Фильтрация подземных вод
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. Этапы построения модели
. Методика расчета
.1 Составление расчётной схемы
.2 Подготовка исходных данных и файл исходных данных с именем Fisx.dat
. Аналитические способы решения задачи
.1 Определение фильтрационного расхода
.2 Расчёт притока воды в карьер
. Укрепление фильтрующего откоса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Карьеры любой глубины и площади, создаваемые для открытой разработки полезных ископаемых (угля, руды и.т.д.) изменяют, природный потенциал не только верхней части литосферы, но и атмосферы и гидросферы.
Геологический массив, окружающий карьер состоит из нескольких слоёв грунтов и горных пород, весь массив или отдельные его слои являются водопроницаемыми. Подземные воды, насыщающие массив при создании карьера получают область стока, т.е. карьер становится дренажом и на значительном расстоянии от карьерной выработки происходит понижение уровня подземных вод, также источником питания подземного потока может быть и внешний водоё1м, как природный, так и техногенный. Карьер становится основным гидромеханическим фактором, определяющим всю картину движения подземных вод в зоне влияния карьера. За пределами этой зоны сохраняется естественный режим поверхностных и подземных вод.
Подземные воды рассматриваются как фактор, влияющий на свойства пород, определяющий водный и геохимический режим грунтов, развитие оползневых явлений и криогенных процессов. Во многих случаях вода снижает прочностные свойства грунтов, особенно глинистых, что при известных условиях приводит к развитию оползневых явлений, создающим угрозу населенным пунктам, дорогам и промышленным объектам.
Поступление подземных вод в открытую горную выработку (карьер) определяется динамическими притоками, проходящими через водоносный пласт из внешних областей питания (река, озеро и т. п.), и притоками, формирующимися за счет статических запасов самого пласта.
Задача курсовой работы - освоить методические основы расчета геофильтрации подземных вод, получить прикладные знания в области экологического обоснования природоохранных сооружений.
Целью решения данной фильтрационной задачи в плоско- вертикальной постановке является построение кривой депрессии, системы линий равных напоров - эквипотенциалей, линий токов, определение параметров зоны высачивания и определение расхода фильтрации.
В основе данной курсовой работы лежит методика вычислительного моделирования фильтрации.
1. Этапы построения модели
. Построение расчетной схемы по исходным данным. Рассматривается плоско-вертикальный фрагмент, ограниченный снизу водоупором, сверху - естественной поверхностью и контуром выемки. В состав естественной поверхности входит очертание дна водоема. Дно водоема - контур питания, а сам водоем - источник питания. Граничное условие рассматриваем как проницаемую границу (БГУ) и уровень подземных вод на этой границе остаётся постоянным в течение всего периода эксплуатации карьера.
Питание потока происходит через проницаемое дно водоёма, и контур дна водоёма определяет собой верхнее граничное условие - контур питания. Контуром стока, заданным в качестве начального условия является проницаемое дно карьера, покрытое слоем воды глубиной 0,5 м.
. Уточнение геологического строения выделенной области и назначение коэффициентов фильтрации для каждой зоны по справочным данным.
. Построение кривой депрессии, т.е. очертания свободной поверхности потока между контуром питания и контуром стока.
. Уточнение границ участка высачивания.
. Строятся линии равных напоров (эквипотенциали).
. При готовых линиях равных напоров строим систему линий тока (траектории движения подземной воды). Любая линия тока пересекает все линии равных напоров (эквипотенциали) под углом 900. В итоге получается криволинейная, ортогональная в пересечениях с эквипотенциалями и с контуром питания, а также с затопленным участком контура стока, полная гидродинамическая сетка, определяющая собой все основные параметры потока.
В итоге получаем гидродинамическую сетку фильтрации, ограниченную сверху контурами дна верхнего и нижнего водоема, и депрессионной кривой. Снизу - поверхностью водоупора (в качестве водоупора рассматривается слабопроницаемый грунт, фильтрацией в котором можно пренебречь).
По сетке определяется удельный фильтрационный расход потока, поступающего в карьер.
Принимаем, что в плоско-вертикальной постановке задачи вертикальное сечение, характеризующее расчетную область фильтрации имеет ширину в направлении оси равную 1 метр.
Кривая депрессии является самой верхней линией тока, а нижней линией является поверхность водоупора.
Картина распределения напоров характеризуется линиями равных напоров или эквипотенциалями.
Кривая депрессии, водоупор, очертания контуров питания и стока, линии тока и эквипотенциали в совокупности образуют полную гидродинамическую сетку (рисунок 1), т.е. построение такой сетки позволяет прогнозировать положение кривой депрессии, определять скорость потока в любой его точке, анализировать участок высачивания и выходные характеристики потока на нем, определять устойчивость грунтов к фильтрационным воздействиям, определять объем фильтрующейся воды, количество обусловленных ею загрязнений, изменение содержания этих загрязнений по длине потока и назначать укрепитель