ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

НАЛИВ В УДЛИНЕННЫЙ КОТЛОВАН (ТРАНШЕЮ)

Одним из способов проведения крупномасштабного опробова­ния зоны аэрации является налив в удлиненный котлован (тран­шею), имитирующий опытный участок канала (рис. 58). Сущест­венный недостаток этого способа — значительные потери воды на насыщение зоны аэрации. Поэтому такой опыт целесообразно про­водить только при сравнительно небольшой мощности опробуемой зоны аэрации. В частности, определенный интерес эта схема опро­бования представляет для условий, когда покровные отложения имеют сравнительно небольшую мощность и значительно меньшую проницаемость в нижней части, а уровень грунтовых вод распола­гается ниже их подошвы. В этом случае под опытным отсеком об­разуется своеобразный поток растекания, который в начальный период имеет нестационарный характер, а затем стабилизируется. Для интерпретации опытных данных целесообразно использовать главным образом данные стационарного режима, для которого мо­гут быть составлены сравнительно простые расчетные зависимости.

При выводе зависимостей поток делится на два фрагмента — под каналом и вне его, причем поток под каналом следует раздельно рассмотреть для ус­ловий подпертой фильтрации из канала.

При k^ko и относительно большой ширине канала поток под ним можно описывать, исходя из предпосылок перетекания. В том случае в каждом сече­нии под каналом балансовое уравнение будет

-$r=vK-vn, (4.21)

Где q — расход горизонтального потока; vK и vn — скорости вертикальной фильтрации из канала и через слабопроницаемый слой. Для этих величин при

НАЛИВ В УДЛИНЕННЫЙ КОТЛОВАН (ТРАНШЕЮ)

Рис. 58. Схема потока и наблюдательной сети при наливе в отсек канала.

А — разрез поперек канала (1 н 2 — свободные поверх­ности при подпертой и сво­бодной фильтрации из ка­нала) ; б — расположение наблюдательных скважин в плане (пунктиром показана граница расчетного блока, 1—5 — номера пьезометров)

Подпертой фильтрации из канала можно записать выражения

L. Ш1 «_ 11 П /а

-km-j--, vK = k —------------------- , Un=Јo—0-, (4.22)

Ах тг МІ

Где Я — расчетный напор в верхнем слое; т7 — расчетный путь вертикальной фильтрации в верхнем слое; тй+-~(т—т7) — расчетная мощность верти­кального потока из верхнего слоя через нижний. Подставляя эти выражения в (4.21), получим дифференциальное уравнение для распределения средних на­поров под каналом

, dm. . //0-Я . ь И

Km + k-- ™ Н ko —0 (4.23)

Dx2- тг щ '

Или

+ ------------- L_. (4.24)

Dx2 ттг mmz k тто s '

Общее решение этого уравнения

Н=-^^-- + СїС\ІЬх + С2В\ІЬХ, (4.25)

Где Сі и Сг — произвольные интегрирования, которые находятся из граничных условий. Так, из условия на оси канала dH/dx—0 при дс = 0 и из условия Я= —кл + Шй при x=0,5N получаем

НО

(Лл + я*о) — -L*mm -

Со=0, С\=--------------------------- ь¥ (4.25а)

Ch~2~

QK — —km = km

Dx HO

(4.26)

Расход потока qK в сечении уреза канала при этом будет dH

——Cikmb sh = x=0,S N 2

Mттг -(/іл-то).

Для определения расчетной мощности тг сопоставим (4.26) с выражением для расхода из канала неограниченной ширины (N-*-оо) при feo=0, тогда оно принимает вид

QK=km (h0 ~ Ал) д/(4.26а)

Л] ттг V тг

Вместе с тем строгое решение такой задачи дает

Сопоставляя (4.26а) и (4.266), получим У ль/т-0,44 или тг = 0,2т. Тогда вы­ражение (4.26) принимает вид

QK=kmb th р (---------------- ^L^— — НЛ — щ\ (4.27)

5 ^ = m +0i8^m) (4.27а)

Т0 к z

Сопоставление со строгим решением для однородного потока на водоупоре по­казывает, что это решение дает приемлемые результаты при А/^ 0,5т.

При малом размере канала для расхода бокового потока можно прини­мать сопротивление потока таким же, как для потока на водоупоре (при k0— = 0), а для расчета потока, фильтрующего под каналом через слабопроницае­мый слой считать средний напор под каналом, равным среднему напору иа ли­нии уреза канала.

Тогда выражения для расходов потока под каналом будут

_ __ ,т Ао — Лл о__________ HhnN оя,

Чк Km, <7к=-2^~. (4.28)

Где &L — сопротивление канала по отношению к верхнему слою. В частности, при однородном строении ложа канала с небольшой глубиной воды и N>2m можно считать [25]

AL =0,44 + 0,16-^-. (4.28а)

Т 1 """ N

Рассмотрим теперь поток во внешнем фрагменте, где также принимаются предпосылки перетекания и глубины потока описываются уравнением

Решение этого уравнения будем искать методом интегрального баланса, зада­вая линейное распределение глубин потока

_ Но

Л (l---------------- (4.30)

Подставляя (4.30) в (4.29), получим приближенное равенство Ал

(4-31)

L2 - то

Которое будем выполнять, интегрируя его от 0 до L, что дает

-£--£-(4-+4 <«•*>

Причем

H

(4.32а)

Для получения полных фильтрационных потерь из канала большой ширины следует еще добавить расход q^, фильтрующийся через слабопроницаемый слой под каналом

О и о

Kp Г 0,5 (Ао + ma)_N _ _ _th Р / h0 + «о

Щ 1+0,67*0— L ®о

N12 ЛГ/2

О Г Hdx=J<L Г =

К т j т0 Jn \ ЬШтг ^ 1 )

(--------- * + - Ал - moV ■ (4.33)

Суммарный погонный расход фильтрации из канала <7K=2(g,®+<7К), со­гласно (4.27) и (4.33), можно записать в виде

2

Л (4.34)

То ).

Р

Где обозначено

__ к+М______ (4.34а)

Щ +0,67km ' >

Аналогично решается эта задача при свободной фильтрации из канала, когда для qK можно записать выражение

Fti h„ - f - тп

Fc—^ + W-^-*.. (4.35)

Где hK —средняя глубина потока под каналом.

При проведении опытного налива в такой канал (котлован) замеряется расход фильтрации из канала QK, по которому нахо­дится удельный расход qK = QK/2lK, где /к — длина опытного уча­стка канала. Как показывают данные практических замеров, ве­личина удельного расхода из канала может существенно меняться по его длине. Для контроля за неравномерностью фильтрации из канала целесообразно замерять потери в канале по нескольким отсекам.

Наблюдательная пьезометрическая сеть задается по створу по­перек канала с дополнительными скважинами поперек створа (см. рис. 58, б). Желательно эти скважины устанавливать на пол­ную глубину верхнего, более проницаемого слоя. По замерам в этих пьезометрах устанавливается зависимость глубины потока h от расстояния до канала х, которая согласно (4.30) принимается ли­нейной. По точкам на графике h (х) проводится прямая линия, от­секающая значения h = hn при х=0 и x — L при h — 0. Тогда можно получить соотношение коэффициентов фильтрации

= (4.36)

(-W-+1)"

После чего рассчитать qK по выражениям (4.34) или (4.35) и по­лучить k = qK/qK.

Обработку данных нестационарного режима при свободной фильтрации из канала можно проводить, пользуясь конечно-раз­ностными уравнениями, составляемыми для блока площадью Ах А у за интервал времени At внутри «креста» пьезометров (см. рис. 58, б)

Thp /. h. n А

НАЛИВ В УДЛИНЕННЫЙ КОТЛОВАН (ТРАНШЕЮ)

+ h5AxI5)=ko + (4.37)
где Ах и Ау—размеры блока, причем Ах равно половине расстоя­ния между пьезометрами I я 3, а Ау равно половине расстояния между пьезометрами 4 и 5; hs, /м, Нь— средние глубины потока между пьезометрами 3, 4, 5 и 2; hi— средняя за интервал At глу­бина потока по пьезометру 2; АЛг — изменение уровня воды в пье­зометре 2 за время At; ho і и Д/toi — глубина потока и изменение уровня воды за время At, средние по пьезометрам 0 (ho) и 1 (hi), причем

ДАо1 + АЬ_(х2-хі) = L. (4.37а)

Х2 + Х1 Х2"Ь*1

Для упрощения записи представим уравнение (4.37) в виде

Где vh и /п — средние значения скорости подъема уровней и гра­диентов напора в подошве; М3 иМ — модули расхода фильтрации из канала и изменения расходов в расчетном блоке

О X] , ' Х2 — XI. " , . ОЛ,

VH=V% — + VH _2-_ + «Я. (4.38а)

TOC \o "1-3" \h \z / — і a - + Х2 - J - + /го*' +0,5fti (Х2 — х\) . g,

П 2Д* то Ах ' \ • )

M^-l^, (4.38s)

9 Ах Ay Ах Ay х '

В уравнении (4.38) три переменные и поэтому его использова­ние для определения всех трех параметров требует дополнительной информации. Если, например, найдены значения k и ко по стацио­нарному режиму, то из уравнения (4.38) определяется величина р. Если же в процессе опыта замеряется изменение влажности, по ко­торому можно установить величину р, то уравнение (4.38) пере­писывается в виде

Hut, — Мл /„

K=*koZ2 + Zu = (4.39)

Составляя по опытным данным график зависимости величин Z\ и Z2, в соответствии с уравнением (4.39) должны получить на этом графике прямую линию, отсекающую на осях Z\ и Z2 значения Z\=k и Z\= kjkо.

При таких расчетах следует очень внимательно относиться к обоснованию величины qK, учитывая, что заметная часть потерь из канала может тратиться на изменение влагозапасов в зоне аэра­ции, а также считаясь с возможной неравномерностью фильтрации по площади опытного участка канала (котлована).

ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Квалифицированные услуги в области геологического обследования участка

Невозможно начать возведение дома без начального изучения геологического изыскания. Строительные нормы, используемые при возведении стен, напрямую зависят от полученных результатов изучения почвы. Что такое геология для строительства и как получить …

Инженерная геология в Киеве

Геологические исследования играют большую роль при масштабном строительстве домов, несущих конструкций и производственных мощностей. Среди большого спектра услуг инженерная геология занимает почетное место в потребительском рейтинге на рынке. Компания «Геоплан» …

Геологические исследования

Анализ состояния грунта - это один из самых важных этапов перед началом строительства. Данный спектр исследований позволяет всесторонне и объективно оценить положение дел на строительной площадке, чтобы конструктор мог правильно …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua