характеристику инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Кроме того, приобретают большое значение дистанционные методы исследования, многие из которых относятся к области определения фильтрационных свойств грунтов, что важно при разработке систем инженерной защиты не только от подтопления территорий подземными водами, но и от других опасных геологических процессов.

1.3.    Инженерно-гидрогеологические исследования в данном случае должны охватывать необходимые размеры территории и обеспечивать детальность, достаточную для определения состава и стоимости комплекса защитных мероприятий. Нередко эти исследования необходимы за пределами застроенной или застраиваемой территории, в зонах, где развитие процессов подтопления может привести к неблагоприятным последствиям. Следует учитывать как прямые, так и косвенные неблагоприятные последствия подтопления.

Проектирование защитных мероприятий должно базироваться на региональном изучении всей площади развития процесса, опасного для данной территории, с выполнением соответствующего ее районирования и дополняться 4

4

Страница 6

более детальным исследованием юночевых участков. Количество последних определяется в зависимости от числа типов проявления неблагоприятных процессов и наличия локальных интенсивных техногенных воздействий на геологическую среду. Так, ключевые (опорные) участки должны охватывать вес типы подтопления, различающиеся по механизму и размеру. При детальных исследованиях участков целесообразно использовать относительно малотрудоемкие методы. Закономерности развития неблагоприятных процессов, выявленные на ключевых участках, экстраполируются с учетом результатов районирования на всю изученную территорию. При региональном изучении территории следует проводить режимные наблюдения за развитием геологических и гидрогеологических процессов и продолжать их без перерыва в периоды проектирования, строительства и эксплуатации городских объектов.

1.4. Локальная инженерная защита отдельных зданий и сооружений в целом ряде случаев может оказаться более рациональным решением вопроса, а иногда даже может исключить необходимость обшей защиты всей территории, которая чаще всего требует значительных затрат и не всегда может быть эффективной. Это в особенности относится к условиям повсеместно распространенных слабопроницаемых грунтов с низкой водоотдачей.

Локальные защитные дренажи, такие как, например, пластовые, пристенные, кольцевые требуют более детального изучения инженерно-геологических и гидрогеологических условий на отдельных площадках оснований зданий и сооружений с подробным освещением геолого-литологического разреза, фильтрационной неоднородности грунтов и т.п.

2. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ ЗАЩИТНОГО ДРЕНАЖА

2.1.    Основными гидрогеологическими параметрами, необходимыми для расчета водопонизитсльного и водоотводного действия защитных дренажей, работающих в условиях стационарного режима течения подземных вод, являются: коэффициент фильтрации грунтов, проводимость дренируемого пласта, инфильтрационное питание; при неустановившемся движении к ним добавляется коэффициент водоотдачи (недостатка водонасыщения) грунтов. К дополнительным гидрогеологическим параметрам относятся коэффициенты уровнепроводности и пьезопроводности (при неустановившемся движении) , параметр перетекания, скорость фильтрации и некоторые другие [l ~б].

2.2.    Коэффициент фильтрации грунтов 1с, м/сут , представляет собой количество воды, фильтрующейся в единицу времени Q через единицу площади поперечного сечения потока F при гидравлическом градиенте J , равном единице, т.е.

к = а/сп).    (1)

2.3.    Водоотдача грунтов - способность горных пород, насыщенных до полной влаго ем кости отдавать часть воды под влиянием силы тяжести. Водоотдача характеризуется коэффициентом гравитационной водоотдачи /л доли единицы

(2)

где - полная влагосмкость; wMB- максимальная молекулярная влагоем-костъ.

2.4.    Коэффициент уровнепроводности <7у, м^/сут, и пьезопроводности я, м2/сут, являются комплексными параметрами характеризуют скорость развития депрсссионной воронки подземных вод.

Коэффициент уровнепроводности для безнапорного пласта

°ч- к НСр !/л,    (3)

где //ет> - средняя мощность водоносного горизонта, м.

Коэффициент пьезопроводности для напорного пласта

2 За к. 20.1.*

5

Страница 7

<7= (кт)//Ч+ y    (4)

где т - мощность пласта, м; ft4*- коэффициент упругоемкости водоносного горизонта.

2.5.    Проводимость дренируемого пласта, м^/сут, для напорного горизонта - Ът% для безнапорного горизонта - к Нq,.

2.6.    При фильтрационных расчетах в условиях слоистых толщ с разделяющим слоем определяется коэффициент перетекания В, м. который учитывает переток подземных вод через разделяющий слой

В * Цьтгпл)/А0,    (5.-61

где к - коэффициент фильтрации основного слоя, м/сут; т - мощность основного слоя, м; гпр - мощность разделяющего слоя, м; к0 - коэффициент фильтрации разделяющего слоя, м/сут.

2.7.    Инфильтрационнос питание пласта, т , м/сут, учитывает величину притока воды сверху на единицу площади поверхности водоносного пласта за единицу времени.

2.8.    Радиус депрессии дренажа, /?, м, при нсустановившемся режиме фильтрации, определяется в зависимости от параметров пласта и времени откачки.

R= р\/аТ.    (7)

Здесь р - коэффициент, определяется по табл. I; a — коэффициент уровнепро-водности или пьезо проводности, м^/сут; t - время работы дренажа, сут.

Таблица 1

'rfhat

p,oZT]T<P~'

1 1

©1

1

1

1 1 5i

м

1

1

Р

2,05 1,58

1,40

1,11

0,95

0,82

2.9. В случае стационарной фильтрации, когда при опытных кустовых откачках достигается стабилизация дсоита и понижения уровня в центральной и наблюдательных скважинах, радиус депрессии может быть определен по следующим формулам: для напорных вод

tgfc

SilQ г-2 - S2lg г 1 . $,~S2

(8)

для безнапорных вод

LgR s=

S, (2Н -Si)lg г2 -SJ?H-rS2)lgTi

(9)

где Sf и S2 - понижение уровня в двух наблюдательных скважинах одного луча, м; г, и rz - расстояние этих скважин от центральной скважины, м; Н — мощность безнапорного водоносного горизонта, м.

Если кустовая откачка ведется только с одной наблюдательной скважиной то в формулах (8,9) вместо S* следует брать $0 - понижение в центральной скважине, а вместо г, принимается ее радиус г0.

2.10. Сводка ряда методов опытно-фильтрационного опробования грунтов, которые применяются для определения указанных выше гидрогеологических параметров, приведена в табл.2.

Страница 8

Таблица 2

Параметры

| Индексы

1 Методы определения гидрогеологи-J чески» параметров

| Условия применения методов

1. Коэффициент фильтрации. Проводимость

Д

кт

Откачки кустовые

В достаточно широких условиях. Лают наиболее представительные результаты. Применение их затруднено в условиях слабопроиицаемых грунтов при К < 1 м/еут. а также на застроенных герри-

2. Скорость фильтрации

Откачки одиночные (в слабопромииас-мых грунтах - с прифильтровой наблюдательной скважиной)

Восстановление уровня воды в скважине

Наливы в скважины

Метод тяжелой жидкости (МТЖ)

Экспресс-откачки

Экспресс-наливы

Анализ эксплуатационных характеристик действующих дренажей

Геофизические методы - реэистиви-метрический каротаж

ториях

В достаточно широких условиях. Дают результаты. точность которых ниже, чем при кустовых откачках, особенно в связи с отсутствием строгих данных величины радиуса действия (влияния) Применение затруднено в условиях сильно проницаемых грунтов (при К >20 м/сут)

В грунтах с относительно невысокой проницаемостью. где расходы наливаемой воды невелики. Ограничено применение при близком расположении уровня грунтовых вод к поверхности земли В грунтах с невысокой проницаемостью (до 10 м/ /сут), нсглубоюгм залп аиисм подземных вол. Неприменим в сильно миисралиронаиных подземных водах (более 50 г/л».

В грунтах с невысокой проницаемостью (до Юм/ /сут)| с неглубоким залеганием уровня подземных вод

Тс же условия

На дренируемых территориях с наличием достаточно большого цикла наблюдений за расходами воды насосных станций и уровнями воды в дренах и в наблюдательных скважинах

При скоростях фильтрации > 0.1 м/сут. Неприменим в сильно минерализованных подземных водах. Точность* 10%

Страница 9

эо

Продо.хжение табл. 2

Параметры

Индексы

I Методы определения гидрогеологи-1 четких параметров

Условия применения методов

Метод повторных боковых каротажных зондирований

Метод заряженного тела (МЗТ) Радиоактивные методы исследований

Только в скважинах без обсадки. Неприменим в сильно минерализованных водоносных горизонтах. Точность х 25%

Неприменим в сильно минерализованных водоносных горизонтах ( >50 мг/л). при значительном содержании коллоидных образований в воде и грунтах, а также при значительных скоплениях металла и при прохождении электрических кабелей вблизи скважины При скоростях фильтрации >0,5 м/сут

3. Водоотдача

Откачки кустовые, иногда - с запуском индикатора в наблюдательную скважину

Режимные наблюдения

Условия применения - те же. что и в п.1, кустовые откачки. Соотношение динамического и статического уровней в центральной скважине должно быть не св. 0.8-0.9. иначе результаты будут завышены То же. что в п. 1

4. Пьезопронодностт. а    Откачки    кустовые    Тоже.чтов п.1.

Уровнепровод-

иость

5. Коэффициент В перетекания

Кустовые откачки с ярусным распо- Необходимы достаточно продолжительные отложением фильтров наблюдательных качки скважин

6. Инфильтрациои- *v иое питание

Режимные наблюдения

7. Радиус действия R (влияния)

Кустовые откачки

При наличии горизонтальной или закономерно наклонной поверхности грунтовых вод. Необходимы наблюдения в течение не менее одного года

См. п.1 - наиболее надежные результаты

Страница 10

3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОПЫТНОФИЛЬТРАЦИОННОГО ОПРОБОВАНИЯ ГРУНТОВ

3.1.    Основными методами опытно-фильтрационного опробования грунтов, которые применяются для определения расчетных гидрогеологических параметров, являются кустовые и одиночные опытные откачки воды из скважины. Оценка некоторых методов опытно-^жльтрационного опробования слабопроницаемых грунтов, проведенная ПНИИИС в 1982 г., приведена в при л. 2.

3.2.    Опытные откачки являются наиболее универсальным и надежным методом определения гидрогеологических параметров. По сравнению с другими методами опытные откачки позволяют охватить наиболее обширный участок водоносного пласта и поэтому характеристики, полученные с их помощью наиболее полно отражают свойства всего пласта или значительных его участков.

Откачки подразделяются на одиночные и кустовые, включающие кроме центральной скважины и наблюдательные.

3.3.    Кустовые откачки дают наиболее точные значения коэффициента фильтрации, водоотдачи и других параметров, так как позволяют не учитывать сопротивление фильтра скважины и пород в прифнльтровой зоне, и нс требуют при расчетах применения условного значения радиуса депрессии; кустовые откачки позволяют также оценить фильтрационную неоднородность пласта, степень его взаимосвязи с другими водоносными горизонтами, расстояния до границы пласта, радиус депрессии и форму депрсссионной воронки.

3.4.    Одиночные откачки дают возможность определить лишь водопроницаемость пород. В хорошо проницаемых грунтах (крупные и средние пески, галечник и тд.) скачок уровня в прифнльтровой зоне незначителен, им можно пренебречь, но в слабопроницаемых грунтах для учета этой величины рекомендуется оборудовать прифильтровую наблюдательную скважину, установленную в затрубном пространстве.

3.5.    Методика расчета коэффициента фильтрации, водоотдачи и других параметров подробно дана в нормативной, справочной и научно-методической литературе [l-б]. Для некоторых наиболее часто встречающихся случаев определение коэффициента фильтрации по данным кустовых откачек производится по следующим формулам.

В неограниченном в плане дренируемом пласте

^ _ 0,366 QLg rjr0 # nt(S0-S,)

(10)

В случае, когда куст оборудован двумя и более наблюдательными скважинами,

0,566Gig Р2/р, mrSj-S,)

Здесь Q — дебит откачки, м^/сут; т- мощность напорного водоносного пласта. Для безнапорных условий вместо т в формулы следует подставлять: Н — -( SQ + 5, )/2 — для (10) и для (11) И Sjr2; Sot $,%S2 - понижения уровня воды соответственно в центральной, 1-й и 2-й наблюдательных скважинах; г0 - радиус центральной скважины; гу , гг - расстояния от 1-й и 2-й наблюдательных скважин до центральной.

В случае безнапорного водоносного пласта, когда 5 < (0,15 - 0,20)//, расчеты можно проводить по формулам для напорных условий.

В полуограниченном пласте с прямолинейным контуром питания [ т.е. с притоком подземных вод от водотока (водоема) ] по данным откачки из одиночной скважины

к ж 0,}S6Qlg<2L /те)    (J2)

m S0

Здесь L - расстояние от опытной скважины до уреза воды в водотоке (водоеме), при расположении опытной скважины вдали от водотока (водоема) вместо величины 2 L следует принимать R по формуле (7).

9

Страница 11

В ограниченном в плане пласте, имеющем контуры питания и стока

где Ц, 1*2 - расстояние от скважины соответственно до контура питания и стока, м; L — расстояние между контурами питания и стока, м.

Для несовершенных скважин в числителе всех приведенных формул вторым слагаемым к логарифму добавляется величина гидравлического сопротивления на несовершенство вскрытия пласта, которая определяется по соответствующей методике [1,3—6].

3.6.    Опытные наливы рекомендуется проводить в случаях, когда проведение откачки оказывается затруднительным. Они позволяют также опробовать не только водоносный слой, но и породы зоны аэрации.

3.7.    При наливах в водонасыщенные породы возникающая при этом пье-. эомстрическая поверхность является зеркальным отображением дспрессион-

ной воронки, образующейся при откачке, и расчеты ведутся по тем же формулам, но при этом функция понижения берется с обратным знаком.

3.8.    При наливах в неводоносные породы (зона аэрации) применяются формулы, учитывающие насыщение пород в процессе налива (методы А.К. Болдырева, Н.С. Нестерова, В.М. Насберга, Н.К. Гиринского и др. см. [1,5,6] - наливы в шурфы).

Для расчета коэффициента фильтрации по данным налива в скважину, расположенную в зоне аэрации, использ)Ьот формулу В.М. Насберга

_ OM Q XglllT^ .

1г

Здесь Q - поглощаемый расход воды, м^/сут; I - высота столба воды в скважине, м; гс - радиус фильтра скважины, м.

3.9.    Восстановление уровня подземных вод в горных выработках после откачки дает возможность простым способом без дополнительных затрат определять гидрогеологические параметры. В этом случае действуют законы неустановившегося режима фильтрации. При этом берутся в расчет повышения уровня воды во времени, отсчитываемые от уровня, имевшего место перед остановкой откачки; в качестве расчетной величины дебита принимается дебит, при котором было достигнуто понижение.

Коэффициент фильтрации рассчитывается для напорных пластов по формуле

где

Для безнапорных вод

где

С =

А «= 0,18J 0 /(cm),

(15)

С- ~s;. -

(16)

к- 0,366 о/с.

(17)

6£ (2н- St)-Si f2H-S,)

(18)

*9 12 ” l9*r

где Q- дебит, при котором было достигнуто понижение при откачке, м^/сут; Н - мощность безнапорного водоносного пласта, м; т - мощность напорного пласта, м; itz - время от начала восстановления уровня воды до момента, когда понижение в скважине будет равно соответственно 5, и S?.

Ю

Страница 12

Промежуток (    5,    )    выбирают    на    графике    зависимости    5    =    -f(lgi)на

прямолинейном его участке. При этом величина (S2 -S9 ) должна приниматься не менее 0,3 м.

Коэффициент уровнепроводности для совершенных скважин;

Iga у = 2lq гс - 0,35 * Ну ]с,    (19)

где гс - радиус скважины; //у — уровень воды в скважине на момент начала восстановления уровня.

4. ЭКСПРЕСС-МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

4.1. Экспресс-методы основаны на наблюдениях уровня в скважине после кратковременного возмущения водоносного пласта или применения специальных испытателей пластов (тестеров). При этом действуют законы неустано-вившсгося движения. Возмущение может быть вызвано быстрым изъятием воды из скважины (экспресс-откачка), или наливом воды в скважину (экспресс-налив) . Экспресс-методы особенно эффективны и удобны для исследования слабопроницаемых, плохо отдающих воду грунтов, т.к. именно здесь небольшой фильтрационный приток позволяет достаточно точно мерить подъем или падение уровня воды в скважине, которые происходят медленнее, чем в хорошо проницаемых грунтах, где проследить за изменением напора обычными уровнемерами практически невозможно.

К преимуществам экспресс-методов относятся также быстрота, низкая стоимость их производства и возможность применения в условиях, когда проведение обычных откачек и наливов затруднительно (особенно на застроенных территориях). Экспресс-методы целесообразно применять в сочетании с основными методами, что позволяет достигнуть достаточную для практических целей точность.

Для устранения случайных ошибок принимают среднеарифметическое значение фильтрационных характеристик, полученных не менее чем в трех-четырех работах.

ЭКСПРЕСС-ОТКАЧКИ

4.2.    Кратковременные откачки из скважин производятся обычно в грунтах проницаемостью 0,01-10 м/сут. Значение коэффициента фильтрации находят по графику зависимости

lq Sg /S = *(*),    (20)

где Sa- максимальное понижение, м; S - понижение на момент*; t — время от начала откачки, сут.

При производстве кратковременных откачек лучше использовать данные, полученные для диапазона понижений (0,2-0,8).

4.3.    По результатам кратковременной откачки из нсобсажснных скважин (как совершенных, так и несовершенных) коэффициент фильтрации может определяться по формуле

к = *    5°    ’    г/    lg    SJS,    (2    I)

где ос — коэффициент, зависящий от диаметра скважины 2 гс :

1 100 f

ISO |

200 |

250 ["

5,2

4,5

3,8

3,5

3,2

400

2,6"

И

Страница 13

hQ - глубина от статистического уровня до дна скважины, м; t - расчетный момент времени, сут, определяемый по графику lg S0/S 3 fit).

4.4. Для кратковременных откачек из скважин, оборудованных фильтром, применяются формулы:

для напорного пласта неограниченной мощности ( 1< 0,1/гг, или И)

k=[2,65r2c f(l0][lg 1,*7l/frre1J[Zg Sg /sj (22> для безнапорных условий в этой формуле величину L заменяют на

I'~ 0,5(So+S),    (23)

где длина фильтра, м; I - незатопленная часть фильтра, м: ^ - коэффициент, зависящий от положения фильтра в пласте. Если пониженный уровень расположен выше фильтра, Ц *= I, если фильтр не затоплен, 2.

ЭКСПРЕСС-НАЛИВЫ

4.5. Определение коэффициента фильтрации методом кратковременного ("мгновенного”) налива в скважину применяется в породах с относительно низкой проницаемостью ( G 1 м/сут). Он основан на наблюдении за падением уровня в скважине после мгновенного увеличения объема жидкости в ней. •

В совершенных скважинах эта закономерность описывается уравнением

к = ($orc )/(    (24)

где к - коэффициент фильтрации; т- мощность водоносного слоя; S# - максимальное повышение уровня; S'— повышение уровня на момент t .

При обработке результатов снижения уровня строится график $**(1//), имеющий вид прямой, проходящей через начало координат. Данные по 5' и ± берутся на любом интервале этой прямой.

Для скважин в неограниченном по мощности пласте ( I > 1/3т)

к =[(.* п£)/гг] \in(a.u /гс\].    (25)

В случае, когда фильтр примыкает к водоупиру,

А = (« r/jkijrinff.it /7-с)].    (26)

Для скважины, в которую приток проходит через дно,

к=о.1ЭГ<*- -рс.    (27)

В этих формулах расчетный коэффициент определяется по графику зависимости In Sq/s’ от t :

— Xn (§2}C^2 ^iX    (28)

МЕТОД ТЯЖЕЛОЙ ЖИДКОСТИ

4.6. Опытно-фильтрационное опробование грунтов методом "тяжелой” жидкости применимо для определения коэффициента фильтрации слабопроницаемых грунтов (при его величине <10 м/сут и коэффициенте водоотачи < 0,1), при неглубоком залегании уровня грунтовых вод; при необходимости учета горизонтальной анизотропии неоднородных грунтов [8J.

Сущность метода состоит в том, что при наливе в опытную скважину "тяжелой” жидкости (например, раствора соли) или растворении непосредственно в ней утяжеляющего вещества, плотность жидкости в скважине становится большей, чем плотность грунтовой воды в окружающем грунте. В связи с этим появляется избыточное гидростатическое давление, под действием которого тяжелый раствор вытекает из скважины в грунт, а уровень в скважине понижается. Поскольку этот процесс связан с проницаемостью окру-

12

Страница 14

жающсго скважину грунта, то он и характеризует коэффициент фильтрации, который определяется по формуле

k=3,2rZfr™t).    (29)

Здесь Л* - коэффициент водоотдачи грунтов; т - мощность водоносного пласта (для безнапорного пласта: т = /У— = Н - S /2, где Я - естественный уровень грунтовых вод, 5 - расчетное понижение уровня в скважине - определяется по кривой опытной зависимости понижения уровня от времени при достижении установившегося режима 5*=0,65*Гтаж . где SmaA- максимальное понижение уровня при установившемся режиме, м: •£ - время от начала опыта, сут.

МЕТОД НАПРАВЛЕННЫХ ФИЛЬТРОВ

4.7.    Метод предназначен для опытно-фильтрационного опробования слабо-проницаемых грунтов при проведении инженерных изысканий и проектировании дренажей, защищающих эксплуатируемые сооружения от подтопления и находящихся в стесненных условиях застроенных территорий, когда необходимо определение водопроводимости в непосредственной близости от сооружения и особенно под ним. Подробную характеристику метода см. прил.1.

4.8.    Метод позволяет помещать водоприемный фильтр в нужную точку грунтового массива и с помощью экспресс-откачки или налива определять фильтрационные параметры пласта. Направленный фильтр погружается в грунт посредством специального снаряда, являющегося усовершенствованием серийно выпускаемого Одесским заводом строительно-отделочных машин Мин-стройдормаша СССР реверсивного пневмопробойника марки ИП. Этот снаряд служит транспортным средством, которое позволяет опустить фильтр на нужную глубину (до 20 м), а после проведения опытно-фильтрационного опробования вернуть его на поверхность земли. Если возвращения фильтра не требуется, возможно использование залавливающего приспособления (например, домкратной установки), усилие от которого передастся направляющему звену с фильтровой частью посредством колонны труб или буровых штанг. Проходка скважин для направленных фильтров осуществляется как непосредственно с поверхности земли, так и из специально вскрытого шурфа, или шахтного колодца.

4.9.    Водоприемный направленный фильтр может устанавливаться в пласте горизонтально или наклонно (в отличие.от обычных гидрогеологических вертикальных скважин). Заданное направление погружения филыра в пласт достигается действием системы отклонителей и стабилизаторов, устанавливаемых на направляющем звене. Эти направляющие ребра под нужным углом крепятся к патрубку, который защищает фильтровую часть устройства в процессе проходки и открывает ее на время опытно-фильтрационного опробования.

4.10.    Отбор воды из внутренней плоскости фильтровой части скважины осуществляется либо подключением к оголовку скважины насоса, либо эр-лифтным способом с использованием того же компрессора, который применяется при работе пневмопробойника. В процессе опытно-фильтрационного опробования расход воды замеряется объемным способом, а уровень грунтовых вод (Шубина заложения фильтра, напор на фильтре) определяется с помощью специальной трубки - пьезометра (рис. 1).

4.11.    Коэффициент фильтрации грунта, к , м/сут, определяется по формуле

k=[0,37O/(lhoj}lgF,    (30)

где О - расход откачиваемой воды, мЗ/сут; L — длина горизонтального или наклонного фильтра, м; h0 - глубина заложения середины фильтра от уровня подземных вод, м; R - радиус действия фильтра, м; f- функция, определяется по формулам (табл. 3) для приведенных расчетных гидрогеологических схем.

3 За к. 2032

13

Страница 15

Рис.1. Схема проведения опытно-фильтрационного опробования

/ - пневмопробойник; 2 - фильтр; 3 - водоотводные трубы; 4 - шурф; 5 - водомерная емкость; 6 - водомерная трубка

Унифицированная формула для определения коэффициента фильтрации водонасыщенных грунтов при их опробовании методом направленных фильтров (30) действительна для следующих расчетных гидрогеологических схем (см. табл. 3):

безнапорный водоносный горизонт грунтовых вод неограниченной мощности (схема / — горизонтальный и наклонный) и ограниченной мощности (схема 2 - горизонтальный фильтр);

напорный водоносный слой ограниченной мощности (схема 3 - наклонный фильтр, схема 4 - горизонтальный фильтр);

двухслойный водоносный пласт с расположением направленного горизонтального фильтра в верхнем слое (схема 5);

многослойная толща пластов разной водопроницаемости (схема б — наклонный фильтр).

Используя приведенные в табл. 3 формулы, можно рассчитать коэффициент фильтрации водонасыщенных грунтов на нужных участках застроеи-

Та блица 3

Страница 16

Расчетная схема

Расчетная формула

Результаты расчета

SL

' 2RUj_cosfif| COS/3 J

l/m

m * l-R‘ A Q H

1.2m 15 m

25m    $•*>

259 Ь*0.ббм/сут

50мл/сут

бм

ш

—*— ш

щ

шшш

©

r . 0,11

r " r

2 m

ZS

Пт

01

т

025

05

W

kO

6.0

10.0

6

V

V

Ю

Ю

V

525

6JJ

W

m • t* м

г • 0,05м S*3m H' 6m K*1,i*Mjcym V 3m 0 • 10мл/сут Iе 0,6 м

V/'' ' / //V

\    /    /    /    /    /    /    7

©

, . [-Л-Г

r i2rlH-he)l При -г-~3~20 для V>0ot-*-6

лм

Л|-А„ коэффициент

v * jjyTjf' неоднородности

Iй 0,6м $ш3м И* 6м Кх0.1м/сут

h; 5м Q• 10м*/сут г* 0.05м

Расчеты А для каждого слоя быполняются по формуле Схемы /ЛЗ при состбетстбу юших значениях т% Н, fl

L‘1j3m, 0'5х4*/фП% г* 005м т% • 1ч

Н6.6м    5/    **,1м

Аа25* К;0.66м/сут тгх 1.1м

Нгш 6.0м Sre б$м А,а 30° к;0.ь9м/сут

т.

1.1м

Юм

А3и55* к5-0.36м/сут

ных территорий. В зтой же таблице даны результаты расчетов по приведенным формулам, сделанные для конкретных примеров

Болес подробная характеристика метода направленных фильтров с описанием конкретных примеров его применения приведена в при л. 1.

15

Страница 17

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПИТАНИЯ ПЛАСТА ПОДАННЫМ РЕЖИМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

5.1.    По данным наблюдений за уровнем подземных вод может быть определена величина инфильтрации . Наблюдения ведутся как в скважинах, удаленных от границ пласта, когда резкие изменения напоров на этих границах нс влияют на уровни в скважинах, так и вблизи от границ пласта. В последнем случае выбираются данные за такой период наблюдений, когда возмущения на границах пласта не накладываются друг на друга. Уровни подземных вод зависят в основном от сезонных колебаний величины инфильтрации. Кроме того, на уровни подземных вод оказывают влияние такие факторы, как суточные, месячные и сезонные изменения атмосферного давления, колебания температуры, замерзание и оттаивание грунтовых вод на небольшой глубине от поверхности и т.д. При определении параметров надо исключить эти малые колебания, вызванные второстепенными факторами, что достигается посредством срезки мелких (суточных и недельных) пиков.

5.2.    Необходимо иметь наблюдения нс менее, чем в трех скважинах, расположенных по линии тока, в течение по крайней мере одного года. Необходимы также данные о колебаниях расхода в ближайшей реке или данные о модуле грунтового стока.

5.3.    По данным наблюдений за уровнями в трех скважинах находят отношения *г/ к и у /к , где *v — величина инфильтрации.

Для безнапорного потока

*v hz

h\

(31)

к ~ *2(*f*2}

*3 (*3 “ * 2 ^

*2*3 9

Я

ВЛ

(*2+*3

A \

(32)

к

ЛЧ(*Г*2>\

Для напорного потока

- ’m[ h*

^3

h' V

(33)

к

" I *2<*}-*.

*3 (Aj “^)

*2 *3 J

Я

m f

(A2+A5)/t1

(34)

к

.) *2*3

A2 (Aj -*2)J

Инфильтрация определяется i

10 формуле

w-

•/A&HjAt.

(35)

Здесь к - коэффициент фильтрации, м/сут; Я - расход на единицу ширины потока, м’/сут; /а - коэффициент водоотдачи; /?,, h2 ,    —    уровни    воды соот

ветственно в первой, второй и третьей скважинах, м; АН — среднее изменение уровней грунтовых вод, м, в трех скважинах за время At, сут; т - мощность напорного водоносного горизонта, м; хг% - расстояния от первой скважины соответственно до второй и третьей скважины, расположенных вверх по течению грунтового потока от первой, м.

6. ОЦЕНКА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ДЕЙСТВУЮЩИХ ДРЕНАЖЕЙ

6.1. Наличие цикла наблюдений за эксплуатацией дренажных сооружений даст возможность по зафиксированным величинам дренажных расходов воды и понижений уровня воды давать количественную оценку гидрогеологических параметров.

16

Страница 18

Рис.2. Схема дренажей территории, расположенной в прибрежной зоне водохранилища

I - линейная дрена; 2 - кольцевая дрена; 3 - водохраншхище; 4 -насосная станция

6.2.    Достоверность определения гидрогеологических параметров по эксплуатационным характеристикам дренажа зависит от:

степени соответствия расчетной фильтрационной схемы естественным гидрогеологическим и техногенным условиям;

количества имеющихся данных по эксплуатации (за относительно большой период времени), замеренных с достаточной степенью точности;

возможности проверки получаемых расчетных результатов но разным расчетным створам и точкам.

6.3.    Соответствие расчетной фильтрационной схемы гидрогеологическим условиям наиболее строго имеет место на участках дренажа с относительно простыми граничными условиями, например, с прямолинейными и круговыми контурами питания и для дрени-русмых пластов, однородных по водопроницаемости в плане и разрезе.

6.4.    Для определения гидрогеологических параметров по эксплуатационным характеристикам дренажа желательно иметь не менее годового цикла наблюдший за дренажными расходами воды и понижениями уровня фунтовых вод.

6.5.    Расходы дренажных вод должны быть зафиксированы по результатам наблюдений за работой непосредственно насосных агрегатов (а нс по затратам электроэнергии, как обычно это делается).

6.6.    Наблюдения за уровнями подземных вод по режимной сети наблюдательных скважин в разных точках должны быть одновременными и скоррелированными с уровнями воды на 1раниц&\ питания и стока фильтрационного поля.

6.7.    Эксплуатируемые дренажи, которые принимаются за расчетные объекты, должны иметь четко определяемые в натуре конструктивные характеристики и размеры. Проектные параметры должны быть скорректированы с результатами натурных измерений и исполнительными чертежами.

6.8.    Определение гидрогеологических параметров выполняется по фильтрационным формулам, характеризующим фильтрационный приток к дренажу, дебит и понижение уровня подземных вод. Распределение в плане фильтрационного притока от того или иного источника подтопления устанавливается по карте гидроизогипс и на основе балансовых расчетов |б.З].

6.9. Методика определения гидрогеологических параметров по эксплуатационным характеристикам дренажа иллюстрируется на расчетной фильтрационной схеме (рис. 2). Защищаемая территория расположена на берегу водохранилища и защищается системой открытых горизонтальных береговых. головных и кольцевых дрен.

Расчет может быть проведен для трех временных периодов, каждый из которых характеризуется своим режимом притока к дренажу:

/•/

17

Страница 19

I. Период высокого (паводкового) положения уровня воды в водохранилище. Балансовое уравнение в данном случае имеет вид

Qбер * ^ вод ~ ® Эр *

(36)

Здесь

G бер ** У беу L гол • & вод = Я вод бер * Q др - 9 dp L J0 >

(37)

(38)

(39)

где    Ядер    -    фильтрационный    приток    со стороны берега, соответственно

полный и удельный (на 1 м дренажа); О год % Я вод - фильтрационный приток от водохранилища; Qjp, Ядр - дебит дренажа, определяемый, как производительность (расход воды) дренажной насосной станции; L - длина головной дрены, перехватывающей фильтрационный приток со стороны берега:    -    длина    береговой    дрены,    перехватывающей фильтровой приток;

ipp - общая длина всего дренажа.

II. Период низкого (меженного) положения уровня воды в водохранилище. Балансовое уравнение для этого периода учитывает отток фильтрационных вод из дрены в водохранилище, которое в данном случае играет дренирующую роль

&or * ® dp ~ Qбер •    (40)

Здесь

Qor = Ч от ^ бер » где Qeu Яо1 ~ отт°к фильтрационных вод в водохранилище.

(41)

II*. Случай одинакового положения уровня воды в водохранилище и в дренаже, т.е. Ядр    Явод.    Тогда балансовое уравнение становится наиболее

простым

а*г=а„Р    <42>

Наличие годового (или многолетнего) цикла наблюдений за эксплуатационными расходами дренажной насосной станции позволяет выполнять расчеты коэффициента фильтрации для трех упомянутых расчетных схем. При этом для каждой схемы представляется возможным произвести расчеты для нескольких временных периодов, что дает возможность получить серию значений искомой величины и, таким образом, повысить надежность выполняемых определений.

Основная формула, используемая при расчете коэффициента фильтрации в случаях притока к одиночной линейной дрене от водохранилища и со стороны берега, а также оттока из дрены в водохранилище [14].

к ж    <4э>

jr {н* - н*)( 11 2Р)

Здесь    L„ =    °>7а 19 2На /ЛА    (44)

(-'t2*Ztr)i    (45)

r=at/i.z,    (46)

где L~ — фильтрационное сопротивление, учитывающее несовершенство дрены; п\, H*i — уровень воды соответственно на границе питания и разгрузки фильтрационного потока. В частности для периода притока из водохранилища Я1 = Явод - уровень воды в водохранилище, а #2 = Ядр - в дрене, при оттоке из дрены — наоборот; L — расстояние между осью дренажа до прямолинейного контура питания дренируемого пласта, например уреза воды в водохранилище, м; a - коэффициент у ровне проводности, м^/сут; t — в ре-

18

Страница 20

Таблица 4

Для участка дремы

прямолинейной

кольцевой

Гоа, месяц

Нш. м

//др, М

А . м/сут

отклонение А ' от

ОПЫТНОЙ от

качки, “к

7/др. м

<2др. м

А. м/сут

отклонение к от опытной откачки. %

1977

У1

23,40

22.05

3.40

25,28

-6,37

21,67

26445

23,37

55.8

УМ

27,80

21,85

16.13

24,90

-7,78

21,47

81184

14.85

-1

IX

28.20

21.65

17,36

24.15

-10,56

21,27

86258

15,17

♦1.13

X

27,85

21,53

14,82

21,64

-19.85

21,15

7SS5I

13,96

-6.93

XI

27.10

21,29

12,12

19,64

-27.26

20,91

63941

13,24

-11,73

XII

25,50

21.67

8,00

20,19

-25,22

21,29

46225

15.80

♦5.33

1978

У1

23,17

21.85

2,28

17,50

-35,19

21.47

21629

21.88

♦45.87

У11

24,70

_

21.47

22145

10.51

-29,93

УМ

25,24

21,85

6,80

19,43

-28,04

21,47

41065

16.08

♦7.20

тх

24.73

21,85

6,32

21,18

-21,56

21,47

39001

18.30

♦ 22.06

X

23,19

21,85

3,69

24.82

-8,07

-

-

Среднее та

два года

-

-

-

21.9

-18,9

-

-

16.3

♦8.7

1 По данным откачек величина к для участка прямоугольной дрены - 27, для участка кольцевой арены - 15 м/сут.