Odwadnianie obiektów i wykopów
budowlanych
ćwiczenie projektowe
Prowadzący:
dr inż. Patryk Wójtowicz
Odwadnianie obiektów i wykopów
budowlanych
ćwiczenie projektowe
Prowadzący:
dr inż. Patryk Wójtowicz
Warunki zaliczenia przedmiotu
• Obecność obowiązkowa
• Zaliczenie terminów przejściowych aka
punktów kontrolnych postępu
• Terminowe oddanie kompletnego projektu
• Pierwsze dwie osoby otrzymują + 0.5 oceny
Wymagania minimalne
• Ćwiczenia projektowe oddajemy trwale połączone
(technika dowolna)
• Projekt musi posiadać stronę tytułową oraz
oryginał tematu ćwiczenia projektowego
• Materiały pomocnicze do projektu (np. wzór
strony tytułowej wraz ze spisem treści) dostępny
na stronie:
www.iios.pwr.wroc.pl/pw
• Na stronie www publikowane są bieżące
informacje (w tym np. godziny konsultacji)
Cel ćwiczenia projektowego
• Obliczenia hydrogeologiczne i hydrauliczne
pionowego drenażu okólnego zupełnego
pracującego w warunkach zbiornika wody
gruntowej (zwierciadło swobodne)
Spis treści projektu
• Wstęp
– Przedmiot opracowania
– Podstawa opracowania
– Zakres opracowania
– Wykorzystane materiały
• Obliczenia hydrauliczno-‐geologiczne pionowego
drenażu okólnego
– Dane do obliczeń
– Obliczenia wydajności drenażu
– Wyznaczenie wydajności oraz depresji w poszczególnych
studniach
– Obliczenia prędkości wlotowej wody do pojedynczej studni
Spis treści projektu
• Dobór parametrów oraz wymiarów filtra studziennego
– Dane do obliczeń
– Ilość warstw obsypki
– Grubość warstwy obsypki
– Uziarnienie obsypki
– Perforacja rury rdzeniowej
– Średnica otworów na rurze filtrowej
– Powierzchnia przekroju jednego otworu
– Rozstaw otworów
– Ilość otworów na obwodzie rury filtrowej
– Rzeczywisty rozstaw otworów
– Ilość rzędów na 1 mb rury filtrowej
– Ilość otworów na 1 mb rury filtrowej
– Współczynnik przepuszczalności filtru
ϕ
Spis treści projektu
• Opis techniczny
– Drenaż
– Obsypka
• Część rysunkowa:
– plan drenażu (skala 1:50),
– przekrój hydrogeologiczny (skala 1:25),
– zarurowanie filtra studziennego (skala 1:25).
Drenaż okólny obiektu budowlanego – dane do
projektu
Długość obiektu:
A = 30,0 m
Szerokość obiektu:
B = 10,0 m
Zagłębienie obiektu poniżej terenu:
h = 5,0 m
Poziom zwierciadła statycznego:
Z
zw
= 1,6 m
Miąższość warstwy wodonośnej:
H
w
= 20,0 m
Współczynnik filtracji:
k
f
= 21,0 m/d = 0,000243 m/s
Średnica studni:
2r = 0,60 m
Rzędna terenu:
R
t
= 100,00 m n.p.m.
Uziarnienie gruntu:
d
50
= 0,80 mm
Dane do projektu cd.
• łączna długość rury nad-‐ i podfiltrowej:
(l
n
+l
p
) = 3.0 m
Długość sumaryczną rury dobieramy z zakresu od
2 do 4.0 m (zw. swobodne)
l
p
– 1 do 5 metrów
l
n
– 2 do 3 metrów
Schemat studni wierconej z filtrem
1 – warstwa przepuszczalna
2 – warstwa nieprzepuszczalna
3 – rura okładzinowa
4 – pokrywa (lub obudowa studni)
5 – rura nadfiltrowa
6 – uchwyt (zamek)
7 – uszczelnienie
8 – filtr studzienny
9 – rura okładzinowa (usunięta)
10 – rura podfiltrowa
11 – korek drewniany
12 – zwierciadło statyczne wody
podziemnej
13 – zwierciadło dynamiczne wody
podziemnej
14 – górny poziom założenia rury
nadfiltrowej
Obliczenia wydajności drenażu
Obliczenia wydajności drenażu przy współpracy
wszystkich studzien przeprowadzone będą
metodą Forchheimera
• Konwersja rzeczywistego obrysu grupy
współdziałających studni na zastępczy okrąg o
promieniu R
0
:
0
(
)
,
4
a b
R
m
η
+
=
Schemat obliczeniowy współpracy studni
R
g
Dane do projektu cd.
• Współczynnik
η
zależny od
rozstawu współpracujących
studzien zlokalizowanych wokół
obiektu
• Dla układu o obrysie prostokątnym
współczynnik
η
dobieramy z tabeli
lub wykresu
b/a
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
η
1,00
1,12
1,16
1,18
1,18
Obliczenia wydajności drenażu
• promień leja depresyjnego pojedynczej studni
wg wzoru Kusakina:
575
,
w
f
R
s
H k m
=
⋅ ⋅
⋅
• promień leja depresyjnego wywołanego przez
grupę współdziałających studzien:
0
,
g
R
R R m
=
+
Obliczenia całkowitej wydajności drenażu
• Wydajność drenażu pionowego zupełnego (zw.
swobodne)
3
0
1.36
(2
)
,
/
lg
f
w
g
k s
H
s
Q
m s
R
R
⋅
⋅ ⋅
⋅
−
=
R
g
Obliczenia całkowitej wydajności drenażu
• obniżenie zwierciadła w środku ciężkości:
2
0
0
ln
,
g
w
f
R
Q
h
H
m
k
R
π
=
−
⋅
⋅
Tabela 1. Obliczenia wydajności drenażu
s
R
o
R
R
g
Q
h
0
m
m
m
m
m
3
/s
m
1
13.92
40.09
54.01 0.0219 19.00
…
10
13.92 400.90 414.82 0.0673 10.04
Rys. 1 Wykres zależności obniżenia zwierciadła wody w
punkcie ciężkości h
0
od wydajności drenażu Q
Wymagane obniżenie zwierciadła wody w punkcie ciężkości h
0
= 16.3 m
Dla h
0
= 16.3 m odczytano:
Q = 0.0420 m
3
/s
Wyznaczenie wydajności oraz depresji w
poszczególnych studniach
• Zakładamy wstępnie 4 (n = 4) studnie
rozmieszczone w rogach obiektu.
• Wydajność pojedynczej studni obliczamy ze
wzoru:
3
,
/
Q
q
m s
n
=
Wyznaczenie wydajności oraz depresji w
poszczególnych studniach
Wydajność pojedynczej studni:
n – liczba studni współdziałających
(
)
3
1
0
2
,
/
ln
f
w
n
g
n
k s
H
s
q
m s
R
n r R
π
−
⋅
⋅ ⋅
−
=
⋅ ⋅
Tabela 2. Obliczenia wydajności pojedynczej
studni
s
q
m
m
3
/s
1
0.0038
…
10
0.0143
Rys. 2 Wykres zależności depresji s od
wydajności pojedynczej studni q
Dla q = 0.0105 m
3
/s odczytano:
s = 5.5 m
Obliczenia prędkości wlotowej wody do
pojedynczej studni
• Dopuszczalną prędkość wlotową wody do
pojedynczej studni obliczamy ze wzoru:
,
/
15
f
dop
k
v
m s
=
Rzeczywista prędkość wlotowa wody do
pojedynczej studni
• Rzeczywista prędkość wlotowa wody do
pojedynczej studni wyniesie:
gdzie:
q -‐ wydajności pojedynczej studni, m
3
/s
F
f
-‐ powierzchnia czynna filtra, m
2
, /
f
f
q
v
m s
F
=
Powierzchnia czynna filtra
gdzie:
l
f
-‐ długość czynna filtra, m
2
2
,
f
f
F
r l m
π
=
⋅
(
)
,
f
w
n
p
l
H
s
l
l
m
=
− −
+
Sprawdzenie warunku dopuszczalnej prędkości
dopływu do studni
Ponieważ v
f
≤ v
dop
założona ilość studzien (n = 4)
jest wystarczająca/nie jest wystarczająca, aby
uzyskać założone obniżenie zwierciadła wody w
punkcie ciężkości…
… W drugiej iteracji założono ilość studzien n = …
Dobór średnic…