Пример расчета водоотлива в строительный котлован
На конкретном примере продемонстрируем возможности расчета водопритоков в карьер или строительный котлован на программе АНСДИМАТ.
Предположим, что на расстоянии 300 м от реки запроектирован строительный котлован размером 200х50 м (см. рис. 1а). Котлован вскрывает первый от поверхности безнапорный водоносный горизонт общей мощностью 10 м. Коэффициент фильтрации водоносного горизонта по данным откачек составляет 3,5 м/сут.
Для проведения строительных работ необходимо понизить уровень грунтовых вод в котловане на 5 м. Проектировщиками рассматриваются два варианта осушения котлована: 1) открытый водоотлив (рис. 1а) или 2) организация системы скважинного дренажа – осушение иглофильтрами (рис. 1б). Требуется рассчитать водоотлив из открытого котлована (оценить объем водопритоков) для первого варианта, а также рассчитать систему дренажа для второго варианта.
1. Открытый водоотлив из котлована
Для расчета водопритоков в открытый котлован в программе Ансдимат можно воспользоваться модулем “Приток в карьер” . Окно вызывается через главное меню “Калькулятор гидрогеолога > Приток в карьер“. Расчет производится в 3 этапа:
Этап 1: В открывшемся окне (см. рис.2) необходимо указать гидрогеологические условия, в которых происходит осушение котлована (указать тип водоносного горизонта и границы, если они имеются). Расчетный модуль сам устанавливает решение в зависимости от тех условий, которые ранее были выбраны в программе. Для примера выбран безнапорный водоносный горизонт и указано, что поблизости река (Граница: Полуограниченный I).
Этап 2: Оценка водопритоков в карьер производится по формулам «большого колодца», поэтому необходимо рассчитать приведенный радиус карьера. Это можно сделать в программе различными способами в зависимости от формы карьера. В качестве примера выбрана опция “Вытянутый Ш/Д<=0.5” (рис. 2), поскольку отношение ширины рассматриваемого котлована к его длине составляет 50/200 = 0,25.
Этап 3: На последнем этапе задают величину проектируемого понижения уровня воды в котловане, фильтрационные свойства и обводненную мощность безнапорного пласта, а также расстояние от центра котлована до реки, в нашем случае, 300 м. После этого программа автоматически рассчитала объем водопритоков в котлован. Для рассматриваемых условий количество водопритоков составило 385,9 м3/сут.
2. Расчет системы скважинного дренажа
Программа Ансдимат (модуль Anspit) позволяет пользователю моделировать работу систем скважинного дренажа и оценивать их эффективность. Технические подробности создания модели подробно рассмотрены в нашем видеоуроке.
Принцип работы основывается на том, что пользователь задает вокруг проектируемого котлована серию скважин, указывает понижение, которое необходимо поддерживать в котловане, а программа рассчитывает расходы для каждой скважины таким образом, чтобы на всем протяжении времени поддерживалось заданное понижение в котловане. Изменяя положение скважин и их количество можно найти наиболее оптимальный вариант системы скважинного дренажа.
Пример расчета дренажной системы, состоящей из 6 скважин приведен на рис.3. Подобранные расходы на период стационара для скважин 1w-6w составили 93, 63, 60, 92, 57, 67 м3/сут, соответственно.
Сравнение результатов по расчету величины суммарного водоотлива из открытого котлована (386 м3/сут) и суммарному расходу дренажных скважин (432 м3/сут) показывает небольшое увеличение расходов при втором варианте осушения котлована.
Наряду с этим известно, что открытый водоотлив, как правило, сопровождается наличием в сбрасываемой воде большого количества взвеси, в то время как дренажные скважины позволяют сбрасывать чистую пластовую воду без взвеси и, как следствие, без применения дополнительных методов водоочистки. Такие гидродинамические расчеты дают возможность проектировщикам оценить затраты на сооружение того или иного вида дренажа и выбрать оптимальный способ осушения котлована.