З ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ФІЛЬТРАЦІЇ
Водоносних порід методом ДОСЛІДНОЇ відкачування
Москва Енергоіздат один тисяча дев'ятсот вісімдесят одна
Описано способи визначення коефіцієнтів фільтрації та інших гідрогеологічних параметрів водоносних порід методом досвідчених відкачок. Дано рекомендації по вибору схем і формул розрахунку откачек в різних гідрогеологічних умовах при сталому і несталому режимах фільтрації. Описуються хід досвіду і обладнання, що застосовується при досвідчених откачках.
Для інженерів і техніків гідрогеологів, які працюють на дослідженнях для гідротехнічного та інших видів будівництва.
Основною характеристикою водопроникності гірських порід є коефіцієнт фільтрації, який є вихідним параметром для всіх фільтраційних розрахунків. Коефіцієнт фільтрації може визначатися досвідченими відкачування, нагнітання і наливу води, нагнітання повітря, геофізичними і лабораторними дослідженнями. Найбільш надійним кількісним методом визначення цього коефіцієнта є досвідчені відкачки. Тому вони рекомендовані ГОСТ 23278-78 "Грунти. Методи польових випробувань проникності" в якості основного методу при польових випробуваннях грунтів, що залягають нижче рівня грунтових вод або покрівлі напірного пласта.
Фільтраційні розрахунки, що виконуються для обгрунтування проектів великого гідротехнічного будівництва, можуть бути поділені на дві групи: розрахунки, що грунтуються на коефіцієнтах фільтрації і параметрах несталого руху, і розрахунки, що грунтуються тільки на коефіцієнтах фільтрації.
До розрахунків, для яких необхідні параметри несталого руху - коефіцієнти фільтрації і пьезопроводності (уровнепроводності), належать такі:
а) визначення часу зниження рівня підземних вод при роботі водопонижающих установок, огороджувальних великі і до глибоких будівельні котловани, розташовані далеко від річок в містах середньої і низької водопроникності; якщо такі котловани розташовані поблизу річок в породах добре проникних, то розрахунки зазвичай виробляються за формулами усталеною фільтрації;
б) визначення тимчасових втрат з водосховищ на насичення берегів для малих річок з витратою менше 50 м 3 / с в тих випадках, коли ухили грунтових вод в берегах незначні або є зворотний ухил від річки в глиб берега;
в) розрахунки розвитку підпору грунтових вод в часі для ділянок, на яких розрахунки по сталому руху призводять до висновку про підтоплення; ці розрахунки проводять тільки в тому випадку, якщо визначення Фоков розвитку підпору має практичне знамення.
У всіх наведених випадках недооблік фактора несталого руху може призвести до суттєвих помилок в розрахунках. Так, рівні підземних вод в водопонижающих свердловинах можуть опуститися нижче граничної глибини всмоктування насосів, прийняті в проекті водопоніжающіе кошти можуть бути недостатньо ефективні і т.п.
До розрахунків, які базуються тільки на коефіцієнтах фільтрації і не вимагає визначення параметрів несталого руху, відносяться:
а) розрахунки фільтраційних втрат під греблею і в обхід її;
б) розрахунки для побудови сітки руху на ділянці греблі та, зокрема, визначення вихідних градієнтів фільтраційного потоку в нижньому б'єфі для неоднорідного пласта;
в) розрахунки припливу води в будівельні виїмки;
г) розрахунки всіх протифільтраційних заходів (завіс, підземних контурів, дренажів і т.п.).
Таким чином, при більшості фільтраційних розрахунків для гідротехнічного будівництва потрібно визначення лише коефіцієнтів фільтрації і тільки при деяких з них також визначення параметрів несталого руху. Тому в завданні на виробництво відкачування повинна бути вказана методика її проведення, необхідна для визначення тільки тих гідрогеологічних параметрів, які потрібні для фільтраційних розрахунків.
В основу даного посібника покладено "Інструкція і методичні вказівки щодо визначення коефіцієнтів фільтрації водоносних порід методом досвідчених відкачок зі свердловин" І-38-67, складена Г.К. Маменко [13], а також ряд робіт, список яких додається.
У порівнянні з Інструкцією І-38-67 в цьому Посібнику зроблені наступні доповнення і зміни. Більше уваги приділено термінології і основним залежностям. З метою полегшення схематизації природних умов при підборі розрахункових схем розширені поняття про однорідність і неоднорідність водоносних горизонтів і граничних умовах. Уточнена методика визначення відстаней від спостережних свердловин до центральної та тривалості откачек при визначенні гідрогеологічних параметрів в умовах квазістаціонарного і несталого режимів фільтрації. Уточнено значення поправки на недосконалість свердловин за ступенем розкриття пласта.
Широкий розвиток гідротехнічного будівництва в гірничо-складчастих районах висунуло необхідність оцінки водопроникності тріщинуватих скельних і напівскельних порід, в зв'язку з чим цього питання в цьому посібнику присвячений самостійний розділ.
У зв'язку з необхідністю зниження вартості і скорочення термінів виконання дослідно-фільтраційних робіт в Керівництві наводяться також експрес-методи.
У всіх випадках рекомендується враховувати експериментальний характер кожного досвіду і прагнути отримувати від нього максимум якісної інформації шляхом правильного вибору способів буріння і обладнання свердловин; широкого впровадження точних контрольно-вимірювальних пристроїв; застосування обґрунтованої методики розрахунку за схемою, найбільш повно відображає особливості природної обстановки, умови ведення досвіду та вимоги проекту.
Справжнє Керівництво не можна розглядати як зведену роботу, і якій наведено всі методи ведення, обробки і інтерпретації результатів досвідчених відкачок. Воно складене з урахуванням особливостей виробництва дослідних робіт при пошуках для обгрунтування проектів гідротехнічного будівництва, і тому в ньому викладені лише ті методи і прийоми, які при цих дослідженнях найбільш доцільні.
У Керівництві не розглядаються методи ведення откачек з метою вирішення питань водопостачання, для цього існують спеціальні ґрунтовні монографії. Форми польових записів і обробки матеріалів докладно не розглядаються, так як вони будуть поміщені в посібнику по польовій документації.
У Керівництві враховані зауваження А.В. Ростиславлева, Ю.М. Бударіна, А.Г. Міліхікера, Е.С. Дзекцера.
Основні показники ВОДОПРОНИКНОСТІ
1. Основними розрахунковими параметрами водопроникності порід є: коефіцієнт фільтрації, коефіцієнт проникності, коефіцієнт водопровідності, коефіцієнт пьезопроводності.
Коефіцієнт фільтрації К являє собою швидкість фільтрації при напірному градієнті, рівному одиниці. Згідно із законом Та реї
де v - швидкість фільтрації (витрата води через одиницю площі поперечного перерізу грунту, включаючи площу перетину порового простору і скелета грунту); J - напірний градієнт; Q - витрата фільтраційного потоку; F - площа поперечного перерізу потоку.
Коефіцієнт фільтрації інакше може бути визначений як фільтраційний витрата, віднесений до площі поперечного перерізу потоку при градієнті, рівному одиниці. При гідрогеологічних розрахунках коефіцієнт фільтрації вимірюють в метрах на добу або в сантиметрах в секунду.
Коефіцієнт фільтрації обчислюється за формулами, наведеними в додатку 1.
Проникністю називається властивість гірських порід пропускати через себе рідини, гази і їх суміші при наявності перепаду тиску (напору); проникність залежить від розміру сполучених між собою пор і тріщин в гірських породах. Коефіцієнт проникності є витрата рідини, що має в'язкість 1 мПа · с, що фільтрується через поперечний переріз площею 1 см 2 при перепаді тиску 0,1 МПа. Він вимірюється в дарсі (1 дарсі = 1,02 · 10 -8 см 2).
Коефіцієнт проникності може бути виражений формулою
де Q - об'ємна витрата рідини, см3 / с; # 956; - коефіцієнт динамічної в'язкості рідини, мПа · с; # 916; l - відрізок шляху фільтрації, на якому відбувається зміна тиску # 916; Р. см; # 916; Р - перепад тиску, МПа; F - площа поперечного перерізу потоку, см 2.
Зв'язок коефіцієнта фільтрації До з коефіцієнтом проникності З виражається формулою
де а - коефіцієнт розмірності; якщо К виражений в сантиметрах в секунду, то а = 1; якщо в метрах на добу, то а = 864; # 947; - слушна маса води, 1 · 10 3 кг / м 3.
Дня води наближено можна вважати коефіцієнт проникності в 1 дарсі, відповідним коефіцієнту фільтрації 1 м / сут.
У табл. 1 наведені середні значення коефіцієнтів фільтрації v проникності для деяких гірських порід для умов руху прісних вод при температурі 20 ° С (по Н.А. Плотникову).
Коефіцієнтом швидкості фільтрації К0 називається швидкість руху води в порах або тріщинах породи при напірному градієнті, рівному одиниці,
де P0 - активна пористість (шпаруватість) порід.
Коефіцієнт швидкості фільтрації і коефіцієнт фільтрації пов'язані наступною залежністю:
Коефіцієнтом водопровідності Т називається твір коефіцієнта фільтрації на потужність водоносного пласта т
Коефіцієнт водопровідності характеризує одиничний витрата (на 1 м ширини) потоку підземних вод при градієнті, рівному одиниці.
Коефіцієнт пьезопроводності а характеризує швидкість перерозподілу напору в процесі несталого руху підземних вод і визначається як частка від ділення коефіцієнта водопровідності на водоотдачу пласта # 956 ;. У напірних водоносних пластах Водовіддача # 956; * Залежить від стисливості пласта і води. Вона оцінюється зміною обсягу води на одиницю площі пласта при зміні напору в межах цієї площі на 1 м. Коефіцієнт пьезопроводності в напірних водах виражається формулою
У безнапірних водоносних пластах коефіцієнт пьезопроводності називають коефіцієнтом уровнепроводності. за значення # 956; в цьому випадку приймають водоотдачу пласта при його осушенні, яка визначається по різниці між загальною пористістю і максимальної молекулярної вологоємністю, а за потужність пласта - середню потужність фільтраційного потоку hcp. Формула для визначення коефіцієнта уровнепроводності має вигляд:
Коефіцієнти водопровідності і пьезопроводності (уровнепроводності) вимірюють в метрах квадратних на добу.
Приклади розрахунку гідрогеологічних параметрів наведені в додатку 2, склад зведених листів для обробки результатів одиночної і кущовий досвідчених відкачок - відповідно в додатках 3 і 4.
2. Розподіл напорів, швидкостей, витрат та інших параметрів підземного потоку всередині досліджуваної області руху підземних вод визначається початковими і граничними умовами пласта.
Початкові умови включають: геологічна будова і умови залягання водоносних і сусідніх з ними пластів; водопроникність тих і інших, а також умови харчування і розвантаження водоносних горизонтів (інфільтрація атмосферних опадів, конденсація, перетікання з сусідніх пластів, зв'язок з поверхневими водами).
Граничні умови визначаються положенням пласта в розрізі і в плані. Необмеженим по потужності (в розрізі) пласт вважається, якщо його потужність в 10 разів більше довжини водоприймальної частини свердловини (фільтра). В іншому випадку пласт вважається обмеженим по потужності. Необмеженим в плані пласт вважається, якщо планові кордону його не впливають на хід відкачування. Обмеженим у плані - якщо він в межах депресійної лійки межує з водотривкими породами, породами інший водопроникності або з водоймою. Напівобмеженого пласт вважається, якщо одна з його меж примикає до водотривких породам або до берега водойми.
Найкращі результати дають відкачування, на хід яких не впливають граничні умови пласта.
РІЗНОВИДИ откачек
СКАЧАТИ БЕЗКОШТОВНО ДОКУМЕНТ
ГОСТ 26775-97 Габарити підмостові судноплавних прогонів мостів НА ВНУТРІШНІХ ВОДНИХ ПУТЯХ НОРМИ ТА ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ
СанПіН 2.2.4.3359-16 санітарно-ЕПІДЕМІОЛОГІЧНІ ВИМОГИ ДО ФІЗИЧНИХ ФАКТОРАМ на робочих місцях