Расчет котлована
Расчет котлована различной формы сводится к определению водопритоков грунтовых вод в случае если он будет прорезать толщу грунтов водоносного горизонта.
В плане строительные котлованы могут иметь самые различные формы. Однако можно выделить два основных случая : отношение длины котлована к его ширине менее чем 10:1 и отношение длины котлована к его ширине более 10:1. В первом случае котлован может рассматриваться как некоторый условный большой колодец той или иной формы в плане, а во втором случае –как большая канава.
Расчет водопритока в большую канаву ничем не отличается от расчета водопритока в обычную горизонтальную выработку и проводится по формуле Дюпюи, с той только разницей, что водоприток будет двусторонним и, следовательно :
Q=Кф(Н²-h0²)/R;
Принимая котлован за условный большой колодец, необходимо определить его условный радиус или условный диаметр.Eсли действительная площадь котлована будет равна F,м², а площадь равновеликого круга будет πr0², то:
r0=√F/π=0,564√F;
Подставляя значение r0 в формулы расчета водопритоков в колодцы, получим величину водопритока в котлован. Решение вопроса, как подойти в том или ином случае к расчету осушения котлована, зависит от конкретных геологических условий . Рассмотрим несколько характерных случаев.
Читай, также как определить коэффициент фильтрации
Рисунок-1. Схема устройства строительных котлованов
I-случай: Котлован прорезает толщу грунтов водоносного горизонта и входит в толщу водонепроницаемых грунтов ( рис-1,а). Здесь целесообразно заложить вдоль бортов котлована береговую или контурную дрену .Водоприток в дрену будет равен :
Q=КфL[(h1-h2)/2 (H1-H2)/R], где L –полная длина дрены ( все другие величины видны из рис-1).
II случай. Котлован прорезает толщу водоносного горизонта и доходит до водоупорного слоя (рис-1,б).Водоприток следует рассматривать как приток воды к большому колодцу независимо от того, что по бортам котлована у его подошвы будут закладываться кюветы для стока воды.
III случай. Котлован прорезает водоносный горизонт не полностью . Следовательно, котлован надо рассматривать как большой несовершенный колодец с притоком воды через стенки и дно. При этом необходимо, чтобы напор воды на дно котлована был меньше , чем объемная масса грунта с учетом взвешивающего действия воды ( рис-1,в), то есть имело бы место неравенство :
Hкрит=Н1-Нкотл< ρоб.взв.
Если такое неравенство не будет соблюдено, то вода поступающая снизу вверх, размоет дно котлована и сделает его непригодным в качестве основания здания или сооружения. Поэтому при несоблюдении неравенства
Hкрит=Н1-Нкотл< ρоб.взв.,
следует переходить к глубинному водоотливу , осуществляя его через систему водопонижающих скважин , заложенных по периметру котлована.
Величина водопритока также определяется по формуле притока к большому колодцу, но при этом должна быть проверена расстановка понижающих скважин. Приток к одной скважине не может быть рассчитан по формулам притока к одиночным колодцам по двум причинам: во -первых , в группе или цепи скважин будет происходить взаимодействие между ними и взаимный перехват поступающей воды .
Во-вторых , при сильной откачке воды вокруг скважины могут возникнуть области завихрений , вызывающих переход от ламинарного движения воды к турбулентному , что снизит производительность скважины . Зихард считает, что скорость фильтрации, м/с, не должна превышать :
q=√Кф/15.
При этих условиях водоприток , л/с, в одну скважину должен быть не более qmax=2 πrсквh0√Кф/15, где rскв-радиус скважины , м; h0-уровень воды в скважине,м;Кф-коэффициент фильтрации, м/с. Зная приток воды к котловану Q и максимальную производительность одной скважины qmax, можно определить необходимое количество скважин.
IV случай. Горизонтальная дрена или строительный котлован закладываются на некотором расстоянии от водоема ( реки, озера), постоянно питающего грунтовые воды( рис-2).
Рисунок-2. К определению влияния расстояния от котлована до водоема на величину водопритока
Вычисленная величина радиуса влияния может быть больше, чем расстояние от центра котлована до водоема . Тогда расчет водопритока следует вести с учетом расстояния от центра котлована до водоема. Если расстояние от центра котлована до водоема больше половины вычисленного радиуса влияния (L>0,5R), то в расчет водопритока по-прежнему следует вводить величину вычисленного радиуса влияния.
Если же расстояние от центра котлована до водоема меньше половины вычисленного радиуса влияния , то в расчет следует вводить величину 2L.
Пример: Строительный котлован глубиной 10,0 м и размерами в плане 16,0х 64,0 м закладывается на расстоянии L=70 m от реки.Водонепроницаемые грунты залегают на глубине 9,9 м от поверхности . Уровень грунтовых вод находится на расстоянии 1,0 м от поверхности , а коэффициент фильтрации водоносного слоя Кф=4.0 м/сут.
Котлован осушается полностью (h0=0). Вычислить величину притока воды в котлован ( смотри рисунок-2).
Определяем условный радиус большого колодца: r0=0,564√16•64=18,048m≈18,0m.
Определяем радиус влияния R=2(H-h0) √HКф=2(9-0) √4•9=108 м. Следовательно, L=70R/108>0,5R.Величина водопритока в котлован определяем по формуле :
Q=1,366Кф[(H²-h0²)/(lgR-lgr0)=1,366•4[(9²-0²)/(lg108-lg18)=581м³/сут.
Решим тот же пример, полагая что котлован закладывается на расстоянии 40,0 м от реки. Тогда L=40R/108<0,5R.
Водоприток будет равен Q=1,366Кф(H²-h0²)/[lg(2L)-lgr0]=1,366 • 4(9²-0²)/(lg80-lg18)=693м³/сут.
Читай далее разбивка котлована
*****
Добавить комментарий