Kỹ thuật Địa chất công trình: Phần 2

Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng có thêm Tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo phần 2 nội dung Tài liệu Địa chất công trình dưới đây. Phần 2 có kết cấu từ chương 7 đến chương 10 giới thiệu đến các bạn lí thuyết thấm của nước dưới đất, các hiện tượng địa chất động lực công trình, khảo sát địa chất công trình,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật Địa chất công trình: Phần 2 CHUONG VII LÝ T H U Y Ế T THẤM CỦA Nước DƯỚI Đ Â T Nước dưới đất chuyên động không ngừns trong các lỗ rỗng, khe nứt của đất đá. Tính đadạng, phức tạp của môi trường này làm cho việc nehiên cứu các dòng thấm khó khăn hcfnnhiều so với việc nghiên cứu các dòng cliảy trên mặt. Hiện nay, để giải quyết các bài toánthấm của nước dưới đất, người ta vẫn phải sử dụng các khái niệm, các phưomg trình củathuỷ lực học saư khi đã đơn giản hoá môi trưòỉng thấm và tính chất của dòng thấm. Nghiên cứu thấm có ý nghĩa rất lớn trong xày dựng các cóng trình thuỷ công, công trìnhngầm , tưới tiêu cái tạo đất, tháo khô hố móng, trong khai thác nước dưới đất, làm cho đấtvà nước điều hoà với nhau... Trong chương này, trước tiên chúng ta nghiên cứu định luật cơ bản của sự thấm, rồi trêncơ sờ đó tiến hành tính toán thấm cho các trường hợp dòng thấm phẳng, ổn định và dòngthấm gần giếng khoan đứng. Các phưcíng trình thấm cơ bán tìm được là cơ sở để có thể tiếnhành giải quyết các bài toán thấm cự thè và phức tạp. l l i ứ tự nội dung trình bày trongcliương này là ; C ơ sớ động lực học của sự thấm Tính toán cho dòng thấm phắng ốn định, Tính toán cho dòng thấm gần giêng khoaii đứng. §1. C ơ S ỏ ĐỘNG L ự c HỌC CỦA SựTHÂM 1.1. Q uy luật dòng chảy trong ông Khả năng thấm nước của đất đá không chíphụ thuộc vào kích thước, hình dạng của lỗrỗng và khe nứt m à còn phụ thuộc vào tínhchất nước thấm và mối tương tác giữa nirớc vàđất đá. Để nghiên cứu dòng thấm, ta hãy môhình hoá môi trường lỗ rỗng và khe nứl thànhmôi trường các ống trụ tròn có đường kínhkhác nhau. Dòng thấm trong các lỗ rỗiig. khe 77777/V777777ịnứt đưoc thay thế bằng dòng chả) Irong ống(hình V ỈI-I). Trong trường hợp dòng chảy tầng, cliúiiga hãy thành lập biểu thức liên hệ giữa lưu Hình VII-1. Biểu đổ vận tốc thấm và ừỉiịị suất tiếp của nươc chàylưọng chảy, vận tốc chảy với giadien áp lưc tron^ ỐNÍỊ trụ tròncủa dòng chảy. 139 Lực tác động trong một ống trụ tròn có đưòfng kính bằng 2r„ trên đoạn dài / sẽ được xácđịnh bằng thế trọng lực theo chiều dòng thấm : Acp = (Pi - (P2 = yAH (V II-1) Trong đó : (p| và (p-, - thế trọng lực tại mặt cắt 7 và 2 ; AH - độ chênh cột nước giữa haimặt cắt 7 và 2 ; y - dung trọng của nước. ú h g suất tiếp T xuất hiện trong quá trình chuyển động được xác định theo định luật rnasát nhớt của Niutcín : dv T= - Ĩ 1 ^ (V II-2 ) dr Trong đó: r| - hệ số nhớt của nước ; - vận tốc thấm tại vị trí cách tâm ống một đoạn r. Lực cản xuất hiện trên vách ống dòng là 0 , được xác định íheo diện tích bề mặt ống vàứng suất tiếp T : e=2Ttr/T (V II-3 ) Biểu thức (V II-1) có thể viết lại khi: Aọ = — và CO = 71 r : co = = (VII-4) nr r _ AH Thay —— = J và T theo (VII-2) vào (VII-4) ta có : dv 1 T= - r i^ = ~ y rJ (VII- 5 ) dr 2 Tích phân phưoỉng trình (VII-5) ta được : +c (VII- 6 ) 4 ti yJr Tai điểm sát vách ống thì X= T 0 và = 0 nên c = , vì vây : 4 ti Vr = ^ -Ò (VII-7) 4r| Biểu đồ vận tốc thấm theo bán kính ống r có dạng parabon với vận tốc lớn nhất tại tâmống Ợùnh V ỉỉ-I) khi r = 0 : Vn,ax = ỉ - rổ (VII- 8 ) 4r| Lưu lượng dòng chảy trong ống Qg sẽ bằng :140 ...