Tài liệu 7 thao kho nuoc duoi dat trong thi cong cong trinh ngam

2016 ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA KHOA KYÕ THUAÄT ÑÒA CHAÁT & DAÀU KHÍ BOÄ MOÂN ÑÒA KYÕ THUAÄT Moân hoïc: ÑÒA KYÕ THUAÄT COÂNG TRÌNH NGAÀM THAÙO KHOÂ NÖÔÙC DÖÔÙI ÑAÁT TRONG THI COÂNG COÂNG TRÌNH NGAÀM CBGD: Võ Thanh Long 1. BÀI TOÁN ĐẶT RA 2. CÁC THÔNG SỐ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 3. CÁC TRƯỜNG HỢP ÁP DỤNG 4. TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ GiỮA CÁC HỐ KHOAN 5. TÍNH TOÁN THÁO KHÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ: PHẦN MỀM MODFLOW VÀ GMS 1 2016 a. BÀI TOÁN Tính toán lượng nước cần bơm để hạ thấp mực nước trong quá trình thi công công trình ngầm. Xác định số lượng và vị trí của các lỗ khoan. b. CÁC BƯỚC THỰC HiỆN - Xác định các thông số địa chất thủy văn tại khu vực dự án - Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn khu vực - Tính toán lượng nước cần bơm - Xác định số lượng lỗ khoan và vị trí của chúng. Các thông số địa chất thủy văn được xác định bằng các phương pháp: - Thu thập số liệu (từ tài liệu trước đó trong khu vực) - Khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn - Bơm hút nước thí nghiệm hiện trường (đáng tin cậy nhất) - V.v…. 2 2016 Các thông số địa chất thủy văn được xác định bằng các phương pháp: - Bơm hút nước thí nghiệm S0 : Độ hạ sâu mực nước lớn nhất tại thành giếng; r0: bán kính giếng bơm hút; r1: bán kính ảnh hưởng; H1 = S0 + H0 - Bơm hút nước thí nghiệm 3 2016 - Bơm hút nước thí nghiệm a. Dòng có áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh K: độ dẫn xuất thủy lực hay còn gọi là hệ số thấm của tầng chứa nước 4 2016 a. Dòng có áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh Bán kính ảnh hưởng r1 được tính theo công thức thực nghiệm Công thức thực nghiệm tính bán kính ảnh hưởng 1. Đối với nước có áp: Giếng đơn: r1 = 10S Giếng khai thác chùm: r1 = r0 + 10S Với k tính bằng m/d 5 2016 Trong đó: r0 : bán kính tương đương của khu vực tháo khô + Nếu hố đào hình chữ nhật Với L :độ dài hố đào B: độ rộng hố đào (m) h: hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa độ rộng và độ dài B/L 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 h 1,05 1,08 1,12 1,144 1,16 0,5 0,6 1,174 1,16 0.7 0.8 0.9 1.162 1,163 1.165 Trong đó: r0 : bán kính tương đương của khu vực tháo khô + Nếu hố đào hình vuông hoặc hình tròn Với F : diện tích khu vực tháo khô m2 6 2016 Công thức thực nghiệm tính bán kính ảnh hưởng 2. Đối với nước không áp: Giếng đơn: r1 = 2S . Giếng khai thác chùm: r1 = r0 + 2S Với k tính bằng m/d . b. Dòng không áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh 7 2016 b. Dòng không áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh (tt) a. Dòng có áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh Giếng đơn: r1 = 10S Giếng khai thác chùm: r1 = r0 + 10S Với k tính bằng m/d T = kB K: Hệ số thấm của tầng chứa nước; B: Bề dày tầng chứa nước; r0: bán kính giếng khoan; r1: bán kính ảnh hưởng. 8 2016 b. Dòng không áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh b. Dòng không áp đến lỗ khoan hoàn chỉnh (tt) Giếng đơn: r1 = 2S . Giếng khai thác chùm: r1 = r0 + 2S Với k tính bằng m/d . 9 2016 c. Dòng thấm đến lỗ khoan không hoàn chỉnh Dòng thấm chảy đến LK không hoàn chỉnh là dòng không gian 3 chiều, được chia thành đới: - Đới I: Nằm tiếp xúc với lỗ khoan, rộng (0.3 – 0.4)B - Đới II: Các đường dòng có đô cong lơn, rộng (1 – 2)B - Đới III: Dòng thấm tương tự như LK hoàn chỉnh c1. Dòng có áp đến lỗ khoan không hoàn chỉnh c2. Dòng không áp đến lỗ khoan không hoàn chỉnh 10 2016 x: Giá trị đặc trưng cho sức cản bổ sung được xác định dựa vào thông số l0/m và m/r0 bằng cách tra bảng. l0: chiều dài thật của ống lọc ngập trong nước; m: Bề dày tầng chứa nước; r0= bán kính giếng. 11 2016 d. Tác dụng tương hỗ giữa các hố khoan Để hút nước hay ép nước tháo khô hố móng, thường phải bố trí nhiều lỗ khoan hoạt động đồng thời è có tác dụng tương hỗ giữa các lỗ khoan. Để giải bài toán về tác dụng tương hỗ giữa các lỗ khoan, thường dùng nguyên tắc chồng chất nghiệm. Dòng thấm đến hai lỗ khoan đồng thời hút nước 12 2016 Dòng thấm đến hai lỗ khoan đồng thời hút nước (tt) Dòng thấm đến hai lỗ khoan đồng thời hút nước (tt) Xem môi trường là đồng chất và đẳng hướng, chiều dày B. Hai lỗ khoan hoàn chỉnh có cùng bán kính r0 đặt cách nhau 2a >> r0. Lưu lượng hút nước (+Q) tại hai lỗ khoan. H1 – H = Với R là bán kính ảnh hưởng của mỗi lỗ khoan 13 2016 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 1. Trường hợp thấm không áp 14 2016 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 1. Trường hợp thấm không áp (tt) Phương trình H2 - H02 = ∑(p ) chứa (n +1) ẩn số, gồm n ẩn Qi và ẩn H0 , vậy ta cần (n + 1) [phương trình để giải. Biết các H0i è n phương trình Biết H1 è 1 phương trình è n + 1 phương trình với n+ 1 ẩn số Giải ma trận à Q1, Q2,…Qn và H0 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 1. trường hợp thấm không áp (tt) 15 2016 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 1. trường hợp thấm không áp (tt) Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 2: Trường hợp thấm có áp Phương trình (6.62) trên chứa (n +1) ẩn số, gồm n ẩn Qi và ẩn H0, vậy ta cần (n + 1) phương trình để giải. Cách giải tương tư như trường hợp thấm không áp. 16 2016 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 2: trường hợp thấm có áp (tt) Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh 2: trường hợp thấm có áp (tt) 17 2016 Dòng thấm đến nhiều lỗ khoan hoàn chỉnh Ø Ghi chú: Trong thực tế, nếu các LK không đươc bố trí trên một đường tròn thì phải chuyển sang bố trí trên một đường tròn tương đương với bán kính là r = , F là diện tích có bố trí các giếng thực, để có thể dùng các công thức đặc biệt nêu trên (6.60 & 6.66). Sau khi có lưu lượng Q tổng cần bơm à chọn số lượng giếng à xác định các thông số kỹ thuật của giếng. Xác định thông số của giếng: + chọn đường kính giếng + xác định chiều dài ống lọc theo công thức: l = . Đất đá chứa nước Cát hạt nhỏ với k đến 6m/d Cát trung với k 6-15m/d Trong đó: Cát hạt thô — d – đường kính của ống lọc, mm Cuội sỏi — l – chiều dài ống lọc (m) — Qg- lưu lượng cần bơm của mỗi giếng (m3/h) — a- hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào đất đá. a 90 60 50 30 18 2016 + Sau khi tính toán chiều dài ống lọc, ta cần kiểm tra lại bằng cách tính vận tốc trung bình của dòng nước chảy qua khe hở của ống lọc theo công thức v – vận tốc qua khe hở của ống lọc, m/s A – tổng diện tích làm việc của ống lọc Vận tốc qua khe hở của ống lọc không vượt quá 0,03m/s đối với ống lọc loại khe hở liên tục và không vượt quá 0,01m/s đối với các loại ống lọc khác (tại vận tốc giới hạn này tổn thất do ma sát khi nước chảy qua khe hở của ống lọc là không đáng kể và tốc độ ăn mòn cũng như đóng cặn là nhỏ nhất) + Phöông phaùp sai phaân höõu haïn cho doøng chảy hai chiều Phöông trình Laplace moâ taû doøng chaûy hai chieàu trong taàng chöùa nöôùc nhö sau: Vôùi oâ khoâng coù loã khoan huùt nöôùc Neáu coù loã khoan huùt nöôùc 19 2016 + Phöông phaùp sai phaân höõu haïn cho doøng chaûy 3 chieàu Hiện nay có rất nhiều phần mềm để giải quyết bài toán trên. Ở đây chúng tôi nêu ra một số phần mềm được ứng rộng rãi và phổ biến hiện nay: Modflow và GMS Một hố đào thi công CTN 10m x 20m và sâu 3.5m được đào trong tầng thấm nước không áp, đáy nằm ngang đồng chất, đẳng hướng, với hệ số thấm 25m/d. Bố trí 4 giếng hút nước hoàn chỉnh, bán kính mỗi giếng 11cm trên một đường viền bao quanh hố đào và cách mép hố móng 1.2m. Các giếng có cùng bán kính ảnh hưởng 200m, hoạt động đồng thời bơm với lưu lượng Q như nhau. 1. Tính lưu lượng bơm Q để mực nước ngầm cách đáy hố đào 1.5m? 2. Tính độ hạ thấp mực nước S0 trong mỗi giếng? 20