Hướng dẫn giải bài tập địa kỹ thuật: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

186
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của Tài liệu Bài tập địa kĩ thuật tiếp tục bổ sung những bài tập liên quan đến những nội dung sau: Tính toán dòng chảy ổn định của nước dưới đất vào công trình thu nước nằm ngang, tính toán thấm của nước dưới đất vào giếng khoan, thí nghiệm hiện trường trong 3 chương sau của Tài liệu. Hi vọng đây là Tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn giải bài tập địa kỹ thuật: Phần 2

Chương 3 TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY Ổ n ĐỊNH CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀO CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NẰM n g a n g § 1. TÓ M TẮ T LÝ TH U Y ẾT 1.1. Khái niệm cơ bản về nước dưới đất l . ỉ .1. Q uy luật vận động thấm cơ bản của nước dưới đất Trong điều kiện tự nhiên, sự vận động thấm của nước dưới đất (NDĐ) có 2 dạng cơ bản: dòng chíix tầng (dòng chảy phẳng - các tia đường dòng không tạo thành xoáy) và dòng chảy rối (các tia đường dòng xen cuốn lẫn nhau tạo thành xoáy nước). Hầu hết sự vận động của NDĐ trong các loại đất, các đá nứt nẻ và đá có cáctơ phát triển đều là dạng chảy tầng, tuân theo định luật thấm Đacxi (định luật thấm tuyển tính): V = ki (3-1) Trong trường hợp đá nứt nẻ mạnh hoặc kacstơ phát triển mạnh hay trong tầng cuội , đới phá huỷ m ãnh liệt, cá biệt N D Đ có thể vận động chảy rối và tuân theo định luật Krasnovolsky: V= k VĨ (3 -la) T heo K am ensky, định luật thấm Đ acxi được sử d ụ n g thích hợp khi vận tốc dòng thấm V < 400 m/ng.đ. V ận tốc thấm này tượng ứng với vận tốc thấm của N D Đ trong các loại cát, đá nứt nẻ m ạnh hoặc có kacstơ phát triển. C ũng có thể xác định dạng dò ng chảy dựa vào vận tốc thấm tới hạn V lh, khi nước có t = 10°c, theo N. N. Pavdovexki như sau: V Lh = 0,002(0,75n + 0,23) , cm/s, (3-1 b) clI0 Trong đó: n - độ rỗng của đất đá; d 1() - đường kính hữu hiệu, cm; - hằng số (cát hạt trung lấy R L,= 50 ~ 60; cát pha lấy Rc = 0,00002). Vận động thấm của N D Đ phụ thuộc vào: độ khoáng hoá M, nhiệt độ, khối lượng riêng, độ nhớt và khí hoà tan trong nước. Khi độ khoáng ho" tăng thì độ nhớt tăng và khí 118
hoà tan trong nước lại eiảrn. Nhiét iộ cúa nước tãng thì độ' nhớt, khí hoà tan và khối lượng riêng của nước giảm. Khi áp lực tăng lên, khí hoà ta.n tăng, độ nhớt không đổi nhưng khôi lượng riêng giam chút ít. Nhiệt độ và độ nhứt có ảnh hưởng lớn đến vận dộng thấm của NDĐ. Vận tốc thấm đươc biểu thị như sau: V = le .E ầ Ị u Trong đó: p - khối lượng riêng của NDĐ; k„ - hệ sô' thấm ciìa đất đá, tính bằng Đ acxi, (1 đacxi = 1070.981, cm 2); ĩ - građiên thuý lực; 1-1 - đô nhớt của nước. IA .2. Khái niêm vé tầng chứa nưỏ:c dưới dăt Nước dưới đất là tất cả các loại ĩiưởc chứa trong lỗ rỗng, khe nứt và hang hốc dưới m ặt đất (nước thổ nhưỡng, nước trong lỗ rỗng, nước khe nứt, nước lầy và nước kacstơ). Tầiìí> chứa nước là tẩng (lớp hoặc vía) đất hoặc đá nứt rvẻ bão hoà nước và có vận (ứộng thấm do sự chênh mực nước hoặc chéiiih cộ,ĩ áp lực. Theo điều kiện tàng trữ và tính chất thuỷ lực các tầng chứa nước gồm có: Tầng chứa nước th ượng lầiìíỊ (nước trên thấu kính sct), tầng chứa HƯỚC khtìHịỉ áp (tầng c h ứ a n ư ớ c có m ặt th o á n g tự d o ) và tầng chứa nước cố áp lực (táng chứa nước giữa via có áp, tầng chứa nước bị chặn, nước actezi). Trên hình 3-] thể hiện các yếu tố cấu tạo của tầng chứa nước không áp lực, trên hình 3-2 thê hiện các yếu (ố cấu tạo của tầng chứa nước có áp. H ìn h 3-1. Sơ đồ cấu tạo của rầiì íỊ chúa nước không áp lực 1. Tầng chứa mỉờc k.hôiiịỊ áp; 2. Đáy cách ììitóc; 3. Đường biểu thị m ự c nước; 4. Đới mao aẫì, thực; 5. Đới thông khí; ỏ. iLớv dấỉ không llicỉin nước; 7. Đáy táng chứa nướci //;, //: - Cniêti cao mực nước; a ) M i ế n Chnịị c ữ p c h í n h ; b ) M iỂ ìì tùiìí> ì r ữ : c ) M i ê n t h o á t c l ú n l i . 119
H ình 3-2. Sơ đồ tầng chứa nước có áp và tầng chứa nước có áp cục bộ 1. Tầng chứa nước có áp; 2. Đáy tầng chứa nước; 3. Mái tầng chứa nước; 4. Đáy cách nước trên; 5. Đáy cách nước dưới; 6. Đường biểu thị mực nước áp lực; 7). Mực nước không áp; 8. Mực nước xuất hiện trong hô' khoan; 9). Mực nước ổn định trong hô' khoan; 10. Giếng phun; H hH2 - Chiều cao cột áp lực; Mị, M 2 - Chiều dẩy tầng chứa nước có áp; a) Miền cung cấp; b) Miền tàng trữ nước áp lực; c) Miền thoát; d) Nước cố áp cục bộ; đ) Thấu kính sét. 1.2. Tính lưu lượng thấm và chiều cao mực nước của NDĐ A. Trường hợp không xét đến lượng nước mặt ngấm xuống tầng NDĐ 1.2.1. Tầng chứa nước không áp lực (tầng nước có mặt thoáng tự do). Đ áy tầng chứa nước nằm ngang: - Lưu lượng thấm dòng chảy phẳng ổn định của NDĐ có đáy cách nước nằm ngang qua đơn vị tiết diện (bề rộng dòng thấm l m - lưu lượng đơn vị) được tính theo công thức: q = K h ĩz M (3-2) 2L hoặc: Lị — K .hTBITB = K h ± h h i ~ h2 (3-2') 2 L H ình 3-3. Tầng chứa nước Trong đó: không áp có đáy nằm ngang hTH, ITB - chiều dày trung bình và građiên thuỷ lực trung bình của tầng chứa nước tại khoảng đang xét; 120
K - hệ số thấm; L - khoảng cách giữa 2 tiết diện đang xét. Các ký hiệu khác xem trên hình 3-3. - Xác cỉịnh chiều cao mực nước tại điểm M cách tiết diện (1) m ột khoảng x: H = Ih? h ' “ h' x (3-3) H‘ V ' " lT ~ hoặc khi biết lưu lượng q: H.= (3-3a) * Xác định luu lượng cliảy vào hố m óng có chiều dài (B) vuông góc với chiều d ò n g thấm : + Khi chỉ có nước chảy vào hố m óng từ 1 phía: h ỉ-h ỉ Qn = B.q = B.K (3-4) 2L + Khi nước chảy vào hố móng từ 2 phía: h?-hj Q ,r = 2Bq = B.K (3-4a) L Đ áy tầng chứa nước num nghiêng đều: Đ áy cách nước nằm nghiêng có hai trường hợp: đáy Iighiỏng cùng chiều và đáy nghiêng ngược và do đó chúng có thể có 2 dạng đường cong mực nước. Khi chiều dày tầng chứa nước giảm theo chiều dòng thấm thì nó tạo ra đường cong giảm mực nước (hình 3-4). Khi chiểu dày tầng Hỉnh 3-4. Sơ đồ tầng chứa nước có đáy chứa nước tăng theo chiều dòng cách m(ớc nghiêng cùng chiều dòng thấm thấm thì nó hình thành đường cong lõm (hình 3-5). Khi tầng chứa nước có đáy nằm nghiêng, theo N.N. Pavìopski, đường cong mực nước có phương trình vận động thấm như sau: i.L = cp(n2) -
h0 - chiều dày biểu kiến của dòng chảy phẳng, m; TỊ, = h|/h,ị, r|2 = h2/h
nước nhỏ hơn lưu lượng thưc tế mộ: chút, trường hợp ngược lại thì lớn hơn lưu lượng thực tế. Khi tính lưu lượng đơn vị q của rầng chứa nước, m ột cách thuận tiện, ta dùng công thức (3-8), lập đường cong mực nước ta dùng công thức (3-9) và (3-10). Chiều dày tầng chứa nước tại tiết diện I được xác định như sau: h| = J 0 ,2 5 (H 2 - M | +- h 2) + —^~ + 0 ,5 (H 2 - M , - h 2) (3-9) và chiều dày tầng chứa nước tại tiết diện II là: h2 = . /o,25(Hị - + h 2)2 + —ỉ—- + 0 ,5(H| - M 2 - h ị ) (3-10) V ' ‘ " ‘ k Một cách tổng quát, lưu lượng đơn vị của tầng chứa nước không áp có đáy cách nước nằm nghiêng (xem thêm hình 3-4 và hình 3-5.) được tính theo công thức: AH AH h| + h2 0,434(hị - h 2 - AH) q=k (3-11) L 2 h, - h lghj - l g h Nếu hị và h2 có sự sai khác không lớn. 0 < —— — < 1 hoặc 0 < — — — < 1, có thể d ù n g công thức : AH h ị - ^ h , 1 ( h ị - h ọ X h , - h 2 - AH) q=k L 12 (3-12) 1 ( h | - h 2)z ( h | ~ h 2 - A H ) 24 h: hoặc: AH h j + h 2 1 ( h j - h 2) ( h ị - h b - A H ) q=k (3-13) L Để xác đ ịn h đư ờ ng c o n g h ạ th ấ p rn ự c nước tạ i đ iể m M, c á c h tiế t d iệ n I m ột khoảng X ( đ iể m n ằ m d ư ớ i đư ờ ng n ằ m n g a n g 0 - 0 ’), ta d ù n g c ó n a th ứ c s.au: z= Jzi -(Z| - £ ) ị (3-14) 1.2.2. TàníỊ chứa nước có úp lực - Đ á Vcách nước nằm ngang xà chiểu cỉà'J tầng chứa nước (MI không đổi: Công thức xác định lưu lượng thấm qu a 1 đơn vị tiết diện (xem hình 3-7): H ,-H 2 q = k.M. (3-15) 123
Công thức lập đường biểu thị chiều cao cột áp lực là: Hx = H , - ^ - ^ - x (3-16) 1 L HK-1 M HK-? H ình 3-7. Tầng chứa nước có áp H ìn h 3-8. Tầng chứa nước có áp với M = cons với M - f(x) - Trường hợp M = f(x): + Phương pháp của K am enski Phương pháp này lấy chiều dày gần đúng và lưu lượng thấm qua 1 đơn vị tiết diện là: , Mị + M 2 H, - H 2 q = k — —------—1------- - (3-17) 2 L + Phương pháp của Binđêm an Công thức tính lưu lượng thấm đơn vị: Mi - M H| - H q=k (3-18) 2,31g(M 2 - M , ) L Phương trình lập đường biểu thị chiều cao cột áp lực là: lg Hx = H2 (3-19) l g ( M2 - M , ) 1.2.3. Tầng chứa nước gồm nhiều lớp đất có kị ^ k 2 ^ ^ k " . - K hỉ tầng chứa nước có n lớp có tính thấm khác nhau theo chiều thẳng đứng Công thức tổng quát để tính lưu lượng qua 1 đơn vị tiết diện thấm là: Q = q. + q2+ - + qn= kTB.i ẳ hi (3-20) 1 G iá trị của kTB tính theo công thức (2-4) ở chương 2. 124
- Tầng chứa nước íỊồm 2 lớp có k, lớn hơn nhiều k2 và nằm song song nhau: Khi tầng chứa nước có kị » k2, lớp có kị nằm dưới lớp có k 2 và k2 không lớn, ta có thể coi tầng chứa nước gồm: lớp trên là lớp nước không có áp; lớp dưới là lớp nước có áp. Lúc này lưu lượng thấm đem vị tính theo công thức: _ l M H, - H 2 . h h; q = q, + q2 = + k2 (3-21) 2L Các ký hiệu xem trên hình 3-9. _______ 1 ỉJ JỆ KrrỆgỉị v ị' hh ^ 'A r ' Hí l :i-Ị \ ị h ử . ế SÀ21* M m m ặ m - L u ----- - H ình 3-9. Sơ dồ tầng chứa nước gồm 2 lớp H ình 3-H7. Táng chứa nước gồm 2 lớp có kị » k2 vá nằm song song nhau có kị > > k2 và nầm nối tiếp nhau - Tầnq chứa nước gồm 2 lớp có kị * k 2 và nằm nối tiếp nhau Công thức tính lưu lượng thấm qua một đơn vị tiết diện: h? - h Ị (3-22) q = qi = qi = 2 (ìi+ Ịi) hoặc theo G.N. Kamensky: q = kT„l Ìl i í Ì (3-23) 2L l n k 2 - lnk| 2L Chiều cao mực nước tại điểm M cách tiết diện s một khoảng X là: H , = ] h | + 2 q l n k ĩ ~ ‘"- ^ (3-24) k2 - kx T rong đó: kx = k2 - — (k , - kị ) (3-25) I - Tầng chứa nước áp lực có Mị # M 2 và k, ĩ*k 2 nầm nối riếp nhau Lưu lượng thấm đơn vị có thể tính theo công thức sau: KỊ 'j'Ị}MI k9 - p g 2 HỊ Ho q = — t. _ (3-26) 125
Trong đó: k 1TB , k2TB - hệ số thấm trung bình tại tiết diện I, II; Các hiệu khác xem trên hình 3-11. Trường hợp này, chiểu dày tầng chứa nước luôn thay đổi, vận động thấm tuân theo định luật Đ acxi và hệ số thấm biến đổi từ từ theo chiều dòng thấm , lưu lượng thấm đơn vị tính theo công thức của B. I. Đaviđovits là: kjM 2 - k 2Mị hị - h q= (3-27) H ình 3-11: Tầng chứa nước áp lực 2 .3 1 g ^ không đồng nhất K 2M| Cũng theo B.I. Đviđovits, ta tính chiều cao cột áp lực tại điểm M bất kỳ như sau: (3-28) k 2k , Trong đó: kx = k, + (k2 - k,) (3-29) L/ Trường hợp tính thấm thay đổi m ạnh theo phương ngang và chiều dày tầng chứa nước có áp không đổi thì lưu lượng thấm đơn vị là: _ M ( H , - H 2) (3-30) L, + Trường hợp tính thấm nước của tầng chứa nước áp lực biến đổi từ từ và chiều dày tầng chứa nước ổn định, ta tính lưu lượng đơn vị của dòng thấm theo công thức: H ,-H 2 q=M (3-31) lnk2 - I n k B. Trường hợp có xét đến lượng nước mặt ngấm xuống NDĐ N guồn gốc, động thái và trạng thái m ực nước của tầng chứa nước không áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: điều kiện nguồn nước m ặt, lượng m ưa trên diện tích phân bô N D Đ và các bồn nước m ặt có liên hệ với nó. V ì vậy, khi khảo sá t lưu lượng thấm và mực nước tầng chứa nước không áp cần phải xét đến các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường xung quanh. 126
1.2.4. Đ áy tầní> chứa nước nơm ngciìĩíị và ở giữa hai sông Các công thức tính lưu lượng thấm của tầng chứa nước không áp, dòng chảy phẳng và ổn định, có đáy cách nước nằm ngang đã được G.N. Kam enski thành lập. Khi xét tới lượng nước từ trên mặt đất thấm xuống, lưu lượng của dòng thấm tầng chứa nước cụ thể. Lưu lượng thấm qua dơn vị tiết diện (sau đây gọi !à hùi lượng đơn vị ) tại điểm M, cách tiết diện I một H ình 3-12. Tầng chú:a nước không áp nằm giữa khoảng X (xem hìmh 3-12): 2 sông Cỏ xé t đến nước mặt ngấm xuống q* =k - w(—- X), m /ng.đ. (3-32) Trong đó: k - hệ số thấm, m/ng.đ; L - khoảng cách giữa 2 sông, m; h,, h2 - chiều dày táng chứa nước, m; w - lượng nước niỊấm, m /ng.đ (lượng nước ngâm trên đơn vị diện tích và đơn vị thời gian)', X - khoảng cách từ ĩ đến tiết điện dang xét, m. V ậy, lưu lượng thấm đơn vị tại tiết diện I: _ . hf - h i . q, = k —*------ - - 0 , 5 w . L (3-33) 2.L Lưu lượng thấm đơn vị tại tiết diên II: q2 -=1k “ 1 + 0,5w .L (3-34) 2.L D òng thấm NDĐ theo chiều từ sông bên trái đến sô>ng bên phải, nhận ảnh hưởng ngược chiều của dòng thấm sông bên phải. K hi mực nước củai 2 sông bằng nhau thì lưu lượng thấm đơn vị là: qx = w (x - 0 ,5 L ) (3-35) q, = -0 ,5w .L (3-36) q2 = 0,5w.L (3-37) Chiều cao mực nước tại M1 cách sông I m ột khoáng khoảng X X là.: 9 o -> X w H. - ( h ỉ - h ^ ^ + T-íL-x^x (3-38) 127
N ếu h, = h, thì (3-39) Hx=r ? + L ( L " X)X K hi đường phân thuỷ không ở trung tâm khoảng cách giữa 2 sông, độ dài a tính từ đường phân thuỷ đến sông I được tính như sau: k h ĩ-h ị a = 0,5L - (3-40) w 2L K hi đường phân thuỷ ở trung tâm và h, = h 2 , chiều cao mực nước lớn nhất là: h ,„ = ^ |h í + 0 ,5 ^ L 2 (3-41) K hi h, * h2 và đường phân thuỷ t h u ỷ cách c á c h sống s ố n g II m m ộộtt đđoạn bằng oạn b âng thì: X th ì h max = ^ h ỉ - ( h ỉ - h ị ) ỵ - +ỵ-(L-a)a (3-42) . /. 1 4Av 1 y y. I 1 A / N ếu trong tài liệu về mực nước của tầng chứa nước không áp có các điểm cá biệt, ta xác định lượng nước ngấm xuống diện tích khu vực giữa 2 sông như sau: w =k (3-43) (L - x)x (L - x)L ỉ .2.5. Đ áy tầng chứa nước nằm nghiêng và ở giữa 2 sông Ta dùng công thức tính gần đúng của K am enski để tính lưu lượng đơn vị qua tiết d iện cách sông I m ột khoảng x: qx = k -( h | + h * -) ( H l ~ H* U o,5W. X 2x (3-44) K hi không có đường phân thuỷ, lưu lượng thấm đơn vị tại tiết diện m ép nước sông I là: qs H ình 3-13. Đáy tầng chứa nước 2L nằm nghiêng vả ỏ giữa 2 sông (3-45) Ta có thể tính được lưu lượng thấm đơn vị chảy vào sông II, ngay cả khi không có đường phân chia lưu vực, theo công thức: ( h | + h 2) ( H | - H 2 ) q2 (3-46) 2.L 128
Nếu có đường phân chia lưuvực giữa 2 sông, ta không được dùng công thức (3-45) và (3-46) để tính.Trong trường hợp này, sau khi xác định được đường phân thuỷ, ta tính q bằng cô n g thức sau: q, = w.a, (3-47) q2 = w . a 2 (3-48) Trong đó: a h a2 - khoảng cách tính từ đường phân thuỷ đến sông I và sông II. Chiều dày của tầng chứa nước tại tiết diện X là: h x = J0 ,2 5 (H ị - M x + h| Ý - ^ - x - - x 2 + 0 ,5 (H , - M x - h ị ) (3-49) V k k Trường hợp mực nước sông II và vị trí của nó cao hưn sông I (nước ngầm cung cấp cho sông I), ta lấy q, = - w.a, và thay q, này vào công thức (3-49) để tính hx: hx = /0,25(H, - M x + h, Ý + w (2 a ' x)x + 0,5(H ) - M x - h , ) (3-50) V k K hi X = a, thì chiều dày tầng chứa nước (tại đường phân thuỷ) là lớn nhất: h; = hm„ J o , 2 5 ( H l - M , + hl )2 + ^ a r + 0,5(H, - M , - h , ) (3-51) Bằng cách tương tự, ta cũng tính được đối với sông II như sau: hx = ^ 0 ,2 5 (H 2 - M x + h2 Ý + w(2 aị~ - x)x + 0 ,5 (H 2 - M x - h 2) (3-52) Khi X = a2 thì chiểu dày tầng chứa nước cũng là lớn nhất (h'a = h max) : h ; = |o ,2 5 ( H 2 - M a + h 2)2 + J â ị + 0 ,5 (H 2 - M a - h 2) (3-53) a' _ . / 1 I s 1 __ ^ I ___ỵ / A p \ ___V / /s t" 1 \ £ 1_ ' Nếu muốn tính hx và ht, trong cóng thức (3-50) và (3-51), cần kết họp với phương pháp đồ thị để trước tiên tìm giá trị của a ,. Để xác định giá trị của a, ta tuần tự làm như sau: Trước tiên chọn a, « 0,5L và thay vào công thức (3-51) để tính h'a vàHý. Sau đó lần lượt thay các giá trị a2 = L - a, và công thức (3-53) để tìm H'a và H". Nếu kết quả tính được, thấy h'a * h" thì ta phải tính lại cho tới khi h'a = h". Biết được giá trị của H[, và H'í tương ứng với sự thay đổi của a ; ta lập được đồ thị quan hệ H a = f(a,), xem trên hình 3-14. 800 820 840 860 880 900 a, G iao điểm của đường I và đường II có tung a,=837 độ tương ứng là Ha và hoàmh độ là a,. H a là cốt cao mực nước tại đường phân thuỷ: a, là khoảng Hinỉĩ t!l- quan hệ 129
cách từ đường phân thuỷ đến sông I. K hi kiểm tra lại, ta thay ãị vào công thức (3-50) và a2 vào cổng thức (3-52) để tìm h x và Ha. N ếu tính chính xác thì giá trị của H a phải trùng với H'a tìm được trên đồ thị. Các điểm còn lại cần xác định ở trên đường cong m ực nước ta tìm bằng cách: Đối với khoảng từ sông I đến đường phân thuỷ ta dùng công thức (3- 50), đối với khoảng từ sông II đến đường phân thuỷ ta dùng công thức (3-51). §2. CÁ C V Í DỤ VÀ BÀI TẬP 2.1. C ác ví dụ V í d ụ 3-1. M ột tầng chứa nước không áp (tầng chứa nước có m ặt thoáng tự do) b trong lớp cát, có đáy cách nước nằm ngang, chiều dòng thấm từ hồ ra sông. Hệ số thấm của lớp cát là llm /n g .đ . Các số liệu khác thể hiện trên hình 3-15. H ãy xác định lưu lượng thấm H ình 3-15. Sơ đồ tầng cliứa nước không áp đơn vị của tầng chứa nước và vẽ đường cong mực nước của đoạn từ hồ đến sồng? Bài giải: Chiều dày tầng chứa nước tại tiết diện I: h, = 10,05m - 6,40m = 4,55m . Chiều dày tầng chứa nước tại tiết diện II: H2 = 7,15m - 6,40m = 0,75m . Lưu lượng đơn vị dòng thấm tính theo công thức (3-2): h2 - h 2 4 552 - 0 752 Q = k H ^ Ì = l l , 0 . ■ U ’ 5 = 0,369m 3/ng.đ 2L 2.300 Để vẽ được đường cong mực nước ta dùng công thức (3-3), xác định chiều cao mực nước tại 5 điểm có khoảng cách tính từ m ép nước hồ lần lượt là: 50; 100; 150; 200 và 250m . Chiều dày tầng chứa nước tại điểm X| là: 4 ,5 5 2 - 0 ,7 5 2 Kì = •50 = 4 ,1 6 5 m 300 V ậy, c ố t c ủ a m ự c n ư ớ c tạ i đ iể m X, là : H, = 6 ,4 0 + 4,165 = 10,565m. Kết quả tính các điểm khác, bảng sau: 130
X (m) 50 100 150 200 250 hx 4,16 3.74 3,26 2,60 1,98 Hx 10,56 10,14 9,66 9,09 8,38 V í d ụ 3-2. Dùng 2 hố khoan (H K ), được b ố trí trùng với chiều dòng ch ảy ______ HK-1 HK-2 tần g chứ a nước không áp có đáy nằm ị p n g h iên g cùng chiều và các số liệu khác * ‘ ‘ .. í ; « ' . s» • _ 1■ • k ■ - * tì g h i trên hình 3-16. Hệ số thấm của tầng ch ứ a nước k = 1 lm /ng.đ. Hãy dùng công thức của N.N. Pavlopski, 7777/7^/ t ín h lư u lư ợ n g thấm đơ n v i v à c ố t c a o c ủ a m ực nước tại điểm cách HK-2, về bèn trái, X = 150m H ình 3-16. Sơ đồ tầng chứa nước không áp Bài giải: Chiều dày tầng chứa nước tại HK-1: h, = 5 3 ,6 0 - 4 4 ,0 9 = 9,5 lm Chiều dày tầng chứa nước tại HK-2: h2 = 52,80 - 42,10 = 10,7m. Đ ây là trường họp đáy tầng chứa nước nghiêng cùng chiều với phương dòng chảy nên đường mực nước là đường cong lõm. Độ dốc của đáy tầng chứa nước: . 4 4 ,0 9 - 4 2 ,1 1 =- 270 Thay các giá trị tìm được vào công thức (3-5), ta có: 0,0737.270 z 1017 x ^9,5p ^ 1 0 ,7 , 9,51 ------ — — - = ọ -ọ ==> 1,99 = h0 V h0 J \ h0 J Từ đây ta có thể viết biểu thức trên dưới dạng hàm số: f(h,)) = 1,99. G iá trị của ho thường được xác định bằng phương pháp đồ thị, bằng cách lần lượt thay các giá trị h() , . . , f 10 7^ khác nhau ta tính được f(h(|). Tra phụ lực bảng 1 và bảng 2 để có giá trị của (p va cp G rađiên thuỷ lực trung bình là: I = (53,6 - 52,8) : 2n 0 = 0,00296 G iá trị h(i lại nhỏ hơn 9,51, ta dùng công thức của K am enski để tính gần đúng là: h| + h 2 I 9,51 + 10,7 0,00296 h„ = —L- — - - = ------- -------------- -------= 4-06m 2 0,00737 131
G iả sử ta lấy giá trị của h() là 3,0 ; 4,0 và 5,0 thì tín h được giá trị của f(h0), ghi ở bảng sau: 10,7 9,51 í 9’51ì tp(Th ) - ho cpí 10’7 Ì h(h(1) 11 hh() " k V "0 V h h , = 2,51.4,0 = 10,04m. Vậy cốt cao của đáy tầng chứa nước tại điểm đang xét là: M , = 42,1 + 0,00737 X 150 = 43,20 và cốt cao của mực nước là: H 3 = 43,20 + 10,04 = 53,24m V í d ụ 3-3. 1- Tính lưu lượng thấm ổn định trong tầng chứa nước không áp, có đáy tầng chứa nước nằm ngang, chảy vào hố m óng hình chữ nhật, có chiều dài là 150m và vuông góc v ớ i p h ư ơ n g d ò n g th ấ m ( c h iể u r ộ n g h ố m ó n g k h ô n g đ á n g k ể ), đ à o s â u tớ i đ á y tầ n g c h ứ a nước. Tầng chứa nước là cát hạt nhỏ, có hệ số thấm k = 9,6m /ng.đ. K hoảng cách từ tiết diện I đến A là 60m , từ tiết diện II đến B là 58m (xem hình 3-17). 2- Tính chiều cao mực nước tại điểm M cách tiết diện I m ột khoảng X = 25m, khi tháo khô h ố m óng ? 132
Bài giải: © MU' ' hình Nhìn vào U' u vẽ ta thấy đây là í ' , -tang ' Ui. chứa .7-| ■-62,7 i 1*6075 “ )' • '1 nước không áp có đáy cách nước nằm ngang, đáy hố m óng trùng với đáy tầng chứa nước. 1- T ính chiều dày tầng chứa nước tại NI và N2: Hị = 6 2 ,75m - 56,25m = 6,5m; H 2 = 60,75m - 56,25m = 4,5m. 2- Khi tháo khó hố móng thì mực nước tai H ình 3-17. Sơ đồ tầng chứa nước A và B đểu bằng 0 . và h ố móng 3- Lưu lượng nước chảy vào hố móng từ 2 phía: Qa = B.K. - Í - - A =: 150.9,6 6,52 0 507 m 3/ ng.đ; 2L 2.60 _ 4 52 - 0 1 Tương tự ta có: QB= 150 . 9,6 — -------= 251,4 mVng.đ. 2.58 T ổng lượng nước từ 2 phía chảy vào hố móng là Q = 507 + 251,4 = 758,4 m 3/ng.đ. 4- Xác định mực nước tại M cách tiết diện I một khoảng 25m là: ti 1 BK V 1 5 0 x 9 ,6 V í d ụ 3-4. Hãy xác định lưu lượng thấm vào m ỏ khai thác lộ thiên có chiều dài B = 1200m dọc theo bờ sông, các số liệu khác xem trên hình 3-18. Hệ số thấm của tầng sườn tích chứa nước này là 20m/ng.đ. Bài giải: K hi tháo khô nước đến đáy hố khai thác mỏ lộ thiên, mực nước tại __________ 700m________ | 200m m ép đáy hố bằng 0. Vì vậy ta có: -0 50,0 1- Lưu lượng nước chảy vào hố từ phía bờ sông (theo M.B.Ceđenko): '■(l \ l < . ' •• .*>• '■ •*. 1=10.0::: Ì:-?.-- H ,-H m X •* •■ ' Ij j >0 ’ * '-f 1 ' p*■ lfv \_■■ -• . • * }. 39 .t Ạ i i; -'•. 1 ■1 ; '.\f '■ vV r‘ ' '\ t v 7 7 ': i y7 fn T rrĩ7 7 7 7 7 7 77ỳm 7 rzỷ7 7 7 7 7 T 7 ỵ7 7 7 7 . , n n m 10,3 50 - 40 20.1200 ■— — X —------- 2 200 Hình 3-18. Sơ đồ h ố khai thác lộ thiên 6180 m '/ ng.đ 133
2- Lưu lượng nước chảy vào hố khai thác mỏ từ phía trái: Q, = B .k — — — - - = 20. 1200. 1Q'(5 1 ~ 40) = 1886 m V ng.đ. 2 R 2.700 3- T ổng lưu lượng nước chảy vào hố khai thác mỏ là: Q = 6 1 8 0 + 1886 = 8066 nrVng.đ. V í d ụ 3-5: N gười ta bố trí H K -1 và H K -2 dọc theo phương dòng thấm HK-1 của tầng chứa nước không áp, lóp cát có hệ số thấm k = 0,0002 m/s. Các số liệu khác thể hiện trên hình 3-19. - ỹ , ”.47.32\bj
,, 17,08 + 3,32 58,8 —47,32 __ V ậy ta có: h' = ------ —--------------- :— — = 51,3m. 2 4 4 ,0 - 4 1 ,7 2 Các kết quả tính được ghi ở bảng dưới đây: 3,32 17,08 hí, Th = (pOlí) T1,= ■ (n2) - q>(rìi) F (h^) h() h() 49 0,0678 - 0,0022 0,349 -0,0496 0,0474 2,322 50 0,0664 -0,0021 0,342 -0,0477 0,0456 2,280 51 0,0651 - 0,0020 0,335 -0,0460 0,0440 2,244 52 0,0638 - 0,0019 0,329 -0,0445 0,0426 2,215 Dựa vào kết quả này ta lập được đồ thị của f ( h ó ) , vẽ trên hình 3-20. Vị trí các điếm trên đồ thị phân bố rất trơn tru, nghĩa là kết quả tính không có sai số đáng kể. T ừ đ ổ thị ta tìm được f(ho) = 2,28 ứng với giá trị hỏ = 50m. Dùng công thức (3-5) tính lưu lượng th ấ m đơn v ị: q = k.1. ho = 0 ,0 0 0 2 .0 ,0 0 0 9 4 .5 0 = 0,0000094nr/s = 0,81ni3/ng.đ. Sau đây ta tính đề vẽ đường cong mực nước. /^u„ - •' _■> 1 !•-' I' 1Hình 3-20. Biểu đồ xác định f(h,ị) Cho các giá trị của hn, chiéu dày tang chứa • J' 0 nước, nằm trong khoảng h2 = 3,32m ~ h! = 17,08m và có khoảng cách đến H K -2 m ột đoạn tương ứng L. T hay các giá trị vào công thức (3-6): — = MJ(r|2) - T ( nn) = — °-^ -4 -Ln- = 0,021 - ÍIq ou Tiếp theo tính giá trị của Lnứng với h'o = 5;7; 9; 11; 13 và 15m. Lấy h'o= 5m thì T| 3 = h3/ hỏ = 5/50 = 0,1. T ra phụ lục bảng 3, ta được 'POiO = - 0,0047. Thay giá trị này vào cô n g thứ c trên ta được: 0,00094.L 3 = - 0,0021 - ( - 0,0047) = 0,0026 50 0,0026.50 Suy ra: L ,= = 138m. 0,0094 T ính toán tươiig tự như trên ta được kết quả ghi ở bảng sau: 135
Gi liu dày tương ứng của tầng chứa nước tại điểm M (m) 7,0 9,0 11 13 15 Khoảng cách X của điểm M tính từ HK-2 (m) 367 655 1016 1427 1890 * G iải ví dụ 3-5 bằng phương pháp gần đúng theo công thức (3-8) và (3-14), các thông số khác lấy trên hình 3-16. Chiều dày tầng chứa nước (hình 3-16) là: h] =9,51m và h2 = 10,70m . T ính lưu lượng đơn vị theo công thức (3-8): M i = 9.51 + 10.7 5M - 5 2 ,8 = 2 L 2 270 Cốt cao của đáy tầng chứa nước tại tiết diện cách H K -2 m ột đoạn 150m là: M 3 = M 2 + H, = 42,1 + 0,00737.150 = 43,20m Thay các giá trị tính được vào công thức (3-10): h2 = J 0 ,2 5 ( H 2 - M 3 + h 2)2 + + 0 ,5 (H 2 - M 3 - h 2) = = J 0 ,25(52,8 - 43,2 + 10,7)2 + 2 '° ’329-150 + 0 ,5 (5 2 ,8 - 43,2 - 1 0 ,7 ) = 10,03m D ùng công thức (3-13) để tính lưu lượng đơn vị dòng thấm: 0,80 f 9,51 + 10,7 1 ( 9 ,5 1 - 1 0 ,7 X 9 ,5 1 - 1 0 ,7 - 0 ,8 ) q= ll = 0,323mVng.đ. 270 12 9,51 Tiếp theo xác định cốt cao m ực nước tại tiết diện cách H K -2 m ột khoảng 150 hay tại tiết diện cách HK-1 m ột khoảng 120m theo công thức (3-14). Hai tam giác ABO và CDO trên hình 3-5b cho thấy, khoảng cách từ H K -2 đến điểm o , giao điểm của mực nước và đáy tầng chứa nước, là 2430m . Dựa vào građiên mực nước, phần tăng tương ứng tính từ phía trên mực nước đến đường OO ', tại HK-1 có Zị = 6,40m và tại HK -2 có Z2 =7,20m . Đường OO' có cốt cao là: 53,6 + 6,4 = 60,0. T ính giá trị của z tại điểm M bất kỳ theo công thức (3-14): 120 T _ ^ ( z ? - z 1) = J ổ , 4 2 (6 ,4 - 7 , 2 ) = 6,77m . 270 Vậy cốt cao mực nước là: H, = 60,0 - 6,77 = 53,23m Cách tính này cho kết quả gần trùng với cách tính theo G.N. K am enski. V í d ụ 3-6. M ột m ặt cắt địa chất giữa 2 sông, vào m ùa mưa mực nước sông bên phải từ cốt 19,5m tăng lên cốt 25,Om và theo đó mực nứơc ở sông bên trái cũng dâng lên tương ứng. Xem hình 3-21. Hệ số thấm của tầng chứa nước k = 5,0m /ng.đ. 136
Hình 3-21. Các chỉ sô'của mặt cắt địa chất tầng chứa nước G iá thiết là không có nước thấm từ m ặt đất xuống. H ãy tính lưu lượng đơn vị dòng thấm tầng chứa nước không áp sau Khi mực nước dàng và lâp đường cong mưc nước tại khoảng giữa 2 sông. Bài giải: Trước khi mực nước dâng, chiều dày tầng chứa nước tại tiết diện 2 và 3 là: h2 = 12,20m và h, = 6,35m. Vậy, lưu lượng thấm tại các tiết diện đang xét (công thức 3- 8) là: ~ 12,5 + 1 2 ,2 2 5 ,0 - 2 2 ,6 noo J( , q, = 5 ,0 — —- — ------— --------- = 0,988m /ng.đ. 2 150 Tương tự ta tính được q2 = 0,844mVng.đ. và q, = 0,602m Vng.đ. Lưu lượng thấm ti.ii khoảng I, II VÍIIII có sự sai kliác lớn cho nên, ta vừa tính q , , q2 và q , v ừ a p h ả i tín h lạ i g iá trị c ủ a h 2 và h 3 , s a o c h ơ lư u lư ợ ng th ấ m đ ơ n v ị p h ả i g ầ n b ằ n g n h a u . Sau vài tính toán điều chỉnh ta được h2 = 12,75m và h3 = 7,33m. Thay các giá trị này vào công thức (3-8) ta tìm HK-4 HK-3 HK-2 HK-1 được: q, = 0,780; q2 = 0,782 và q, = 0,781mVng.đ. Ta chọn lưu lượng thấm q =0,78mVng.đ. để xác lập dường cong mực nước. V í dụ 3-7. Để xác định lưu lượng đ ơ n vị cua tầng chứa nước có áp tro n g tầng cát có hệ số thấm k = 8m /ng.đ. người ta bố trí 4 HK d ọ c theo phương dòng íhấm . Biết H ình 3-22. Mặt cắt tầng chứa nước có áp c ố t m ực nước tại HK -2 và HK-4 ( hì nh 3-22). Hãy xác định lưu lượiiiỉ thấm đơn vị và cốt cao rnực nước của tầng chứa nước. 137