Baran rysunek
Transkrypt
Baran rysunek
© 2004 Przemysław Baran www.ar.krakow.pl/~pbaran Zaprojektować odwodnienie wykopu fundamentowego dla zadanych warunków gruntowo-wodnych Wymiary poziome wykopu fundamentowego: długość: a := 70 [m] szerokość: b := 40 [m] Przyjęcie współczynników filtracji dla gruntów w warstwie wodonośnej: Pπ: k 1 := 1.5⋅ 10− 5 Pg: k 2 := 3.0⋅ 10− 6 [m/s] [m/s] Obliczenie średniego współczynnika filtracji dla całej warstwy wodonośnej: k f := k 1 ⋅ 4.2 + k 2 ⋅ 4.6 4.2 + 4.6 k f = 8.727 × 10 −6 [m/s] © 2004 Przemysław Baran www.ar.krakow.pl/~pbaran p.pos. s0 H h0 L h f 0.5m R r 1. Obliczenie promienia wielkiej studni: r0 := a⋅ b r0 := π 70⋅ 40 [m] r0 = 29.85 π 2. Obliczenie promienia leja depresyjnego (wg Kusakina). Do obliczeń należy założyć wartość depresji w środku wykopu (s0 ). Pamiętamy tutaj o tym, aby położenie zwierciadła wody po obniżeniu nie było bliżej niż 0.5 m pod dnem wykopu (poziomem posadowienia). Zgodnie z danymi gruntowo-wodnymi: H := 9.5 − 0.7 H = 8.8 [m] s0 := 2.5 + 0.5 − 0.7 s0 = 2.3 [m] R := 575 ⋅ s0 ⋅ k f ⋅ H R := 575 ⋅ 2.3⋅ 8.727 × 10 ⋅ 8.8 −6 R = 11.59 [m] 3. Zwiększenie promienia leja depresyjnego o promień wielkiej studni: R0 := R + r0 R0 := 11.59 + 29.85 R0 = 41.44 [m] 4. Obliczenie dopływu wody do wielkiej studni. Mając założoną wartość depresji w środku wykopu (s 0 ), wyznaczamy wysokość zwierciadła wody w środku wykopu (h0 ), mierząc ją od spągu warstwy nieprzepuszczalnej: h 0 := H − s0 Q := ( h 0 := 8.8 − 2.3 2 π ⋅ kf ⋅ H − h0 ( ) 2 ) ( ) ln R0 − ln r0 h 0 = 6.5 −6 Q := π ⋅ 8.727 × 10 ( 2 2 ⋅ 8.8 − 6.5 ln( 41.44 ) − ln( 29.85 ) ) [m] Q = 2.941 × 10 −3 [m3 /s] 5. Obliczenie zdolności przepustowej pojedynczej studni (wg Sichardta). Zakładamy promień studni (r) i wyliczamy czynną wysokość filtru (L) (część zakreskowana studni - rysunek). Pamiętamy, że górna krawędź filtru musi być niżej niż zwierciadło wody w środku wykopu po odwodnieniu. L := h 0 − 0.5 − 1.0 L = 5.0 [m] - założono 1.0 m niżej od h 0 (0.5 m rura podfiltrowa) r := 0.15 [m] q := 2 ⋅ π ⋅ r⋅ L⋅ kf 15 q := 2 ⋅ π ⋅ 0.15⋅ 5.0⋅ 8.727 × 10 15 −6 q = 9.281 × 10 −4 [m3 /s] © 2004 Przemysław Baran www.ar.krakow.pl/~pbaran 6. Liczba studni: n := −3 Q n := q 2.941 × 10 n = 3.169 −4 9.281 × 10 przyjęto: n := 4 7. Sprawdzenie, czy wstępnie obliczona liczba studni i ich wymiary, oraz założone poziomy wody w studniach, zapewniają wymagane obniżenie zwierciadła wody. Sprawdzenia dokonamy w środku odwadnianego wykopu (punkt X - rysunek poniżej). St-1 St-2 40. 31 m x2 St-4 x 3 := 40.31 [m] x 2 := 40.31 [m] x 4 := 40.31 [m] 2 2 1 ⋅ ⎛⎜ ln R0 − ⋅ ln x 1 ⋅ x 2 ⋅ x 3 ⋅ x 4 n π ⋅ kf ⎝ zx := 8.8 − Q St-3 70 m x 1 := 40.31 [m] zx := H − x3 X x4 ( ) −3 2.941 × 10 π ⋅ 8.727 ⋅ 10 −6 ( ⋅ ⎛⎜ ln( 41.44 ) − ⎝ 1 4 40 m x1 = ( )⎞⎠ ⋅ ln 40.31 )⎞ 4 ⎠ zx = 8.63 [m] 8.63 > 6.3 Niestety, wyliczona wartość wskazuje, że przy 4 studniach o promieniu 0.15 m, pracujących przy założonym poziomie zwierciadła wody w ich wnętrzu, odwodnienie wykopu jest niemożliwe. Zatem, zwiększamy ilość studni. Ponieważ przy 4 studniach depresja wyniosła 0.17 m, z powodzeniem możemy przyjąć w drugim kroku 10 studni. © 2004 Przemysław Baran www.ar.krakow.pl/~pbaran n := 10 St-1 St-2 St-9 2 m 15 35.0 m St-10 zx := H − m St-5 St-8 St-7 ( 1 2 4 4 ⋅ ⎛⎜ ln R0 − ⋅ ln 35.0 ⋅ 40.31 ⋅ 23.15 n π ⋅ kf ⎝ Q ( ) St-4 23. 40. 31 St-3 )⎞ St-6 zx = 6.9 ⎠ [m] 6.9 > 6.5 Warunek nie spełniony; zwiększamy liczbę studni do 12, usuwamy studnie narożne, rozmieszczamy dodatkowo studnie na krótszych bokach obszaru. n := 12 St-1 20.0 m St-5 St-10 St-8 St-9 2 St-4 m m 35.0 m St-11 zx := H − St-3 .57 26 36.40 St-12 St-2 ( St-6 St-7 )⎞ 1 2 2 4 4 ⋅ ⎛⎜ ln R0 − ⋅ ln 20 ⋅ 35.0 ⋅ 36.4 ⋅ 26.57 n π ⋅ kf ⎝ Q ( ) ⎠ zx = 6.39 [m] 6.39 < 6.5 Warunek obniżenia zwierciadła wody w wykopie fundamentowym poniżej jego dna został spełniony, zatem można uznać, że zaprojektowane odwodnienie jest wystarczające.