Курсовая работа 3: Осушение строительного котлована

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

ОСУШЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОТЛОВАНА

Оглавление

Введение...................................................................................................................... 3

1. Исходные данные................................................................................................... 5

2. Выбор способа водопонижения............................................................................. 6

3. Фильтрационный расчет........................................................................................ 6

4. Расчет водосборной системы................................................................................. 9

4.1 конструирование водосбора внутри котлована.......................................... 9

4.2 выбор конструкции зумпфа........................................................................ 11

5. Расчет насосной установки................................................................................... 12

5.1 расчет системы напорной сети.................................................................... 13

5.2 расчет системы всасывающей сети............................................................. 14

5.3 подбор марки насоса.................................................................................. 16

6. Расчет ливневого коллектора............................................................................... 17

Заключение............................................................................................................... 19

Список используемой литературы.......................................................................... 20

Введение

Строительство здания или любого другого строительного объекта невозможно без возведения его фундамента, для заложения которого необходимо подготовить грунт и организовать строительный котлован. В данной работе будет необходимо выполнить гидравлический расчет осушения строительного котлована для схемы указанной в задании (рисунок 1).

Целью расчетно-графической работы является:

- определение способа понижения;

- определение длины и конфигурации кривой депрессии, вычисление притока грунтовых вод, и вычисление фильтрационного расчета;

- конструирование водосбора, определение размера водосборного колодца (зумпфа);

- расчет и построение пьезометрической и напорной линии, вычисление необходимого вакуума и подбор марки насоса;

- определение фактического наполнения коллектора, глубины и скорости равномерного движения.

1. Исходные данные. Таблица 1

2. Выбор способа водопонижения

Выбор системы водоотлива и водопонижения в зависимости от типа грунта и коэффициенту фильтрации производится по справочнику [1, табл.41.4].

Для расчета системы водопонижения выбран открытый водоотлив, так как этот способ не снижает несущей способности грунта под трубопроводом и обеспечивает устойчивость откосов котлована.

Осушение осуществляется прямо из котлована насосами. Такое водопонижение наиболее просто. Вода откачивается из приямков (зумпфов), куда она поступает из канавок глубиной 0,3 - 0,5 м, расположенных по периметру котлована с уклоном t - 0,01 - 0,02 в сторону приямков. Зумпфы устраивают не ближе 1 м от стенок котлована. После разработки котлована зумпфы заглубляются вместе с канавками не менее чем на 0,7 - 1 м, и уровень воды в них поддерживается на 0,3 - 0,5 м ниже дна вырытого котлована.

3. Фильтрационный расчет

Скорость фильтрации при установившемся движении определяется по

формуле Дарси:

, м/с (3.1)

где - коэффициент фильтрации, м/с; - гидравлический уклон.

Расход фильтрующей жидкости Q определяется по формуле:

, м³/с (3.2)

где - площадь живого сечения, м².

В случае широкого фильтрационного потока расчет ведут на единицу его длины и называют удельным расходом:

, м²/с (3.3)

где h - глубина равномерного движения грунтовых вод, м

Заданная глубина котлована H_к = 4 м.

Водопроницаемый грунт - крупный песок с коэффициентом фильтрации k_ф = 75 м/сут = 75/24/3600 = 0.000868 м/с. [1, табл.41.4]

Водоупором является слой глины, с принимаемым уклоном i = 0.

Определяется радиус влияния по формуле:

, м (3.4)

где S - глубина водоносного слоя, м; k_ф - коэффициент фильтрации, м/сут.

S = h_{в. у. -} h_{г. в.} = 6,9-2,6 = 4,3 м

R = 3000*4,3* (0.000868) ^0,5= 380,06 м

Строится кривая депрессии АВ - линия свободной поверхности грунтовых вод.

Определяется вспомогательная величина h:

, м (3.5)

где m - коэффициент (заложение) откоса строительного котлована, зависит от типа грунта. [1, табл.39.2], m = 3

Определяется высота зоны высачивания: h

м (3.6)

где Т-расстояние между дном котлована и водоупором

(Т=h_{в. у.} - H_к=6,9-4=2,9) ,м

Строится кривая депрессии по формуле для сооринтируемого по координатным осям чертежа:

, (3.7)

где H₁ - расстояние между УГВ и уровнем водоупора, Н₁=6,9-2,6=4,3, м;

Н₂ - расстояние между точкой высачивания и уровнем водоупора,

Н₂=Т+h_выс = 2,9+0,095=2,995м.

Расчеты сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

По результатам расчета строится кривая депрессии (рисунок 2).

Определяется приток воды Q_пр в котлован.

а) Определяется величина расхода фильтрационной воды на 1 погонный метр периметра дна котлована - удельный фильтрационный расчет q по уравнению Дюпюи:

, м²/с (3.8)

где l - расстояние между сечениями 1-1 и 2-2 с глубинами соответственно Н₁ и Н₂:

= 380,06 - 3*0,095 = 379,78 м (3.9)

Определяется полный расход фильтрационных вод:

, м²/с (3.10)

где -фронт сбора фильтрационных вод (периметр дна котлована)

Q_ф = * (2*55+2*80) = 0,003 м²/с

б) Вычисляется расход фильтрационных (ливневых) вод:

Q_инф = 5*Q_ф, м³/с (3.11)

Q_инф = 5*0,003 = 0,015 м³/с

в) Определяется общий расход, притекающий в котлован воды:

Q_пр = Q_ф + Q_инф (3.12)

Q_пр = 0,003 + 0,015 = 0,018 м³/с;

4. Расчет водосборной системы

Назначение системы - собрать фильтрат и отвести зумпф (водоприемник, приемник, приямок), откуда затем откачать с помощью насоса.

Рассматривается буровая скважина с центробежными насосами.

4.1 Конструирование водосбора внутри котлована

В основании откоса котлована по его периметру прокладываются две ветви водосборных каналов. Каждый из них имеет протяженность (L+B), рассредоточенный по всей длине принимает и отводит в зумпф фильтрат с расходом:

= 0,5 * 0,018 = 0,009 м³/с (4.1)

В расчете условно принимается, что весь расчетный расход сосредоточенно приходит в начало каждого канала (рисунок 1).

Гидравлический расчет приводится графоаналитическим способом.