Приложение 12 (рекомендуемое). Расчет вертикального дренажа

Приложение 12
Рекомендуемое

Расчет вертикального дренажа

1. Систематический дренаж.

1.1. При проектировании систематического вертикального дренажа следует выполнять расчеты его параметров при расположении скважин по сетке с равномерным и неравномерным шагом (черт. 12.1).

1.2. При схематизации гидрогеологических условий необходимо выделять следующие расчетные схемы:

однородная или двухслойная толща;

трех- или четырехслойная толща;

двухслойная толща с напорным питанием.

1.3. Для схем I и II (черт. 12.2, а, б, д) уровень подземных вод в слое, где располагается фильтр скважин следует определять по формуле:

, (1)

где - высота от водоупора до уровня воды в скважине, м;

а - расстояние между рядами скважин, м;

b - расстояние между скважинами в ряду, м;

Т - проводимость водоносной толщи, , определяемая по формуле (8) прил. 8;

g - интенсивность инфильтрационного питания, м/сут;

- фильтрационное сопротивление, обусловленное гидродинамическим несовершенством дренажа по степени вскрытия водоносной толщи, м;

- внешнее фильтрационное сопротивление.

1.4. Для сетки с неравномерным шагом а>b внешнее фильтрационное сопротивление необходимо определять по формулам:

посередине между рядами скважин:

; (2)

посередине между скважинами в ряду:

, (3)

где - радиус скважины, м.

1.5. Для сетки скважин с равномерным шагом при а=b внешнее фильтрационное сопротивление определяется по формуле (3).

1.6. Шаг скважин "b" в сетке с равномерным шагом находится по формуле (1) подбором при заданных H, b и g.

1.7. Шаг скважин "а" в сетке с неравномерным шагом следует определять по формуле:

, (4)

где f - определяется по формуле:

. (5)

1.8. Для схемы II (трехслойная толща со средним слабопроницаемым слоем), но с фильтрами скважин в обоих водоносных слоях уровни подземных вод посередине между скважинами в сетке с равномерным шагом следует определять по формулам:

, (6)

, (7)

; - сопротивление на несовершенство скважин соответственно в пределах верхнего и нижнего слоя;

Т - проводимость, равная , здесь ; ;

R - радиус влияния скважины равный ;

;

; ;

, - сопротивления, принимаются по графику (черт. 12.4) при допускается , при ; .

1.9. Общий дебит скважины состоит из расходов, поступающих в скважину из верхнего () и нижнего () слоев, определяющихся по формулам

; (8)

; (9)

где .

1.10. Приведенными выше формулами следует пользоваться при соблюдении условий a>2h и b>2h. При этом необходимо учитывать, что свободная поверхность подземных вод располагается в верхнем слое, не пересекает границы слоев пласта.

1.11. Для трехслойной толщи со средним слабопроницаемым слоем при и средний слой с параметрами и в расчетах следует принимать за относительный водоупор.

1.12. При расположении фильтра скважин в верхнем слое величина H соответствует превышению уровня подземных вод посередине между скважинами (рядами скважин) над уровнем воды в них (см. черт. 12.2, а, б, д).

1.13. При расположении фильтра скважин в нижнем слое (см. черт. 12.2, в, г) величина H соответствует превышению в нижнем слое посередине между скважинами (рядами скважин) по сравнению с уровнем в них. При небольшом различий коэффициентов фильтрации слоев в расчетах допускается .

1.14. Для трехслойной толщи (см. черт. 12.2, в) , а переход к превышению уровня в верхнем слое определяется по формулам

для ряда скважин:

; (10)

для скважин с равномерной сеткой:

; (11)

где при ;

при .

В остальных случаях при расположении фильтра скважин в нижнем слое переход к превышению от превышения следует определять по формулам:

для трехслойной толщи:

; (12)

для двухслойной толщи (черт. 12.2, г, е)

. (13)

1.15. При наличии напорного питания подземных вод с постоянным напором (черт. 12.3) дебит скважины определяется по формулам:

общий дебит скважины

; (14)

дебит скважины от инфильтрационного питания

; (15)

дебит скважины от напорного питания

. (16)

1.16. При наличии напорного питания уровень подземных вод посередине между скважинами определяется по формуле

, (17)

где ; - фильтрационные сопротивления скважин при напорном режиме определяются по формулам:

при

, (18)

, (19)

при

, (20)

, (21)

где ;

и - сопротивления для однородного грунта мощностью и , определяемые по графику (черт. 12.5);

- коэффициент, который определяется по прил. 8 (черт. 8.11) при .

1.17. Фильтрационное сопротивление определяется по формуле:

, (22)

где - сопротивление, вызванное степенью вскрытия пласта;

- сопротивление, обусловленное скважностью фильтра (числом, формой, размером отверстий);

- сопротивление, обусловленное фильтровой обсыпкой и фильтрационными деформациями в призабойной зоне;

- сопротивление, вызванное нарушением линейного закона фильтрации;

- сопротивление, обусловленное гидравлическими потерями внутри фильтра и водоподъемных трубах.

При расчете величинами фильтрационных сопротивлений ; ; ; допускается пренебрегать. Если фильтр скважины не полностью перекрывает водоносную толщу, необходимо учитывать сопротивление по степени вскрытия пласта .

1.17.1. В случае однородной толщи (см. черт. 12.2, д)

.

При сопротивление определяется по формуле в следующих случаях:

для фильтра, примыкающего к кровле (подошве) пласта ()

,

где ;

- длина фильтра;

- коэффициент, определяемый по табл. 12.1.

Для фильтра, не примыкающего к кровле (подошве) пласта ()

, (25)

где - коэффициент, определяемый по табл. 12.2.

Таблица 12.1

хи	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7
эпсилон	- 0,39	-0,22	-0,08	0,13	0,32	0,65	1,1

Таблица 12.2

l к m + ----- 2 --------------- h	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5
Дельта эпсилон	2,33	1,07	0,49	0,17	-0,01	-0,19	-0,22

1.17.2. Двухслойная толща:

при расположении фильтра в верхнем слое (см. черт. 12.2, б)

; (26)

при расположении фильтра в нижнем слое (см. черт. 12.2, г)

, (27)

где ; ; - находятся как для однородной толщи соответственно мощностям - по формулам (24) или (25);

; - обозначения даны на черт. 12.2.

1.17.3. Трехслойная толща:

при расположении фильтра в верхнем слое и (черт. 12.2, а)

; (28)

при расположении фильтра в нижнем пласте и (см. черт. 12.2, в)

; (29)

Для расчета сопротивлений необходимо принимать следующие мощности:

для принимается ;

для - ;

для - ;

для - ;

для - .

При расположении фильтра в верхнем слое и и (см. черт. 12.2, а)

; (30)

при расположении фильтра в нижнем слое и и (см. черт. 12.2, в)

; (31)

Здесь сопротивления определяются по формуле:

; (32)

где - сопротивление вычисляется по формулам (24), (25) при .

Сопротивления ; ; и определяются по формуле (32).

1.17.4. Трехслойная толща со средним слабопроницаемым слоем:

при расположении фильтра в верхнем слое

; (33)

при расположении фильтра в нижнем слое и

, (34)

где ; ; ;

- для сетки скважин с равномерным шагом;

- для линейного ряда скважин при или ;

- сопротивление, определяемое по графику (черт. 12.6).

1.17.5. Четырехслойная толща:

при расположении фильтра во втором слое и ; и (черт. 12.2, е)

, (35)

где ; ; ; ;

- для сетки скважин с равномерным шагом определяются из графиков (черт. 12.5) при , для линейного ряда скважин при или и определяются из графика (черт. 12.6) при ;

- фильтрационное сопротивление для двухслойного грунта, определяется по формуле (27);

, - поправочные коэффициенты, определяемые по прил. 8.

2. Расчет линейных систем дренажа.

2.1. Расчет линейных систем дренажа при наличии границ с постоянным напором проводится по формулам установившейся фильтрации.

2.2. При заданном понижении дебит каждой скважины линейного ряда определяется по формуле:

. (36)

2.3. При заданном дебите понижение в скважине определяется по формуле:

, (37)

где - фильтрационное сопротивление на несовершенство скважины в ряду.

Внешнее фильтрационное сопротивление и уровень линии скважин определяется по табл. 12.3.

Таблица 12.3