Программа для расчета водопритоков и проектирования систем дренажа:
от строительных котлованов до карьеров и шахт
Модуль AnsPit — это аналитический инструмент для точной оценки притоков подземных вод в строительные котлованы, карьеры, шахтные стволы, горизонтальные выработки и шахтные поля. Оценивайте риски суффозии в бортах и риски прорыва подземных вод через дно котлована, рассчитывайте депрессионную воронку, а также определяйте эффективность водозащитных мероприятий (дренажа и ПФЗ).
Видеоурок 1. Расчет водопритоков в котлован, оценка суффозии бортов и прорыва подземных вод через дно
Видеоурок 2. Расчет водопонижения в котловане с обоснованием количества и мест расположения иглофильтров
Видеоурок 3. Расчет водопритоков в подземные выработки (стволы, отдельные штреки и целые шахтные поля)
Запросить демо версию АНСДИМАТ
Запросить он-лайн консультацию
Основные преимущества модуля AnsPit
- Философия быстрых расчетов. Любая задача в программе решается не более чем за 15 минут.
- Низкий порог входа. Не требуется долгого обучения. Любой специалист мгновенно сможет освоить программу. Интерфейс строится на базе интерактивного калькулятора и сопровождается подробной справкой.
- Проверяемость расчетов. Все расчеты строятся на аналитических уравнениях. Их легко можно перепроверить.
- Автоматическое формирование отчетов. Для каждого расчета программа формирует отчет в котором указаны все исходные данные, формулы, результат расчета, а также список использованной литературы и нормативных документов. Идеально подходит для проектировщиков.
- Соответствует требованиям нормативных документов. Программа имеет сертификат соответствия на выполняемые расчеты и включена в реестр Минстроя.
- Одобрена экспертами. Выполненные в программе расчеты получают положительные заключения в Ростехнадзоре, Главгосэкспертизе и других экспертных инстанциях.
Примеры расчетов
Осушение строительных котлованов
- Расчет систем осушения котлованов иглофильтрами
- Расчет притока в траншею/горизонтальную дрену
- Расчет на прорыв подземных вод через дно котлована и оценка суффозионной устойчивости грунтов
- Осушение котлованов и карьеров скважинами
- Расчет водопритоков в открытый котлован. 2 способа
Оценка притоков подземных вод в открытые и подземные горные выработки
- Приток в карьер
- Расчет притока ливневых вод в карьер
- Расчет притока в шахтное поле
- Расчет притока в отдельную горную выработку
- Расчет притока в шахтные стволы
- Лучевой дренаж
Нормативные и методические документы по расчету дренажа котлованов и карьеров
Для расчета притоков в строительные котлованы в программе используются классические аналитические уравнения (формула Дюпюи, формула большого колодца и др.). Расчеты проводятся в соответствии с действующими нормативными документами, что подтверждается Сертификатом соответствия РОСС RU.З2001.04ИБФ1.ОСП32.92534
Программа использует всевозможные типовые расчетные схемы и предоставляет возможность пользователю провести гидрогеологическую схематизацию геологических условий площадки (напорный пласт, безнапорный пласт, водоносный комплекс с перетеканием) и, при необходимости, указать внешние границы фильтрационного потока (границы обеспеченного питания или непроницаемые границы). В программе учитывается несовершенство по степени вскрытия дрены. Видеоурок доступен по ссылке…
В качестве исходных данных для расчета задаются фильтрационные параметры водоносного пласта (коэффициент фильтрации, водоотдача, начальный уровень подземных вод, контур карьера и его глубина. На основании введенной информации модуль оценивает величину притока подземных вод в котлован и ее изменение во времени.
Дополнительно модуль позволяет рассчитать формирование депрессионной воронки вокруг котлована, определить по профилю пьезометрической поверхности гидравлические градиенты, оценить риск возникновения суффозии в бортах котлована. Также выполнить оценку прорыва подземных вод через дно котлована.
Программа позволяет оценить расчетным путем эффективность водозащитных мероприятий. В тех случаях, когда имеет место интенсивный приток подземных вод в котлован, проектируется система скважинного дренажа. Тогда расставляются водопонизительные скважины или системы скважин, после чего модуль рассчитывает необходимый расход и оптимальное количество водопонизительных (дренажных) скважин.
Ещё один способ защиты строительных котлованов от грунтовых вод – создание противофильтрационной завесы (ПФЗ) по их периметру. Модуль AnsPit помогает рассчитать величину притока воды в котлован для несовершенной по степени вскрытия ПФЗ. Это позволяет определить оптимальную и достаточную глубину завесы, если водоупорный слой залегает глубоко.
При разработке котлованов в мелких песках, плывунах, супесях и суглинках часто необходимо использовать специальные методы осушения. Одним из наиболее распространенных способов в таких условиях является осушение с помощью иглофильтров. Программа AnsPit позволяет выполнять расчеты для иглофильтровой системы водопонижения. Смотреть видеоурок…
Программа автоматически генерирует отчет, который содержит все необходимые данные. В отчете отражены исходные параметры, схема геологических условий, применяемые формулы, результаты вычислений и список использованных источников. Примеры отчетов доступны по ссылке.
Программа позволяет рассчитать оптимальное количество, место расположение и шаг иглофильтров для осушения строительного котлована. Иглофильтры могут быть расставлены вручную или автоматически по контуру с заданным шагом. Конструкция иголок (глубина погружения, длина фильтра, диаметр) учитывается в расчете.
Результатом расчета являются:
- Суммарный приток воды в дренажную систему
- Приток в каждый иглофильтр по отдельности
- Карта понижений от работы дренажной системы
- Расчетный график понижения в любой точке котлована на различные моменты времени
Программа формирует отчет, в котором представлены схема, основные формулы для расчета, используемые параметры, список литературы, результаты расчета. Также пользователь может экспортировать все результаты из программы в табличном и графическом виде.
Программа позволяет рассчитать приток в различного рода траншеи, нагорные канавы и в горизонтальные дренажи. В решениях учитывается протяженность траншеи, границы фильтрационного потока (река, непроницаемая граница), инфильтрационное питание и многое другое. Базовые уравнения и возможные гидрогеологические представлены в справочной системе.
При наличии напорных вод под водоупорным слоем-основанием при разработке котлована возможен прорыв.
Модуль позволяет рассчитать минимально допустимую мощность водоупорного слоя под дном котлована, или оценить необходимую величину снижения уровней напорных вод для предотвращения их прорыва.
Также модуль позволяет оценить максимальные гидравлические градиенты, которые формируются вблизи откосов котлована при водопонижении, что дает возможность оценить суффозионную устойчивость грунтов при отработке котлована.
Все расчеты выполняются в соответствии со строительными правилами.
Модуль AnsPit позволяет имитировать водопонижения скважинами в двух режимах: откачка из скважины с постоянным расходом; поддержание постоянного понижения в скважинах. Последний режим наиболее актуален для работы дренажных систем при водопонижении в строительных котлованах. В зависимости от геологических условий понижение может проводиться как классическими водопонизительными скважинами, так и иглофильтрами.
Гидродинамические расчеты учитывают взаимовлияние скважин друг на друга. Это позволяет оперативно подобрать наиболее оптимальное расположение скважин и минимизировать их количество.
По результатам расчета скважинных систем программа строит карту гидроизогипс с учетом работы дренажных скважин, динамику изменения суммарного притока в дренажную систему и график расхода по отдельным скважинам.
На примере разбираются варианты осушения строительного котлована открытым водоотливом и дренажным контуром скважин. Обсуждаются преимущества и недостатки каждого из вариантов.
Для определения притоков в горные выработки программа Ансдимат использует аналитические формулы. Притоки в открытые горные выработки (карьеры) рассчитываются аналогично притокам в строительные котлованы (см. выше). Однако, некоторые отличия все же имеются.
Карьеры обычно разрабатываются на протяжении длительного времени и обладают значительно большими размерами, что приводит к вскрытию ими одновременно нескольких водоносных горизонтов. В связи с этим в программе AnsPit существуют специализированные модули, предназначенные для оценки притоков подземных вод на различных этапах разработки карьера, учитывая неоднородность фильтрационных свойств геологического разреза. Например, если карьер углубляется в скальные породы с низкой проницаемостью, в отличии от классических решений, расчет в программе не будет приводить к увеличению притока.
Кроме того, большие размеры открытой выработки приводят к тому, что атмосферные осадки становятся значительной, а иногда и доминирующей частью притоков в карьер по сравнению с подземными водами. Программа рассчитывает объем дождевых и талых вод, поступающих к дренажному контуру карьера. В нее интегрированы климатические базы данных, позволяющие обосновать исходные данные по осадкам для расчетов на всей территории России.
Программа также позволяет оценивать притоки в подземные выработки. Видеоурок доступен по ссылке.
Особое внимание уделено притокам в вертикальные стволы. Программа учитывает реальный слоистый геологический разрез, который вскрывает ствол, позволяет анализировать гидродинамическое взаимодействие нескольких стволов при их одновременной эксплуатации. Также можно оценить эффективность водозащитных мер (необходимую и достаточную глубину заморозки / тампонажа).
Кроме того, с помощью программы можно выполнять расчеты водопритоков как для отдельных горизонтальных горных выработок (таких как штреки, орты и квершлаги), так и для целых шахтных горизонтов или полей.
Модуль включает коллекцию точных аналитических решений для расчета водопритоков в карьер в соответствии со строительными правилами (СП). При этом может быть учтен сложный контур карьера и границы фильтрационного потока. Рассчитывается радиус гидродинамического влияния. Модуль готовит автоматический отчет по результатам расчета.
Приток воды в открытую горную выработку обычно складывается из разгрузки подземных вод и стока поверхностных вод, формирующегося за счет атмосферных осадков. Доля каждой статьи в общем балансе водопритоков может быть различна, однако, как правило, объем дождевых стоков либо сопоставим, либо преобладает над разгрузкой подземных вод в открытую горную выработку.
В программу АНСДИМАТ включен блок, который позволяет оценивать объем дождевых и талых вод, притекающих в карьер при его отработке. Все расчеты основываются на действующих нормативных документах и методических рекомендациях.
В программу интегрирована метеорологическая база данных, что позволяет сразу же перейти к расчету ливневых стоков без привлечения дополнительной информации.
По результатам расчетов программа АНСДИМАТ формирует отчет в формате MS Word. Пример расчета объемов ливневых вод можно посмотреть в нашем кейсе.
Блок позволяет оценить приток подземных вод в систему горизонтальных подземных выработок, которые формируют единое шахтное поле. Преимущества модуля заключается в том, что пользователю нет необходимости задавать сложную геометрию каждой отдельной выработки. Все шахтное поле упрощается до одной сплюснутой циллиндрической выработки с эффективным радиусом (площадью).
Расчеты могут быть выполнены для различных геологических условий, таких как напорные и безнапорные пласты. При этом учитываются естественные границы фильтрационного потока, включая непроницаемые границы и зоны с обеспеченным питанием.
Модуль рассчитывает приток подземных вод и его изменение во времени в отдельную горизонтальную подземную выработку. Позволяет учитывать границы фильтрационного потока как в плане, так и в разрезе.
Расчет отдельных штреков на крупных численных моделях – это серьезный технический вызов. Чтобы корректно учесть геометрию тонкой выработки в масштабе месторождения, требуется экстремально детальная разбивка сетки, что ведет к перегрузке модели и риску ошибок счета. Аналитические решения в программном комплексе АНСДИМАТ позволяют обходить эти трудности, обеспечивая высокую точность и мгновенную скорость расчетов, тем самым в полной мере раскрывая преимущества аналитических расчетов над численными гидрогеологическими моделями.
Cтвол – одно из самых сложных и уязвимых мест шахты. В отличие от горизонтальных выработок, ствол вскрывает насквозь все верхние водоносные горизонты, которые обычно наиболее обводнены. Именно поэтому водопритоки по стволам могут превышать суммарные водопритоки во все остальные выработки рудника вместе взятые.
Аналитические расчеты в программе АНСДИМАТ позволяют оценивать притоки в ствол с учетом реальной фильтрационной неоднородности разреза и возможного гидродинамического взаимовлияния друг на друга.
Модуль позволяет оценить эффективность водозащитных мероприятий по уменьшению притоков в ствол путем томпанажа отдельных его интервалов.
В программе АНСДИМАТ горизонтальный дренаж или подземную выработку можно представить как набор рядом расположенных несовершенных по степени вскрытия вертикальных скважин. Такой подход позволяет имитировать притоки в подземную выработку любой конфигурации.
На рисунке справа приведен пример расчета притоков в лучевой дренаж. Дренаж расположен на глубине 20 м и состоит из 6 лучей. Диаметр луча: 200 мм. Вмещающая толща является анизотропной (kx/kz) = 10. При работе лучевого дренажа (целевое понижение 15 м) формируется депрессионная воронка сферической формы. Причем, на глубине заложения дренажа понижение будет отвечать целевому, в то время как интервалы разреза вблизи поверхности над дренажом могут и вовсе не почувствовать влияния дренажа ввиду сильной анизотропии.
На программе рассчитан профиль развития понижения по глубине от работы лучевого дренажа в двух точках (непосредственно в центре системы и между лучами). Оценены суммарные притоки в лучевой дренаж, а также отдельно по каждому лучу. Построена карта понижений. Учтена близость участка к реке.
Существующий функционал программы позволяет оценивать эффективность дренажных систем и оперативно выполнять их оптимизацию.
- СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов основные положения
- СП 103.13330.2012. Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
- СП 250.1325800.2016. Здания и сооружения. Защита от подземных вод
- СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений
- СП 31.13330.2012. Водоснабжение.Наружные сети и сооружения
- Руководство по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов. НИИОСП. 1977
- ВСН 127-91. Нормы по проектированию и производству работ по искусственному понижению уровня подземных вод при сооружении тоннелей и метрополитенов" (утв. Минтрансстроем СССР
- РМД 50-06-2009 Санкт-Петербург Дренажи в проектировании зданий и сооружений
- Пособие по проектированию защиты горных выработок от подземных и поверхностных вод и водопонижения при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений
- Мироненко В.А., Фисенко Г.Л., Норватов Ю.А., Бокий Л.Л. Осушение карьерных полей. Часть I. Л.: Изд. ВНИМИ, 1965.
- Мироненко В.А., Норватов Ю.А., Бокий Л.Л. Фильтрационные расчеты осушения карьерных полей. Часть II. Л.: Изд. ВНИМИ, 1965.
- Мироненко В.А., Фисенко Г.Л., Жернов И.Е. и др. Руководство по дренированию карьерных полей. Разделы I и II. Л.: Изд. ВНИМИ, 1968.
- Мироненко В.А., Норватов Ю.А., Бокий Л.Л., Жернов И.Е., Устинов С.А., Спивак О.А. Руководство по дренированию карьерных полей. Раздел III и IV. Л.: Изд. ВНИМИ, 1968.
Программа АНСДИМАТ широко используется специалистами более чем 700 организаций в России среди которых практически все горнодобывающие компании, а также множество крупных и малых проектных организаций.