Xem mẫu
- BÀI GIẢNG MÔN
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Chương 5: Vận động nước dưới
đất
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.1 Khái niệm về sự vận động của nước trong
đất đá :
Tốc độ vận động thấp nên thường gọi dòng vận
động là dòng thấm.
Dòng thấm (đường dòng) đi từ nơi có giá trị áp
lực cao đến thấp hơn và có phương vuông góc
với đường đẳng áp lực (thế năng).
Áp lực của dòng thấm bằng tổng của : thế năng,
động năng và thủy tĩnh (Trong đó, động năng
được xem rất bé và bỏ qua)
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
5.2.1 Định luật Dacxi (Darcy) :
5.2.1.1 Mô hình thí nghiệm :
∆H Q
∆L Q
∆F Q
∆ H=H1-H2
H1
H2
Q
∆L
Cát
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
∆ .∆
5.2.1 Định luật Dacxi (Darcy) : HF
Q =K
∆L
5.2.1.1 Mô hình thí nghiệm :
Với :
K : Hệ số xác định bằng thí
nghiệm, phụ thuộc vào loại
đất và kết cấu của đất (Hệ
∆ H=H1-H2
số thấm của đất).
H1
H2
Q
∆L
Cát
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
5.2.1 Định luật Dacxi (Darcy) :
5.2.1.2 Định luật Dacxi : Q=K.F.J hay V = K.J
Như vậy, quan hệ V ~ J là quan hệ đường thẳng nên có
thể gọi định luật này là định luật thấm đường thẳng
( thấm tuyến tính) V
Trong thực tế, định luật Dacxi chỉ
đứng khi vận tốc dòng thấm nhỏ
(thấm tầng), trường hợp vận tốc dòng tgα = K
thấm lớn thì có sự sai lệch. Việc xác
định trạng thái của dòng thấm (rối,
tầng) thông qua giá trị của hệ số J
Raynol.
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
5.2.2 Các công thức thấm phi tuyến :
5.2.2.1 Công thức Kranôpônxki (thường sử dụng):
V
V = K. J
5.2.2.2 Công thức Proni (Dupuit) : V=K.J
J = aV2 + bV2 J
Trong đó, a và b là các hệ số thực nghiệm, phụ
thuộc vào trạng thái vận động của nước dưới đất.
Công thức này thể hiện trạng thái vận động tổng
quát cho cả hai trường hợp (thấm tầng và thấm rối)
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
5.2.3 Thấm trong đất sét :
Trong đất loại sét, thông thường kích thước lổ r ỗng
do cát hạt đất tạo ra là nhỏ, tuy nhiên, do các h ạt keo
còn có màng nước liên kết vật lý bao quanh nên làm
giảm tính hiệu quả thấm của các lổ rỗng.
Muốn có tồn tại dòng thấm trong đất loại này, J th ực
tế cần đạt hơn giá trị Jbđ nào đó (Jbđ được xác định bằng
thực nghiệm), khi đó, các hạt nước liên kết sẽ cùng
chuyển động với nước tự do.
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.2 Những định luật cơ bản về thấm của nước
trong đất đá :
5.2.3 Thấm trong đất sét :
Trong thực tế, điều kiện
V = K. J
V
để xảy ra thấm rối trong
đất loại sét là không phổ
biến
V=K.J
4
V = K ( J − J bđ )
3
Đất rời
Đất loại sét
J
0 Jbđ 4
Jbđ
3
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm
Hướng vận động
ầng)
t5.3.1 : Trường hợp nước không áp x
x 2
x1=0 x2=L
1 x 2
1
B
h1
x : Hướng vận động
hx
Mặt cắt vuông
1
h2
góc hướng x
B : Bề rộng
dòng
thấm
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá đồng
nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm tầng) .
Hướng vận động
x
Thấm tầng nên
2
x Q = K.F.J
x2=L
x =0
11 x 2
dh
F = B.h (− )
1 dx
dh
− B
J=
hx dx
h1 h2
với h là thay đổi
từ h1 đến h2
Q = K.Bh.
h12 − h2
2
Q = K .B
Q.dx = K.B.(-h.dh)
2L 2
Xét dòng thấm từ 1 đến 2 nên :
h1 − h2
2
q = Q/B = K .B
x1 = 0 h1
2L
∫ Qdx = ∫ K .B.(− hdh) hay
với q : Lưu lượng dòng thấm ứng với 1
x 2= L h2
đơn vị bề rộng dòng thấm
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm tầng)
x
Do là dòng thấm ổn
x1=0
x2=L
định, q = const nên
1 x 2
h12 − h2
2
hx = h12 − x
L
Phương trình đường
h1 mực nước
hx
h2
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm
Hướng vận động
ầng)
t5.3.2 : Trường hợp nước có áp x
x 2
x1=0 x2=L
x
1 2
1
B
H1
x : Hướng vận động
Hx
Mặt cắt vuông góc
1 2
H2
hướng x
m B : Bề rộng dòng thấm
m : Bề dày của dòng thấm
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm
Hướng vận động
ầng)
t5.3.2 : Trường hợp nước có áp x
x 2
x1=0 x2=L
x
1 2
1
B
H1
Q = K.F.J
Hx
F = B.m với m = const nên
H2
Q.dx = K.B.m.(-dH)
m
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.3 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (Trường hợp thấm
ầng)
t5.3.2 : Trường hợp nước có áp
x
x1 =0 H1
x1=0 x2=L
� = �.B.m(−dh)
Qdx K
x
1 2
x 2= L H2
H1 − H 2
Q = K .B.m
L
H1 − h2
H1
q = Q/B =K .m
Hx
L
H2 với q : Lưu lượng dòng thấm ứng
với 1 đơn vị bề rộng dòng
m
thấm
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.4 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
không đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (thấm tầng)
5.4.1 : Không đồng nhất theo phương thẳng đứng :
K1.m1 + K 2 .m2
=
KTB
m1 + m2
m1 K1
K2
m2
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.4 Vận động ổn định của nước dưới đất trong các lớp đất đá
không đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (thấm tầng)
5.4.1 : Không đồng nhất theo phương ngang :
l2
l1
1 x 2
l1 + l2
=
KTB
l1 l2
+
K1 K 2
K2
K1
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.5 Vận động ổn định của nước dưới đất đến giếng khoan hoàn
chỉnh :
5.5.1 : Khái niệm :
rhk
s
H
H
H hk
M
R
r
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.5 Vận động ổn định của nước dưới đất đến giếng khoan hoàn
chỉnh :
5.5.2 : Vận động của nước đến LK hòan chỉnh (thấm tầng):
Q Q : Lưu lượng bơm hút.
R : Bán kính ảnh hưởng
r0 : Bán kính lổ khoan
S0 S=0 h : giá trị áp lực
h=he S = he-h : Trị số hạ thấp
hr
he : Giá trị áp lực khi chưa
ho
bơm hút
r0
R
- CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.5 Vận động ổn định của nước dưới đất đến giếng khoan hoàn
chỉnh :
5.5.2 : Vận động của nước đến LK hòan chỉnh (thấm tầng):
Q
h12 −h2 2
Q =ΠK
R
S0
ln
r0
S=0
hx
R = 2 S 0 K .he
ho h=he
r0
R
nguon tai.lieu . vn