Фільтраційні процеси навколо дрен і зволожувачів і їх вплив на водоприймальну здатність конструкцій

Предмет:

Гідрологія

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

29

Мова:

Українська

Оцінка:

статистики доведено, що дослідні питомі витрати досконалої дрени суттєво менші за розрахункові при k=const (рис. 3). Спадання фільтраційної витрати свідчить про зменшення коефіцієнта фільтрації при підвищенні діючих напорів. По характеру змін коефіцієнта фільтрації грунт можна розділити на дві області: 1 – кольматажу (ro r rк) і 2 – вимиву (rк r R), де ro, rк, R – відповідно зовнішній радіус дрени, кольматажу і масиву фільтрації. Ці зміни k в режимі осушення та зволоження неоднакові (рис. 4). При осушенні з наближенням до дрени в зоні 2 при зміні радіальної координати до rк величина k зростає. Це обумовлено переорієнтацією частинок скелету під дією градієнтів напору і вимивом суфозійних частинок, які ущільнюються і зупиняються із наближенням до дрени, що суттєво зменшує коефіцієнт фільтрації грунту в зоні 1. При зволоженні локальні градієнти напору в області безпосередньо біля конструкції значно перевищують критичні, частинки скелету і суфозійні ущільнюються, тому величина k в зоні 1 мінімальна.

При віддаленні від дрени градієнти та їх вплив на орієнтацію частинок зменшується, тому при зміні радіальної координати до rк коефіцієнт фільтрації збільшується. В зоні вимиву (rк r R) величина k зменшується із-за переорієнтації частинок скелету та переміщення суфозійних частинок. Зміни коефіцієнта фільтрації при зволоженні носять більш інтенсивний характер у порівнянні з осушенням.

Четвертий розділ «Теоретичні дослідження фільтраційного потоку в середовищах, що деформуються» присвячений розв'язку модельної задачі процесу осесиметричної радіальної фільтрації до дрени в круговому пласті з урахуванням деформацій грунту в навколодренній зоні.

Встановлено, що в навколодренній зоні фільтраційний поток є радіальним. Осесиметричний радіальний приток до дрени в круговому пласті у випадку, коли грунт не деформується, як відомо, описується граничною задачею

(2)

де ko – величина коефіцієнта фільтрації при I=Iо.

Нами пропонується при подальшому розгляді вважати режим фільтрації також лінійним, який відповідає закону Дарсі, але рахувати змінним коефіцієнт фільтрації. З врахуванням (1) запропонований характер зміни k

(3)

k2 – величина коефіцієнта фільтрації при критичному градієнті напору Iк;

rc – радіус силової дії дрени, тобто координата r, в якій I=Iк;

a+b=1, a і b – константи, що характеризують деформативні властивості грунту і визначаються дослідним шляхом.

Розв'язок (2) з урахуванням (3) отримаємо для режиму осушення:

(4)

для режиму зволоження:

(5)

Ф (rc) = (1-a) ln (rc/ro) +ln (R/rc (1-a) +a), (6)

, , (7)

де q – питома витрата;

ko= (1-a) k2.

Як видно із (7) радіус силової дії rc залежить від значення критичного градієнта напору, тому, аналогічно (3), запропонований варіант зміни коефіцієнта фільтрації в залежності від Iк

, (8)

де – деяка стала, що характеризує деформативні властивості грунту і визначається дослідним шляхом.

Розв’язок (2) з урахуванням (8) отримаємо у вигляді для режиму осушення

(9)

де ; z=r/R;

для режиму зволоження

(10)

де .

Питома фільтраційна витрата і радіус силової дії обчислюються за формулами

, , (11)

де ko=k2 (1- Iк), в яких для режиму осушення

; (12)

для режиму зволоження

. (13)

Аналогічно (3) нами запропонована модель зміни k в суфозійному грунті

(14)

де rк – радіус зони кольматажу;

ko; ko* – відповідно значення коефіцієнта фільтрації в зоні вимиву відповідно при r=R і r=rк; ;

a+b=1, a, b і – константи, що визначаються дослідним шляхом.

Розв'язок задачі (2) з урахуванням (14) отримаємо у наступному вигляді

(15)

, (16)

, (17)

де .

Виконана перевірка адекватності залежностей для визначення розподілу напорів в масиві фільтрації та питомих витрат, а також статистична обробка коефіцієнтів a, b i .

В п'ятому розділі « Залежності та рекомендації по розрахунку дренажа з урахуванням процесів навколо дрен і зволожувачів. Впровадження результатів досліджень» наводяться основні залежності і рекомендації по визначенню додаткових фільтраційних опорів з урахуванням деформацій середовища.

В основу оцінки водоприймальної здатності дренажних конструкцій покладено метод фільтраційних опорів, згідно з яким, наприклад, для одиночної підруслової дрени притік визначається за залежністю

, (18)

Ф=Фо+Фi, (19)

де k – коефіцієнт фільтрації грунту;

Ф – повний фільтраційний опір;

Фо – безрозмірний фільтраційний опір, обумовлений гідродинамічною недосконалістю дренажу за ступенем розкриття водоносного пласта;

Фi – безрозмірний фільтраційний опір, обумовлений недосконалістю дренажу за характером розкриття пласта.

Теоретичні дослідження дозволили отримати залежності для визначення фільтраційних опорів за характером розкриття плата, так як ці опори практично визначаються деформаціями середовища в навколодренній зоні, тобто рахувати

Фі  Ф*, (20)

де Ф* – безрозмірний фільтраційний опір, який комплексно враховує недосконалість дрени за характером розкриття пласта і деформації