Ивайло Иванов ОТВОДНЯВАНЕ НА СТРОИТЕЛНИ ИЗКОПИ Методи за изчисляване и примери, съгласно изискванията на Еврокод 7 Áúëãàðñêà ïúðâî èçäàíèå януари 2013 ôîðìàò 60/84/16 © Автор: д-р инж. геол. Ивайло Иванов © Èçäàòåëñòâî www.dimax-bg.com ISBN 978-954-782-050-0
Настоящата книга е написана в помощ на инженерите от строителните и геоложките специалности, както и на всички, на които се налага отводняване на изкопи. В нея авторът се е постарал да изложи някои методики за понижаване на нивата на подземните води при направа на строителни изкопи, съобразени с принципите и изискванията на Еврокод 7. Предложените аналитични формули позволяват сравнително точни изчисления при неголеми водопонизителни системи. За по-сложни водопонижения се препоръчва използването на специализиран софтуер за моделиране на филтрацията.
Рецензент проф. дгн Михаил Гълъбов
Съдържание Предговор ........................................................................................................ 9 Глава 1. Основни принципи на еврокод 7 при проекти рането на водопонизителни съоръжения и системи. Характеристика на най-често използваните методи за отводняване на строителни изкопи ............................................ 11 1.1. Основни принципи на Еврокод 7 при проектирането на водопонизителни системи и съоръжения..........................................11 1.2. Характеристика на основните методи за отводняване на строителни изкопи, третирани в Еврокод 7......................................13 1.2.1. Водопонижение чрез вертикални водопонизителни съоръжения (водосборни ями, иглофилтри, взаимодействащи кладенци).......13 1.2.2. Водопонижение чрез хоризонтални съоръжения . гравитационни дренажи....................................................................19 1.2.3. Осушаване чрез електроосмоза........................................................20 1.2.4. Други методи на отводняване на строителни изкопи..................20 Глава 2. Хидрогеоложки проучвания и определяне на филтрационните параметри, необходими за изчисляването на водопонизителните системи . ...................21 2.1. Принципи на хидрогеоложките проучвания, съгласно . Еврокод 7..................................................................................................21 2.2. Предварителни и детайлни хидрогеоложки проучвания...............22 2.3. Съоръжения за детайлни хидрогеоложки проучвания...................23 2.4. Основни понятия....................................................................................24 2.5. Хидрогеоложки параметри...................................................................26 2.6. Определяне на филтрационните параметри.....................................31 2.6.1. Опитно водочерпене (помпен тест)..................................................32 ГЛАВА 3. ВОДОПОНИЗИТЕЛНИ СЪОРЪЖЕНИЯ..............................37 3.1. Вертикални съоръжения.......................................................................37 3.2. Хоризонтални съоръжения...................................................................38 3.3. Комбинирани (вертикални и хоризонтални) съоръжения.............39 3.4. Съвършени и несъвършени водопонизителни съоръжения..........39 3.5. Разположение на водопонизителните съоръжения..........................40 ГЛАВА 4. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ВОДОПОНИЗИТЕЛНИ СИСТЕМИ ОТ ВЗАИМОДЕЙСТВАЩИ КЛАДЕНЦИ И ДРЕНАЖИ......................43 4.1. Последователност при изчисленията на водопонизителните системи.....................................................................................................43
4.2. Схематизация и гранични условия на водоносните пластове . в план........................................................................................................44 4.3. Хидравлични схеми на строителните изкопи, според начина . им на ограждане......................................................................................46 4.4. Определяне на сумарния дебит на водопонизителната . система при изометрични в план изкопи..........................................46 4.5. Определяне на сумарния дебит при изкопи, оградени с . водо-плътни прегради, достигащи до долния водоупор.................47 4.6. Определяне на сумарния дебит при изкопи с водоплътни прегради, недостигащи до долния водоупор.....................................48 4.7. Определяне на сумарния дебит при открити изкопи или . изкопи, оградени с неводоплътни прегради......................................50 4.7.1. Определяне на сумарния дебит при неограничен . напорен пласт.......................................................................................50 4.7.2. Определяне на сумарния дебит при полуограничен напорен . пласт с близка граница на подхранване (река, езеро, море и др.)....50 4.7.3. Определяне на сумарния дебит при полуограничен напорен пласт с водонепропусклива граница (скален масив, . планински склон и др.).......................................................................51 4.8. Определяне на сумарния дебит на водопонизителната . система при дълги изкопи....................................................................52 4.9. Определение на изчислителен сумарен дебит на водопонизителната система..................................................................53 4.10. Определяне на единичния дебит и броя на . водопонизителните съоръжения........................................................54 4.11. Определяне на експлоатационните понижения на . водното ниво във водопонизителните съоръжения........................56 4.11.1. Определяне на експлоатационните понижения във водопонизителните съоръжения при неограничен в план . водоносен пласт.................................................................................57 4.11.2. Определяне на експлоатационните понижения във водопонизителните съоръжения при полуограничен . водоносен пласт.................................................................................59 4.12. Изчисляване на линейна водопонизителна система . с ограничена дължина.........................................................................60 4.13. Изчисляване на водопонижение чрез хоризонтални гравитационни дренажи.....................................................................61 4.14. Контролни изчисления върху пониженията в изкопа, . които предизвиква водопонизителната система............................63
4.15. Определяне на въздействието на отводнителната система . върху нивата на подземните води извън изкопа............................64 4.15.1. Определяне на въздействието на водопонизителната . система при неограничен в план водоносен пласт.....................65 4.15.2. Определяне на въздействието на водопонизителната . система при полуограничен в план водоносен пласт . с граница на подхранване................................................................66 4.15.3. Определяне на въздействието на водопонизителната . система при полуограничен в план водоносен пласт . с водонепропусклива граница.........................................................66 ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЯ И ИЗЧИСЛЕНИЯ ПРИ ОСУШАВАНЕ ЧРЕЗ ЕЛЕКТРООСМОЗА...........................................................................67 ГЛАВА 6. ИЗПОЛЗВАНЕ НА СПЕЦИАЛИЗИРАН СОФТУЕР ЗА МОДЕЛИРАНЕ НА ФИЛТРАЦИЯТА.................................................69 ГЛАВА 7. ИКОНОМИЧЕСКА ПРЕЦЕНКА И ИЗБОР НА МЕТОД НА ОТВОДНЯВАНЕ..............................................................73 7.1. Икономическа преценка на отводняването.......................................73 7.2. Избор на метод на отводняване............................................................74 ГЛАВА 8. ПРОБЛЕМИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕТО И РАБОТАТА НА ВОДОПОНИЗИТЕЛНИТЕ СИСТЕМИ.............................................77 8.1. Хидродинамично разрушаване на почвите.......................................77 8.2. Критерии за възникване на вътрешна ерозия (суфозионна устойчивост на почвите).......................................................................78 8.2.1. Зърнометрични критерии за възникването на вътрешна . ерозия.....................................................................................................78 8.2.2. Хидравличен (филтрационен) критерий за възникване на вътрешна ерозия..................................................................................80 8.3. Защита от вътрешна ерозия при отводняването на . троителните изкопи...............................................................................83 8.3.1. Проектиране на защитен филтър на земната основа...................83 8.3.2. Оразмеряване на филтровата засипка на . водопонизителните съоръжения.......................................................84 8.4. Слягания на терена, предизвикани от понижението . на нивата на подземните води..............................................................85 8.4.1. Определяне на крайното слягане.....................................................85 8.4.2. Развитие на слягането във времето.................................................87 8.5. Влияние на скоростта на понижаване и повишаване . на нивата на подземните води..............................................................88
ГЛАВА 9. ПРИМЕРИ....................................................................................91 9.1. Пример 1. Проектиране на отводняване на изометричен . в план строителен изкоп чрез водопонизителна система . от тръбни сондажни кладенци.............................................................91 9.2. Пример 2. Проектиране на отводняване на два траншейни строителни изкопа чрез водопонизителна система от линеен . ред кладенци............................................................................................96 9.3. Пример 3. Проектиране на отводняване на строителен изкоп . чрез едностранен преграден дренаж...................................................99 9.4. Пример 4. Определяне на въздействието на водопонизителна система върху водовземни съоръжения в околността...................100 9.5. Пример 5. Определяне на опасността от възникване на вътре. шна ерозия при открито отводняване на строителен изкоп........101 9.6. Пример 6. Определяне на очакваното слягане на терена в околността, вследствие на отводняване на строителен изкоп....103 ЛИТЕРАТУРА...............................................................................................109