AnsPit – расчет притока подземных вод в карьеры, котлованы и траншеи. Проектирование дренажных систем
Модуль AnsPit используется для расчета притока подземных вод в котлованы и траншеи при строительстве зданий, а также в карьеры при отработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.
Одним из способов понижения грунтовых вод вблизи карьера является скважинное водопонижение. Программа AnsPit применяется для проектирования и оценки эффективности работы системы скважинного дренажа, расположенного по периметру карьера.
Программа использует типовые расчетные схемы и дает возможность пользователю провести гидрогеологическую схематизацию изучаемого участка (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. В качестве исходных данных для расчета задаются фильтрационные параметры водоносного пласта, начальный уровень подземных вод, контур карьера и его глубина. На основании введенной информации модуль оценивает величину разгрузки подземных вод в котлован и ее изменение во времени. Для расчета используются классические аналитические уравнения (формула Дюпюи, формула большого колодца и др.).
В тех случаях, когда имеет место интенсивный приток подземных вод в котлован или необходимо осушить борта карьера для увеличения их устойчивости, проектируется система скважинного дренажа. Тогда расставляются водопонизительные скважины или системы скважин, после чего модуль рассчитывает необходимый расход в каждой из скважин при заданном понижении на контуре карьера.
Видеоурок. Расчет притоков в открытый котлован, а также расчет скважинной дренажной системы
Пример 1. Как рассчитать суммарный водоприток в открытый котлован? Как смоделировать работу перехватывающих скважин на контуре карьера? Все это Вы найдете в нашем примере
Расчет систем осушения котлованов иглофильтрами
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.
Осушение котлованов и карьеров скважинами
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.
Приток в карьер
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.
Расчет притока ливневых вод в карьер
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.
Расчет на прорыв подземных вод через дно котлована и оценка суффозионной устойчивости грунтов
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.
Расчет притока в траншею/горизонтальную дрену
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.
Расчет притока в подземную выработку (Шахту)
Расчет притока подземных вод в подземную горную выработку осуществляется для напорного пласта, безнапорного пласта, пласта с перетеканием и для двухслойной толщи. В расчете учитывается влияние границ фильтрационного потока: границ обеспеченного питания и непроницаемых границ. Рассматриваются полуограниченные и ограниченные в плане пласты (пласт-полоса, пласт-квадрант).
Лучевой дренаж
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.
Нормативные и методические документы по расчету дренажа котлованов и карьеров
- СП 103.13330.2012. Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
- СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов основные положения
- 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
- 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.