Строительные технологии

Устройство котлованов и водопонижение

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Теория потенциального движения представляет собой основу исследования движения жидкости, в том числе движения грунтовых и фильтращюнных потоков.

Ниже рассматриваются основные математические и физические основы

движения грунтовых вод в котлованах при рассмотрении вопросов во-

допонижения и при расчетах величины притока грунтовых вод.

Законы движения потенциальных потоков используются при 

решении многочисленных практических вопросов движения грунтовых

потоков при условии соблюдения закона Дарси и неизменчивости 

характеристик грунта.

Дифференциальное уравнение Лапласа является основным 

уравнением потенциальной теории движения потока. Это уравнение 

показывает, что при постоянном объеме жидкости градиенты могут изменяться

лишь таким образом, что сумма всех отдельных элементов уравнения

всегда равна нулю. Поэтому в рассматриваемом поле скоростей 

изменение градиента может произойти только при изменении градиента

с изменением знака на противоположный

Гидродинамическая сетка. Для более полного и детального изучения

законов движения жидкости и построения линий тока потенциального

потока необходигмо вначале проинтегрировать уравнение

Часто применяемое графическое построение гидродинамической

сетки может использоваться в многочисленных практических случаях.

При этом исходят из определяемого геометрией грунтовых условий

поля потенциальных линий тока и строят сетку линий тока и 

потенциалов. Затем проверяют соответствие таким образом построенной сетки

теоретическим значениям. При этом необходимо учитывать, чтобы 

линии тока и потенциала, т.е. так называемый криволинейный квадрат»

образовывали при пересечениях прямые углы, для которых средние

линии являлись бы постоянными значениями.

В квадрат должны вписываться одинаковые по диаметру окружности

После проведения корректировки будет получена сетка, 

соответствующая теоретическим положениям.

Полученные таким образом линии тока представляют собой 

идеализированные линии тока» а пинии равного потенциала — геометрическое

положение ряда точек, для которых характерно одинаковое значение

давления водяного столба. При рассмотрении объемной задачи или

картины движения потока значение k = const соответствует потенциаль

ным поверхностям, для которых поверхности тока располагаются 

взаимно перпендикулярно.

По длине потенциальной линии величины потенциального давления в

общем случае различны. Для случая шпунтовой стенки линии равного

потенциала и пинии тока для потенциального движения, 

которые возникают при неограниченной толщине слоя грунтового 

потока, при одинаковой его толщине по высоте, при условии что верхняя и

нижняя поверхности потока имеют постоянные отметки, по теории 

потенциального движения посредством конформного отображения могут

быть описаны формулой to = arccos z/t

С помощью этих уравнений можно получить конфокальные эллипсы

или так называемые хипербеллсистемы. Входящее в них значение 

параметра t соответствует половине расстояния междду поверхностью 

грунта и подошвой шпунтовой стенки, а параметры  соответствуют

параметрам системы кривых.

Для этого случая математически может быть доказано, что пересечение обеих сеток происходит обязательно под прямым углом.

Построенные сетки потенциального движения

для широких и узких котлованов при ограничении их шпунтовыми 

стенками в условиях однородного грунта.

Потенциальная сетка для углового участка котлована. Представленные на этих 

рисунках сетки были построены с использованием электродинамической

модели, при этом для моделирования объемных ситуаций использовался

электролитический лоток.

С использованием этих выводов можно построить линии 

потенциального тока жидкости между двумя параллельными стенками котлована или траншеи.

Общий вид электролитической установки с встроенной дополнительной стенкой, в которой смонтирована модель узкого котлована с фронтальной стенкой. Необходимая строительная ситуация представляется в электролитическом лотке в перевернутом положении.

В условиях, когда грунт в месте сооружения котлована 

представляет собой слоистое основание, по сравнению с рассмотренными до сих пор различными случаями для однородных грунтов, различие в 

значениях коэффициента фильтрации слоев грунта приводит к образованию

новой гидродинамической сетки для условии потенциального движения

грунтовой воды.

При нарушении гидродинамической сетки в пограничном слое 

необходимо уштывать, что линии тока жидкости и потенциальные линии

не во всех случаях бущт взаимно перпендикулярны.

 ОТВОД ПОВЕРХНОСТНЫХ И ГРУНТОВЫХ ВОД

 ДРЕНАЖ. Дренаж для понижения уровня подземных вод инженерная ...

 Понижение уровня грунтовых вод и отвод поверхностных вод

 ВОДООТВОД. Отвод поверхностных и грунтовых вод