формула кусакина радиус влияния пособие снип

Приток воды к котлованам

Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния

При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды.

Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока.

Радиус депрессионной воронки называется радиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом.

Также на величину и форму воронки оказывают влияние условия питания водоносного горизонта, его связь со смежными горизонтами и поверхностными водоемами и т.д.

В практических расчетах для определения радиуса влияния или радиуса депрессии обычно используют приближенные формулы, иногда дающие только порядок его велечины.

Формула Кусакина (для безнапорного пласта при установившейся фильтрации) имеет вид

Формула Зихардта для напорных пластов

Ориентировочные значения радиуса влияния могут быть определены таблице.

Приток воды к строительным котлованам

При расчете притока воды следует учитывать, что строительные котлованы имеют различные конфигурации и размеры, могут быть совершенными и несовершенными( вскрывающие водоносный пласт не на полную мощность), вскрывать напорные и безнапорные воды.

По внешнему виду все строительные котлованы условно можно поделить на «траншеи» и «колодцы» по отношению длины котлована к его ширине (больше 10 в первом случае и меньше 10 во втором).

Приток безнапорных вод к совершенному котловану типа «траншеи», расположенному нормально(перпендикулярно) к водному потоку может быть определен по формуле для определения расхода плоского потока подземных вод.

Источник

Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния

При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня воды.

Образуется депрессионная воронка, в плане имеющая форму, близкую к кругу. В вертикальном разрезе воронка ограничивается депрессионными кривыми, крутизна которых увеличивается по мере приближения к оси скважины. Образование депрессионной воронки вызывает отклонение токов вод от естественного направления и изменение поверхности грунтового потока.

Радиус депрессионной воронки называетсярадиусом влияния (R). Размер депресионной воронки, а значит и радиуса влияния, зависит от водопроницаемости пород. Так гравий и другие водопроницаемые породы характеризуются широкими воронками с большим радиусов влияния, а для суглинков характерны наоборот узкие воронки с маленьким радиусом.

Также на величину и форму воронки оказывают влияние условия питания водоносного горизонта, его связь со смежными горизонтами и поверхностными водоемами и т.д.

В практических расчетах для определения радиуса влияния или радиуса депрессии обычно используют приближенные формулы, иногда дающие только порядок его велечины.

Формула Кусакина (для безнапорного пласта при установившейся фильтрации) имеет вид

Формула Зихардта для напорных пластов

19. Поглотительные (поглощающие, фильтрующие) колодцы сооружаются на осушаемой территории тогда, когда нет возможности вывести влагу в место понижения. Диаметр такого колодца, как правило, составляет полтора метра, глубина — не менее двух метров. Колодец засыпается гравием, щебнем, котельным шлаком, битым кирпичом или другим материалом, сверху застилается геотекстилем и укрывается грунтом. Наружные стены и основание колодца защищаются той же обсыпкой. Вода проникает в поглощающий колодец, фильтруется в нем и уходит в нижележащие слои почвы.

Поглотительные колодцы успешно используются на участках с небольшим объемом сточных вод (не более 1 кубометра в сутки) и преобладанием песчаного и супесчаного грунта.

20.В зависимости от времени производства строительных работ водопонижение делится на предварительное и параллельное.
Предварительное водопонижение выполняется до начала строительных работ, параллельное — одновременно со строительством. Это деление, естественно, условное. Предварительное водопонижение в толще водоносных грунтов, вскрываемых котлованом или траншеей, следует применять лишь в тех случаях, когда в этих грунтах содержатся водоносные горизонты большей мощности. В этом случае целью предварительного осушения является снижение уровня подземных вод на величину, обеспечивающую безопасные условия строительства и гарантирующую невозможность прорыва и оплывания откосов.
Предварительное снижение напоров напорных водоносных горизонтов, залегающих ниже защищаемой выработки и непосредственно не принимающих участие в ее обводнении, необходимо либо при наличии гидравлической связи их с залегающими выше дренируемыми горизонтами, либо при реальной опасности прорыва высоконапорных подземных вод в дно выработки. В этом случае целью предварительного водопонижения является обеспечение устойчивости дна выработки.
Предварительное и параллельное водопонижение осуществляется с помощью различного рода водопонизительных устройств – вертикальных и горизонтальных.
Для защиты открытых выработок (котлованов, траншей и т.п.) используют как вертикальные, так и горизонтальные устройства — водопонизительных скважины, иглофильтровые установки, горизонтальные дренажные скважины.
Для защиты подземных выработок (например, при строительстве линий метро, туннелей, шахт) используются в основном вертикальные дренажные устройства – водопонизительные, поглощающие, разгрузочные скважины, забивные и сквозные фильтры, дренажные колодцы и иглофильтровые установки.
В зависимости от природных условий строительной площадки (геологического строения и гидрогеологических условий), сложности сооружения, метода возведения, могут применяться три способа водопонижения – поверхностный, подземный и комбинированный. При поверхностном способе водопонизительные устройства закладываются с поверхности земли, при подземном способе – из подземных выработок, а при комбинированном – с поверхности земли и из подземных выработок.
Поверхностный способ водопонижения осуществляется с помощью водопонизительных скважин. Эти скважины целесообразны в условиях безнапорного водоносного горизонта мощностью не менее 10-5 м и при коэффициенте фильтрации не ниже 1-3 м/сутки. В напорных водоносных горизонтах коэффициент может быть меньше, но не ниже 0,5 м/сутки.
Этот способ позволяет понижать уровни подземных вод на большие глубины в довольно сложной обстановке. Преимущество такой системы – мобильность. Недостаток – постоянное использование электроэнергии для питания насосного оборудования, необходимость отвода выкачанной воды.

Кроме водопонизительных скважин к средствам глубокого дренажа следует отнести и эжекторные иглофильтровые установки. Глубина возможного снижения уровня подземных вод эжекторными установками достигает 20 м.
Размеры эжекторных колонн и расстояние между игофильтрами, количество их в установке и тип насосного агрегата выбираются в зависимости от гидрогеологических параметров осушаемого массива и условий производства строительных работ. Однако, практика показывает, что оптимальный режим работы иглофильтровых установок наблюдается в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации не менее 1 и не более 30 м/сутки. Фильтры должны быть заглублены не менее чем на 0,6 м ниже минимального динамического уровня по контуру котлована или не менее 1,25 м при расположении их с одной стороны защищаемой выработки.
При несоблюдении этих условий возможно попадание воздуха в фильтровое звено и нарушение нормальной работы установки.

Основными требованиями работы водопонизительных устройств является:
1. Водопонизительные устройства должны обеспечивать требуемое понижение уровня подземных вод во всех точках дренируемого контура, для чего необходим учет геолого0гидрогеологических условий участка.
2. Сроки сооружения водопонизительных устройств должны быть строго увязаны с графиком строительства.
3. Проектируемая суммарная производительность водопонизительных устройств должна превышать водопритоки в период формирования депресии и соответствовать установившемуся притоку подземных вод после снижения уровня на требуемую величину.
4. Расстояние между защищаемым контуром и водопонизительными устройствами должно быть минимальным, но достаточным для предотвращения фильтрационных деформаций грунтов и оплывания откосов котлованов и траншей.

Схемы расположения горизонтальных и вертикальных дренажных устройств, принятые в практике строительного водопонижения, могут быть объединены в следующие группы: произвольное, линейное, контурное, площадное.
Произвольное расположение дренажных устройств применяется при неравномерных фильтрационных свойствах водоносного горизонта. В этом случае необходимо тщательно увязывать размещение средств водопонижения с гидрогеологическими и инженерно-геологическими условиями участка.
Линейные схемы дренажных устройств используются при защите от обводнения вытянутых в плане выемок, например траншей, тоннелей. Схема линейного водопонижения представлена ниже.

Источник

Определение радиуса влияния одиночной скважины

Влияние любой откачки через определенный промежуток времени распространяется до границ водоносного горизонта (уреза, водоема, соседних водонепроницаемых пород и т.д.). В практике при расположении скважины на значительном расстоянии от границ водоносного горизонта их влияние не учитывают.

Расстояние, за пределами которого влияние откачки практически отсутствует, принимается за радиус влияния откачки. Для хорошо изученных районов величину радиуса влияния рекомендуется определять опытным путем. Для мало изученных районов величину радиуса влияния ориентировочно можно рассчитывать по формулам или принимать по таблице их вероятных значений.

Зависимость величины радиуса влияния от удельного дебита скважин.

Радиус влияния R, м

Радиус влияния R, м

Величина радиуса депрессии R при опытной откачке из одиночной скважины в безнапорных условиях с понижением уровня на несколько метров может колебаться примерно в следующих размерах (в метрах):

Вероятные значения радиуса депрессии для рыхлых пород при откачках из вертикальных выработок продолжительностью в несколько суток, по Д.И. Щеголеву, приведены в таблице ниже.

Вероятные значения радиуса депрессии ( по Д.И. Щеголеву)

Размеры преобладающих частиц, мм

По С.А. Колю, при откачках из скважин радиус влияния зависит от удельной депрессии и, следовательно, от удельного дебита и имеет следующие значения:

Удельный дебит, (л/с)/м

Удельный дебит, (л/с)/м

Формулы для определения радиуса влияния для безнапорных вод:

Шульце ;

Вебера ;

Кусакина ,

Примерное значение радиуса влияния в скальных и мелкозернистых водоносных породах, по М.Е. Альтовскому, приведено в табл. ниже.

Примерное значение радиуса влияния ( по М.Е. Альтовскому)

Коэффициент фильтрации, м

Характер водоносного горизонта

Расстояние от наблюдательных скважин до центральной, м

Примерный радиус влияния, м

Гравийно-галечниковые, чистые, без примеси мелких частиц,

крупнозернистые и среднезернистые однородные пески

Гравийно-галечниковые со значительной примесью

Неоднородные разнозернистые и

В практике проектирования разведочно-добывающих скважин для нахождения ориентировочного радиуса влияния в рыхлых грунтах с коэффициентом водоотдачи порядка 0,3 используют следующие эмпирические формулы:

Коэффициент фильтрации можно определить по формуле k=130.

Пример. Удельный дебит скважины q=0,1 (л/с)/м, средняя мощность водоносного горизонта 20 м, понижение уровня воды в скважине 20 м, k=(130·0,1)/20=0,65 м/с.

.

Источник

Определение радиуса влияния одиночной скважины

Влияние любой откачки через определенный промежуток времени распространяется до границ водоносного горизонта (уреза, водоема, соседних водонепроницаемых пород и т.д.). В практике при расположении скважины на значительном расстоянии от границ водоносного горизонта их влияние не учитывают.

Ориентировочные значения удельных дебитов

Расстояние, за пределами которого влияние откачки практически отсутствует, принимается за радиус влияния откачки. Для хорошо изученных районов величину радиуса влияния рекомендуется определять опытным путем. Для мало изученных районов величину радиуса влияния ориентировочно можно рассчитывать по формулам или принимать по таблице их вероятных значений (табл.2.5).

Зависимость величины радиуса влияния от удельного дебита скважин

Величина радиуса депрессии R при опытной откачке из одиночной скважины в безнапорных условиях с понижением уровня на несколько метров может колебаться примерно в следующих размерах (в метрах):

Вероятные значения радиуса депрессии для рыхлых пород при откачках из вертикальных выработок продолжительностью в несколько суток, по Д.И. Щеголеву, приведены в табл. 2.6.

Вероятные значения радиуса депрессии (по Д.И. Щеголеву)

По С.А. Колю, при откачках из скважин радиус влияния зависит от удельной депрессии и, следовательно, от удельного дебита и имеет следующие значения:

Источник

Определение водопритоков к вертикальным водозаборам

Скважины и колодцы чаще всего используют для водоснабжения и водопонижения. Принцип их работы практически одинаковый. Разберем расчетные схемы для различных гидродинамических условий (для грунтовых и напорных вод), для скважин и колодцев совершенного и несовершенного типа, для поглощающих колодцев.

8.2.1. Схема совершенной скважины с круговым контуром питания

при горизонтальном водоупоре

Грунтовый водоносный горизонт

Разберем расчет водопритока к совершенной скважине, расположенной на берегу реки (водоема) в безнапорном водоносном горизонте (рис. 14).

Приток воды к совершенной скважине, в условиях безнапорного водоносного горизонта (дебит) вычисляется по формулам:

Q = R

Q = R,

где h = (Н – S) – высота воды в скважине при откачке;

R = 2S — радиус влияния (формула Кусакина);

H – мощность водоносного пласта, определяется как разность абсолютных отметок статического уровня и кровли водоупора;

S – понижение уровня, равно разности абсолютных отметок статического и динамического уровней;

r – радиус скважины; k_ф – коэффициент фильтрации.

Напорный водоносный горизонт

Разберем схему притока воды в совершенную скважину, вскрывшую напорные воды (рис. 15-I).

Расчетная схема для определения притока воды в скважине в напорном водоносном горизонте:

I – совершенная; II – несовершенная скважина

Приток воды к совершенной одиночной напорной скважине (дебит) определяется по формуле:

Q = ,

где R ≈ 10S — радиус влияния (формула Зихарда);

1 – абсолютная отметка устья скважины;

m – мощность водоносного пласта, вычисляется как разность абсолютных отметок подошвы верхнего (2) и кровли нижнего (3) водоупоров;

S – понижение уровня, равно разности абсолютных отметок пьезометрического (4) и динамического (5) уровней S = H – h;

r – радиус скважины; k_ф – коэффициент фильтрации.

8.2.2. Схема поглощающего колодца при горизонтальном водоупоре

Поглощающие колодцы (скважины) предназначены для сброса с поверхности земли сточных вод, для пополнения запасов подземных вод путем закачки в него воды, а также для оценки водопоглощения неводоносных пород. Поглощать воду могут как безводные (сухие) водопроницаемые слои, так и водоносные горизонты (безнапорные). При поглощении воды колодцем вокруг него возникает воронка поглощения, по форме аналогичная депрессионной, но обращенная выпуклостью вниз.

Грунтовый водоносный горизонт

Схема поглощающего колодца (скважины), предназначенного для сброса очищенных поверхностных ливневых вод с целью пополнения динамических запасов приведена на рис. 16.

Производительность поглощающего колодца определяется по формуле:

Q =

где h – высота воды в скважине при наливе, остальные обозначения такие же, что и в 8.2.1. В безводных породах принимают величину Н = 0.

Источник