ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT docx

CHƯƠNG 5- VẬN ĐỘNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT5.1 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 gi

Trang 1

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)

Trang 2

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 :

Q H2

H1

H=H1-H2

L

Cát

Trang 3

5.2.1.1 Mô hình thí nghiệm :

Q H2

H1

H=H1-H2

L

Cát

L

F

H K

Q



Với :

K : Hệ số xác định bằng thí nghiệm, phụ thuộc vào loại đất và kết cấu của đất (Hệ

số thấm của đất).

Trang 4

5.2.1.2 Định luật Dacxi : hay

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

J

Trong thực tế, định luật Dacxi chỉ đứng

khi vận tốc dòng thấm nhỏ (thấm

tầng), trường hợp vận tốc dòng thấm

lớn thì có sự sai lệch Việc xác định

trạng thái của dòng thấm (rối, tầng)

thông qua giá trị của hệ số Raynol.

tg = K

Trang 5

5.2.2 Các công thức thấm phi tuyến :

5.2.2.1 Công thức Kranôpônxki (thường sử dụng):

5.2.2.2 Công thức Proni (Dupuit) :

J = aV2 + bV2

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)

J K

V

J

V=K.J

Trang 6

5.2.3 Thấm trong đất sét :

Trong đất loại sét, thông thường kích thước lổ rỗng

do cát hạt đất tạo ra là nhỏ, tuy nhiên, do các hạt 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 thực

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.

Trang 7

5.2.3 Thấm trong đất sét :

3 4

V

J

J bđ

J bđ 0

) 3

4 (J J bđ K

V  

J K

V 

V=K.J

Đất loại sét Đất rời

Trong thực tế, điều kiện

để xảy ra thấm rối trong đất loại sét là không phổ biến

Trang 8

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)

h 1

h x

h 2

Hướng vận động

1

2

B

x

x : Hướng vận động

1 Mặt cắt vuông

góc hướng x

B : Bề rộng dòng thấm

x

5.3.1 : Trường hợp nước không áp

Trang 9

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)

) (

dx

dh



h 1 h x h 2

1

2

B

x

x1=0 x2=L

Thấm tầng nên

Q = K.F.J

F = B.h

J = với h là thay đổi

từ h1 đến h2

Q = K.Bh.

Q.dx = K.B.(-h.dh)

Xét dòng thấm từ 1 đến 2 nên :







0

2

) (

.

x

L

x

h

hdh B

K Qdx

dx

dh



hay

Q =

L

h

h B

K

2

2 2

2

q = Q/B =

L

h

h B

K

2

2 2

2

với q : Lưu lượng dòng thấm ứng với 1 đơn vị bề rộng dòng thấm

Trang 10

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)

h 1

h x

h 2

x

x1=0

x2=L Do là dòng thấm ổn

định, q = const nên

x L

h

h h

hx

2 2

2 1 2

1





Phương trình đường mực nước

Trang 11

H 1

H x

H 2

1

2

B

x

x : Hướng vận động

1 Mặt cắt vuông góc

hướng x

B : Bề rộng dòng thấm

x

5.3.2 : Trường hợp nước có áp

1

m

2

m : Bề dày của dòng thấm

Trang 12

H 1

H x

H 2

1

2

B

x

1

m

Q = K.F.J

F = B.m với m = const nên Q.dx = K.B.m.(-dH)

Trang 13

H 1

H x

H 2

x

1

m

2

0

2

( )

Qdx K B m dh



L



q = Q/B = K m H 1 h2

L



với q : Lưu lượng dòng thấm ứng

với 1 đơn vị bề rộng dòng thấm

Trang 14

không đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (thấm tầng)

5.4.1 : Không đồng nhất theo phương thẳng đứng :

m1

m2

TB

K







K1

K2

Trang 15

không đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang (thấm tầng)

5.4.1 : Không đồng nhất theo phương ngang :

1

K2

K1

TB

l l K







Trang 16

5.5 Vận động ổn định của nước dưới đất đến giếng khoan hoàn chỉnh :

5.5.1 : Khái niệm :

Hhk

H

M

rhk

s

H

r

R

Trang 17

5.5.2 : Vận động của nước đến LK hòan chỉnh (thấm tầng):

Q

S=0 h=he

ho

hr

R

r0

Q : Lưu lượng bơm hút.

R : Bán kính ảnh hưởng r0 : Bán kính lổ khoan

h : giá trị áp lực

S = he-h : Trị số hạ thấp

he : Giá trị áp lực khi chưa bơm hút

S0

Trang 18

5.5.2 : Vận động của nước đến LK hòan chỉnh (thấm tầng):

0

2 2

2 1

ln

r R

h

h K

Q

S=0 h=he

ho

hx

R

r0

S0

e

h K S

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	896,93 KB