МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 3
Варианты заданий к задаче 3
ЗАДАЧА 3
Определить коэффициент фильтрации водоносных песков по результатам откачки воды из опытного куста, состоящего из центральной совершенной скважины радиусом r=0,2 м и двух наблюдательных скважин, расположенных на одной прямой. Воды безнапорные. Статический уровень, т.е. уровень воды до откачки, находится на глубине 2 м от поверхности земли.
Исходные данные приведены в табл. 9.
Таблица 9
| № варианта | Мощность водоносно-го пласта Н, м | Дебит скважины Q, м3/сут | Понижение уровня воды в скважинах, м | Расстояние наблюдательных скважин от центральной, м | |||
| центральной S | наблюдатель-ных | ||||||
| №1, S1 | №2, S2 | №1, Х1 | №2, Х2 | ||||
| 2,0 | 0,7 | 0,3 | |||||
| 3,0 | 2,0 | 0,6 | |||||
| 5,0 | 2,4 | 1,2 | |||||
| 4,0 | 3,2 | 0,9 | |||||
| 3,5 | 1,6 | 0,4 | |||||
| 4,0 | 1,0 | 0,5 | |||||
| 5,5 | 3,6 | 1,7 | |||||
| 6,5 | 2,3 | 0,8 | |||||
| 6,4 | 2,8 | 0,7 | |||||
| 2,5 | 1,7 | 0,6 |
Коэффициент фильтрации Кф – это скорость фильтрации воды при гидравлическом градиенте, равном единице. Он характеризует водопроницаемость грунтов, т.е. их способность пропускать гравитационную воду через поры (в дисперсных грунтах) и трещины (в скальных грунтах). Чем больше размер пор или чем крупнее трещины, тем выше водопроницаемость пород. По степени водопроницаемости грунты подразделяют [3]: на водонепроницаемые при Кф<0,005 м/сут, слабоводопроницаемые при Кф 0,005–0,03 м/сут, водопроницаемые при Кф 0,03–3 м/сут, сильноводопроницаемые при Кф 3–30 м/сут, очень сильноводопроницаемые при Кф > 30 м/сут. Коэффициент фильтрации используется для определения притока воды к строительным котлованам, дренажным сооружениям и т.п. Он входит также в расчётные выражения, по которым вычисляют осадки инженерных сооружений во времени.
Существуют различные методы определения коэффициента фильтрации – расчётные, лабораторные и полевые. Наиболее точные значения коэффициента фильтрации получают с помощью полевых методов, позволяющих определить коэффициент фильтрации в условиях строительных площадок. Это обеспечивает более достоверные результаты, так как не нарушаются структурно-текстурные особенности грунтов и их природное залегание.
Для определения коэффициента фильтрации полевыми методами из центральной скважины откачивают воду при определённом понижении в ней уровня воды S и замеряют количество откачиваемой воды Q в единицу времени. Наблюдательные скважины служат для того, чтобы установить характер изменения уровня воды на прилегающем участке (рис. 3). Центральная скважина вскрывает водоносный пласт на полную мощность, т.е. она пробурена до водоупора. Такая скважина называется совершенной.
Наблюдательные скважины могут быть несовершенными, т.е. вскрывающими только часть водоносного пласта.
При наличии двух наблюдательных скважин коэффициент фильтрации рассчитывают по формулам Дюпюи для участков: «центральная скважина – наблюдательная скважина №1», «центральная скважина – наблюдательная скважина №2», «наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2».
Для участка «центральная скважина – наблюдательная скважина №1»:
Кф1=0,73Q
, (11)
где Q – дебит скважины, м3/сут; х1 – расстояние наблюдательной скважины №1 от центральной скважины, м; r – радиус центральной скважины, м; Н – мощность водоносного пласта, м; S – понижение уровня воды в центральной скважине, м; S1 – понижение уровня воды в наблюдательной скважине №1, м.
Для участка «центральная скважина – наблюдательная скважина №2»:
Кф2=0,73Q 
, (12)
где х2 – расстояние наблюдательной скважины №2 от центральной скважины, м; S2 – понижение уровня воды в наблюдательной скважине №2, м.
Для участка «наблюдательная скважина №1 – наблюдательная скважина №2»:
Кф3=0,73Q
. (13)
Вычисляют среднее значение коэффициента фильтрации:
Кфср=(Кф1+Кф2+Кф3)/3. (14)
Перед выполнением расчётов вычерчивают расчетную схему на миллиметровке, на которой показывают статический уровень воды, мощность водоносного пласта, водоупор, расстояние до наблюдательных скважин и понижение уровня воды в скважинах (см. рис. 3). Вертикальный масштаб рекомендуется принимать 1:100 или 1:200, горизонтальный 1:500 либо 1:1000. Схему помещают после условия задачи.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 3
Определить коэффициент фильтрации водоносных песков по результатам откачки воды из опытного куста, состоящего из центральной скважины радиусом r=0,2 м и двух наблюдательных скважин, расположенных на одной прямой. Воды безнапорные. Статический уровень, т.е. уровень воды до откачки, находится на глубине 2 м от поверхности земли. Исходные данные приведены в табл. 10.
Таблица 10