Сделай Сам Свою Работу на 5

Коэффициент фильтрации можно таким образом можно выразить как скорость фильтрации при напорном градиенте равном единице.





Основной закон фильтрации подземных вод - Закон фильтрации Дарси

Движение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических уровней (напоров). Воды двигаются от мест с высокими уровнями к местам с низкими уровнями.

Отношение разности напоров к длине пути фильтрации называется гидравлическим (напорным) градиентом. Чем градиент выше, тем больше скорость движения.

I = ΔH/l,

где ΔG = H1-H2 - разность напоров (H);

l - длина пути фильтрации.

Фильтрация в полностью водонасыщенных водах при ламинарном (параллельном, спокойном, без завихрений) движении воды подчиняется закону Дарси.

Q = КфFI,

где Q - расход воды (кол-во фильтрующей воды через поперечное сечение F в единицу времени);

Кф - коэффициент фильтрации;

F - площадь поперечного сечения потока воды (водоносного пласта);

I - Гидравлический градиент.

Введем понятие скорость фильтрации (v) - отношение расхода воды к площади поперечного сечения потока (v = Q/F). Таким образом сформулировать закон Дарси можно как "Скорость фильтрации пропорциональна напорному градиенту"

v = КфI

Коэффициент фильтрации можно таким образом можно выразить как скорость фильтрации при напорном градиенте равном единице.



Скорость фильтрации воды по представленной выше формуле не отвечает действительной скорости движения воды в породе. Это связано с тем что вода двигается не по всему сечению, а только через его часть, равную площади пор и трещин породы. Действительную скорость движения воды (vд) определить можно как

vд = v/n,

где n - пористость породы, выраженная в долях единицы.

Коэффициент фильтрации определяется в основном геометрией пор, а также свойствами самой воды и пр.

Точное значение коэффициента фильтрации определяют лабораторным путем, полевым путем и расчетным методом ( для песков и гравелистых пород)

Приближенная оценка для решения не требующих высокой точности задач (простые инженерные задачи) возможна по табличным данным.

 

11. ПРИТОК ВОДЫ К ВОДОЗАБОРНЫМ СООРУЖЕНИЯМ

Водозаборное сооружение производит захват (забор) подземных вод для водоснабжения, и других целей (водоотведение…).

 

Существуют различные типы подземных водозаборных сооружений: вертикальные <> горизонтальные <> лучевые/



 

Вертикальные водозаборы: буровые скважины и шахтные колодцы,

Горизонтальные водозаборы: — траншеи, галереи, штольни,

Лучевые — водосборные колодцы с водоприемными лучами-фильтрами.

 

Тип водозаборного сооружения выбирают, исходя из

--глубины залегания водоносного пласта,

--его мощности, состава ГП

--производительности водозабора.

 

Водозаборы, состоящие из одной скважины, колодца и т. д., называют одиночными, а из нескольких — групповыми.

 

Интенсивный водозабор из скважин, колодцев, шурфов и т. д. называют откачкой.

Понятие о депрессионной воронке и радиусе влияния

При откачке воды из скважин вследствие трения воды о частицы грунта происходит воронкообразное понижение уровня. Образуется депрессионная воронка, имеющая в плане форму, близкую к кругу по вертикали – депрессионные кривые.

 

Знание размеров депрессионной воронки позволяет

--оценить Кф -- выделить зоны санитарной охраны,

--определить причины загрязнения источника водоснабжения и др.

 

Радиус депрессионной воронки называется радиусом влияния (R). зависит от водопроницаемости пород.

гравий и песок, имеют широкие воронки,

суглинки - имеют воронки с небольшим R.

 

Определение радиуса влияния (R).

В первом приближении используют формулу Кусакина для определения R в безнапорном водоносном пласте при установившейся фильтрации:

______

R = 2*S o(H*Kф)

Формула Зихардта применяется для напорных водоносных пластов

____

R = 10*S*o(Kф)



Достоверно радиус влияния определяется опытными откачками воды и моделированием.

Приток воды к водозаборным скважинам

Движение подземных вод к ним в период откачки происходит в форме радиального потока. Объем воды, выдаваемой скважиной в ед. времени, наз. дебитом л/с, мз/сут.

 

Дебит : cовершенная скважина, безнапорные воды.

 

Изменение уровня воды в скважине при откачкеназывают S- называют понижением. При определении дебита совершенной скважины применяют закон Дарси

Q=Kф*F*I F=2*p*x*y,

I = dX / dY

подставляя и интегрируя уравнение получим:

Q = 1,366*kф *[(2H – S)S / (lgR – lgr)] ,

где r-радиус скважины, R-радиус влияния скважины, S- понижение уровня воды в скважине при откачке, H-мощность водоносного слоя, Кф- коэфф. фильтрации.

 

Решение получено французским ученым Ж. Дюпюи и лежит в основе большинства гидрогеологических расчетов.

 

12. Карст и меры борьбы с ним

 

Карст – это явление, связанное с выщелачиванием горных пород (известняков, доломитов, гипса) и образованием при этом пустот (каналов, пещер), сопровождающихся различными провалами земной поверхности.

Для поверхности карстовых местностей характерны мелкие борозды — кары, замкнутые углубления: воронки, ванны, котловины, полья, естественные колодцы и шахты, слепые (замкнутые в нижнем конце) долины и балки. Особенно типичны воронки (конические, котлообразные, блюдцеобразные либо в виде ям неправильной формы) диаметром от 1 до 200 м и глубина от 0,5 до 50 м. На дне воронок и других понижений встречаются водопоглощающие отверстия — поноры. Котловины и воронки могут то заполняться водой, то осушаться (периодически исчезающие озёра). Котловины площадью до нескольких десятков и сотен километров, с крутыми бортами, ровным дном, исчезающими речками и ручьями известны под названием польев.

Карстовые местности бедны поверхностными водотоками. Реки и ручьи часто уходят в подземные полости, проделав в них часть своего пути, выходят опять на поверхность в виде мощных источников (воклюзов), главным образом по краям карстовых массивов. Циркуляция подземных вод наиболее интенсивна в придолинных участках и в зонах тектонических нарушений, где сильнее развивается Карст. В платформенных равнинных условиях внутренней части («ядра») водоразделов обычно бывают закарстованы слабее, чем при долинные участки.

Карст осложняет промышленное, жилищное и транспортное строительство, сооружение ГЭС, водохранилищ (известны случаи фильтрации воды из водохранилищ и даже разрушения плотин из-за явлений Карст). Подземные полости и трещины уменьшают прочность грунта, что заставляет вести специальные изыскания при строительстве, прокладке дорог и т.д. При относительно слабом развитии Карст (геолог.) допускается строительство жилых зданий в 5 этажей с обязательным усилением фундаментов, закладки железобетонных поясов и т.п.

Карст нередко затрудняет добычу полезных ископаемых в закарстованных массивах, но иногда используются его дренирующие свойства. Вместе с тем некоторые полезные ископаемые выполняют карстовые полости, образуя месторождения свинцовых, цинковых и железных руд, бокситов, фосфоритов, нефти и горючих газов, россыпей золота, алмазов и др.

Типы карстов:

1. открытый карст;

2. закрытый карст (покрытый мощным слоем элювия);

3. среднерусский карст (пустоты перекрыты нерастворимыми осадочными породами).

Методы борьбы с карстами:

Пассивные методы:

  1. укрепление дорог продольными и поперечными балками;
  2. устанавливаются уклономеры.

Активные:

  1. предельно снизить поступление вод (засыпать песком, глиной);
  2. отвести поверхностные воды;
  3. перекрыть выходы карстовой системы водонепроницаемыми экранами.

 

 

15. О́ползень — отделившаяся масса рыхлых пород, медленно и постепенно или скачками оползающая по наклонной плоскости отрыва, сохраняя при этом часто свою связанность, монолитность и не опрокидывая при этом свой грунт. Оползни возникают на склонах долин или речных берегов, в горах, на берегах морей, самые грандиозные на дне морей. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами. Смещение крупных масс земли или породы по склону или клифу вызывается в большинстве случаев смачиванием дождевой водой грунта так, что масса грунта становится тяжелой и более подвижной. Может вызываться также землетрясениями или разрушающей деятельностью моря. Силы трения, обеспечивающие сцепление грунтов или горных пород на склонах, оказываются меньше силы тяжести, и вся масса горной породы приходит в движение.

Для предотвращения оползневых процессов сооружаются подпорные стенки, контрбанкеты, свайные ряды и другие сооружения. Наиболее эффективными противооползневыми сооружениями являются контрбанкеты. Они устраиваются у подошвы потенциального оползня и, создавая упор, препятствуют смещению грунта.

К активным мероприятиям относятся и достаточно простые, не требующие для своего осуществления значительных ресурсов и расхода строительных материалов, а именно:

для снижения напряженного состояния откосов часто проводится срезка земельных масс в верхней части и укладка их у подножия;

подземные воды выше возможного оползня отводят устройством дренажной системы;

защита берегов рек и морей достигается завозом песка и гальки, а склонов — посевом трав, насаждением деревьев и кустарников.

16. Овраг — крутосклонная долина, часто сильно разветвленная, об­разованная временными водными потоками. Геологический процесс, обусловливающий их развитие, называют оврагообразованием. Стадии развития оврага: эрозионная борозда - рытвина (глу­биной до 1 м, длиной 5—20 м) - промоина - овраг.

Мероприятия по борьбе с оврагообразованием носят комплекс­ный характер и делятся на профилактические и активные (инженер­ные).

Профилактические мероприятия направлены на предотвращение развития процессов оврагообразования. Запрещается вырубка леса, про­дольная распашка склонов, неумеренный выпас скота, производство земляных работ на склонах и т. д.

К инженерным мероприятиям относится устройство простей­ших гидротехнических сооружений для перехвата и отвода повер­хностного стока воды: нагорных канав, водозадерживающих ва­лов, распылителей стока, водосборных железобетонных лотков и т. д. По дну оврагов возводится система запруд для гашения энер­гии размывающего потока. Участки активного размыва засыпа­ются грунтом и укрепляются с помощью каменной наброски, бе­тонных плит и т. п. с последующим мощением камнем.

17. болотообразование - интрозональный процесс, охватывающий почти все географические зоны земного шара. Болото — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, сточными или проточными водами, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли.

На участках залегания торфа, предназначенных под застройку, предусматривается чаще всего пригрузка поверхности минеральными грунтами.
Пригрузка болот позволяет ликвидировать просадочность торфяных грунтов в результате создания насыпи, которая воспринимает динамические нагрузки от движения транспорта и статические от зданий и сооружений. Здания возводят на свайном основании, передающем нагрузку на прочные подстилающие слои. Метод выторфовывания заключается в полном удалении торфяного слоя с за­ меной его минеральным грунтом. Величина необходимой насыпи определяется как разность между планировочной отметкой поверхности территории и отметкой минерального дна болота. Основной недостаток этого метода по сравнению с методом пригрузки - большой объем земляных работ, особенно при мощности торфяного слоя более 1,5-2 м. Поэтому выторфовывание применяется локально, на отдельным участках, главным образом на улицах, площадях, промышленных территориях.


 

18. Подлежащие возведению на вечномерзлых грунтах фундаменты сооружений необходимо проектировать на основе результатов инженерно-геокриологических (инженерно-геологических, мерзлотных и гидрогеологических) изысканий и исследований, выполненных в соответствии с требованиями действующих СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям, и исследованиям грунтов для строительных целей, при обязательном учете особенностей конструкций и условий эксплуатации проектируемых сооружений, в том числе: теплового и механического взаимодействия сооружений с грунтами основания; размеров, вида конструкций и режима эксплуатации сооружений; действующих на фундаменты нагрузок. В период полевых изысканий должны быть собраны сведения о наличии наледей и оценена возможность их образования в местах постройки, сооружений, данные о паводках, проходящих по руслу, покрытому льдом. В комплекс изысканий необходимо включать анализ опубликованных сведений и имеющихся материалов ранее проведенных изысканий и обследований мерзлотно-грунтовых условий интересующего района, а также сведений об опыте строительства и эксплуатации аналогичных сооружений в подобных условиях.     19. В ходе инженерно-геологических изысканий определяются горно-геологические и гидрогеологические условия территории размещения объекта, наличие опасных геологических процессов и других возможных ограничений и обременений территории. В процессе инженерно-геологических изысканий осуществляется: сбор и обработка материалов изысканий прошлых лет маршрутные наблюдения (рекогносцировочное обследование) проходка горных выработок геофизические исследования гидрогеологические исследования полевые исследования грунтов стационарные наблюдения лабораторные исследования грунтов и подземных вод обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений камеральная обработка материалов составление прогноза изменений инженерно-геологических условий оценка опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов составление технического отчета Инженерные изыскания подразделяются на три стадии: Предпроект (Технико экономическое обоснование); Проект; Рабочая документация. Нормативные документы для инженерно-геологических изысканий в строительстве : СНиП 11-02-96«Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» и как дополнения к нему –«Своды правил» для выполнения различных видов инженерных изысканий.  
20. Основные задачи инженерно-геологической съемки: изучение геологического строения, геоморфологических и мерзлотно-гидрогеологических особенностей, инженерно-геологических свойств пород, современных геологических процессов и явлений, — выявление закономерностей пространств, изменения инженерно-геологических условий; установление взаимосвязей между отдельными компонентами инженерно-геологических условий; изучение взаимодействия геологической среды с существующими инженерными сооружениями (изучение опыта строительства и эксплуатации инженерных сооружений); установление истории формирования и современной тенденции развития инженерно-геологических условий; составление прогноза изменения инженерно-геологических условий в процессе хозяйственного освоения территории. Инженерно-геологическая съемка включает следующие виды исследований: дешифрирование аэрофотоматериалов и аэровизуальные наблюдения; маршрутные наблюдения; проходка горных выработок (скважин, шурфов и т.п.); геофизические исследования; полевые изучения свойств грунтов, включая статическое и динамическое зондирование; лабораторные исследования состава и свойств грунтов и химического состава подземных вод; опытно-фильтрационные работы; стационарные наблюдения; специальные виды инженерно-геологических исследований, предусмотренные программой; камеральная обработка и составление отчётных материалов.   Важное значение имеет рациональное комплексирование методов наземного (точечного или линейного) изучения параметров инженерно-геологических условий и дистанционного изучения значительных площадей (например, ландшафтный метод, предусматривающий широкое применение космических и аэрофотоматериалов и т.п.). Роль методов дистанционного исследования особенно велика при проведении мелко- и среднемасштабной съёмки. Наземные методы получения прямой информации об инженерно-геологических условиях территории используются при съёмке любого масштаба, однако при крупномасштабной съёмке их роль становится ведущей, уровень их проведения определяет достоверность и качество получаемой информации.

21.Основные методы инженерно-геологических исследований: инженерно-геологическая разведка.
Разведка Инженерно-геологическая комплекс работ, являющихся частью инженерно-геологических изысканий и проводимых с целью получения инженерно-геологических характеристик грунтов в сфере взаимодействия сооружений с геологической средой

 

22. Основные методы инженерно-геологических исследований: геофизические методы. Отбор проб грунта и воды.

Геофизические методы исследований — это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических и других изысканий и основанный на изучении естественных и искусственных полей Земли.

Геофизические методы исследований широко применяют на современном этапе геологических исследований, в обязательном порядке в комплексе с геолого-тектоническими, геохимическими, минералогическими и другими методами , особенно для изучения глубинных частей Земли, вплоть до ее ядра. Объектами геофизических исследований являются: природные объекты в верхних горизонтах земной коры (горные породы и руды), в частности особенности их физических полей (гравитационных, магнитных, электрических и др.), отражающих строение и состав месторождений, залежей, пород, руд и т.д.: их расположение в земной коре, мантии и определяющее геологическое строение и структуру этих блоков Земли; различные физические процессы и явления, как внешние, так и внутренние, в результате которых природные объекты зарождаются, изменяются, исчезают, а также формируется внутреннее сложное строение Земли; причины и закономерности возникновения и развития геологических процессов и сопровождающих их физических полей, что неизбежно приводит нас к пониманию закономерности развития Земли в целом.

При инженерно–геологических изысканиях горные выработки решают две основные задачи: 1) установление геологического строения местности (участка) и 2) взятие образцов грунтов и проб подземной воды для определения их свойств. Форма отбираемых образцов зависит от вида грунтов. Так, из прочных грунтов (скальные, полускальные) берут куски, из сыпучих (пески, гравий и т.д.) навески (до 0,5 кг), а из глинистых образований (суглинки, глины и др.) монолиты, т.е. образцы с сохранением их природной структуры. Такие монолиты можно отбирать в виде кубов или кернов.

 

Каждый монолит из глинистого грунта немедленно консервируется в целях сохранения его структуры и природной влажности. Для этого его окутывают марлей с последующей пропиткой её парафином с воском. В таком виде монолит может сохранять свою природную влажность до 3-х месяцев. Все отобранные образцы грунтов снабжаются этикетками, на которых указаны литологический тип грунта и место его взятия. В таком виде образцы отправляют в грунтоведческие лаборатории для определения их свойств.

Пробы подземных вод помещают в бутылки, горлышко которых герметично закрывается. Бутылки с наклеенными этикетками отправляют в химические лаборатории, где определяют в частности, агрессивные свойства воды.

 

23. Полевые методы определения физико-механических свойств грунтов: метод штампов прессиометрические исследования.

Определение свойств грунтов - это одна из основных задач, выполняемых в процессе инженерно-геологических изысканий, а иногда и при гидрогеологических исследованиях.

Различают физические, механические, химические, водные и многие другие свойства грунтов. Их определение выполняется на основе лабораторных исследований, либо в процессе испытаний непосредственно в грунтовом массиве (полевые методы).

Полевые методы дают заведомо лучшие результаты при определении свойств грунтов, поскольку ни одна даже самая лучшая лаборатория не сможет в точности смоделировать естественные условия, которые есть в массиве грунта.

Полевых методов много, из самых применяемых для оценки механических свойств грунтов можно выделить штамповые испытания и зондирование (статическое и динамическое).

Штампы применяют для оценки модуля деформации требуемого слоя грунта, обычно того, на который планируется опирать сооружение. Для этого в вырытый шурф устанавливают штамп и домкратами ступенчато подают нагрузку. Каждая последующая ступень давления дается после наступления консолидации.

 

24. статическое зондирование.

Статическое зондирование является в настоящее время одним из основных методов изучения грунтовых условий, который в истекшем ХХ веке претерпел сложную эволюцию от простейших щупов, вдавливаемых вручную, до мощных мобильных установок с высокомеханизированным управлением и автоматизированной системой измерений. С помощью зондирования удается оценивать грунт в состоянии его естественного залегания (in situ) с максимальной эффективностью. При этом главными достоинствами статического зондирования являются его быстрота и простота, т. е. возможность проведения большого числа измерений в кратчайшие сроки. Необходимость в этом связана с двумя обстоятельствами.

Во-первых, изучаемый грунт всегда неоднороден, его свойства различны в каждой точке обследуемой площадки. Малочисленные полевые и лабораторные испытания грунта не гарантируют необходимой полноты получаемой информации, как бы точны они ни были. Всегда остаются опасения, что между буровыми скважинами или точками полевых испытаний остались незамеченными «слабые» или «прочные» линзы грунта, что фактические границы между пластами (слоями грунта) отличаются от принятых, т. е. указываемых на литологическом разрезе и т. д. Просчеты такого типа нередко становятся причинами повреждений или даже обрушения построенных объектов. Естественно, что для предотвращения подобных ситуаций необходимо оценивать грунтовые условия площадки по возможно бόльшему числу точек, что требует быстрых и дешевых методов, таких как статическое зондирование.

Во-вторых, рациональное использование быстрых и дешевых методов изучения грунта («экспресс-методов»), к каким относится статическое зондирование, – наиболее реальный способ сокращения продолжительности инженерных изысканий. Частичная замена буровых скважин и дорогостоящих испытаний грунта на статическое зондирование, как правило, обеспечивает сокращение сроков изыскательских работ даже при значительном увеличении числа точек зондирования.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.