Приток воды в карьер

ext-align:justify">Шестым массивом являются коэффициенты фильтрации грунтов по горизонтали в порядке их нумерации (формат 4F8.3). В одну строку вводят 4 коэффициента фильтрации грунтов; если количество грунтов больше 4, то их вводят в следующую строку по тому же формату.

Седьмым массивом являются коэффициенты фильтрации грунтов по вертикали в порядке их нумерации (формат 4F8.3). В одну строку вводят 4 коэффициента фильтрации; если грунтов больше 4, то их вводят в следующую строку по тому же формату.

Восьмым массивом являются описания слоёв грунтов по строкам, начиная с первой строки, и количество ячеек с этим грунтом (формат 2I3); массив этих данных вводится столбцом.

 

 

 

Девятым массивом указывается область фильтрации по строкам (признак 2 – признак стационарной фильтрации, признак 3 – область в тех ячейках, где присутствует дренаж) и количество ячеек (формат 2I5); массив данных также вводится столбцом.

Десятым массивом вводят граничные условия (проницаемости или непроницаемости) слева, снизу и справа (формат F8.2, I3).

Одиннадцатый массив включает описание поверхности (контура) сооружения (слева направо). Указывается номер строки и количество узлов в ней (формат 2I3).Ввод данных осуществляется столбцом

Двенадцатый массив указывает  на наличие или отсутствие воды в  столбцах с указанием их количества (признак 1 – наличие воды в столбцах, признак 0 – отсутствие воды в столбцах, формат F6,2, I3).

В тринадцатом массиве указывается глубина воды в указанных выше столбцах и их количество с данной глубиной (формат F6.2, I3). Данные вводятся столбцом по этому же формату.

Четырнадцатый параметр указывает количество допустимых итераций; максимальное число итераций 9999 (формат I4). Первоначально ставится одна итерация для того, чтобы убедиться в правильности построения расчетной схемы.

Пятнадцатый параметр характеризует погрешность итеративного процесса, которая должна быть равна 0,01 (формат F6.2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Файл  исходных данных с именем Fisx.dat:

37  15   3 Килин

182.00 - отметка водоупора

1.0– коэффициент  сжатия или растяжения

2.0   1

2.5   1

1.0   4

0.5   2

1.0   5

0.5   1

1.0   1

1.0 7

3.0 5

2.0 1

1.0 1

3.0 4

3.5 1

1.5 2

4.0 4

0.5 2

1.0 1

4.0 2

1.0 2

0.5 2

3.5 2

3.5 1

0.500   5.000   0.020

0.500   5.000   0.020

2 37

2 37

3  8

2 29

3  9

2 28

3 10

2 27

3 11

2 26

3 12

2 25

3 13

1 24

3 14

1 23

3 15

1 22

3 16

1 21

3 17

1 11

3  2

1  7

3 18

1  9

3  4

1  6

3 19

1  7

3  6

1  5

3 37

2  555

-1.00 15

0.00 15

-1.00 37

0.00 37

-1.00 15

0.00 15

3  9

4  1

5  1

6  1

7  1

8  1

9  1

10  1

11  1

12  1

13  1

14  1

15  6

14  1

13  1

12  3

13  1

14  1

15  5

 

 

1.00  9

0.00 17

1.00  6

0.00  5

1.00  9

0.00 17

0.50  1

1.50  1

2.00  2

1.50  1

0.50  1

0.00  5

1000

0.01

 

 

Результаты расчета фильтрационной задачи обрабатываются в графическом  пакете Surfer. Графическое представление расчёта притока воды в карьер представлено на рисунке 1.

 

 

 

 

  Рисунок 1 -  Математическая модель фильтрации

 

 

 

 

 

 

         

          4.3 Определение фильтрационного расхода

Анализ полученной в программе сетки позволяет определить фильтрационный расход потока поступающего в карьер, уточнение границ участка на борту и на дне карьера и укрепление этого участка при устройстве дренажной системы. Эта система позволяет собрать весь фильтрат, защитить участок высачивания от размыва и фильтрационных деформаций, в частности от суффозии.

Приток воды в карьер определяется для всего фронта фильтрации, а дренажные укрепительные мероприятия предусматриваются только на стабильных участках карьера, где на длительное время завершены горнотехнические работы.

Выбирается на сетке  наиболее удобный, близкий к прямоугольному фрагмент, заключённый между двумя  соседними потенциалями и определяется основной расход (см. рисунок 1).

Удельный фильтрационный расход, м³/сутки:

 

                                                           (3.3.1)

        (3.3.2)

                                   (3.3.3)

где, k - коэффициент фильтрации, м \сутки;

          N - высота грунта, м.

l - расстояние между соседними эквипотенциалями, м;

Dh - разность напоров, м.

 

Определим удельный фильтрационный расход q1, м³/сут:

         

 

Полный расход Q определяется для той части карьера, где происходит высачивание подземного потока. Величина Q позволяет назначить конструктивные параметры дренажа для определения расхода фильтрации.

Полный расход, м³ \сут:

 

                                                          (2.1.4) где, L = 46,5м,

     

                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Элементы сетки движения потока

 

 

 

Вывод: В программе surfer составив файл исходных данных и получив матмодель фильтрации, выявили участок высачивания воды. Определили параметры кривой депрессии и рассчитали расход воды, поступающей в карьер. Вода высачивается на откос, что может повлечь за собой затопление или подтопление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Расчет устойчивости борта карьера

 

          Основные факторы, уменьшающие устойчивость - высокое положение кривой депрессии, высачивание потока на откос, промерзание откоса с поверхности и как следствие дальнейшее повышение кривой депрессии, недопустимо крутые откосы, при не достаточном поверхностном укреплении откоса или при отсутствии такого укрепления. Расчет устойчивости выполняется с использованием программы УСТО. Программа предназначена для расчета устойчивости откосов по кругло  цилиндрическим поверхностям скольжения. Для заданного отсека обрушения, ограниченного круговой кривой реализован параллельный расчет коэффициентов запаса устойчивости методом моментов и горизонтальных сил.

Нумерация слоев грунта производится от вышележащих к ниже лежащим. Границей слоя грунта считается ломаная линия, ограничивающая его снизу.

 

4.5 Подготовка исходных данных

 

В первую строку вводятся  общее количество пронумерованных точек чертежа (формат), количество слоев грунта (формат),коэффициент сейсмичности (формат), признак поиска минимума (формат), коэффициент запаса устойчивости (формат).

Во второй строке вводится количество точек ломаной линии поверхности откоса(формат).

В третьей строке указываются  номера точек поверхности откоса по направлению оси Х (формат).если точек больше 12, то остальные вводятся в следующую строку по тому же формату.

Четвертым параметром является количество точек кривой депрессии (формат).

 

 Пятым параметром являются номера точек кривой депрессии по направлению оси Х (формат).

Шестым параметром являются координаты точек (Х и Y) чертежа в порядке их нумерации (формат 12).В строку вводятся координаты 5 точек.

Седьмым параметром являются описание слоев грунта в порядке  нумерации слоев. В следующую строку записывается количество точек ломаной нижней линии границы слоя().В следующую строку вводятся номера этих точек по направлению оси Х (формат).

В следующую строку вводятся показатели физико – механических свойств грунта во влажном и водонасыщенном состонии.

В качестве восьмого параметра в новую строку вводится количество задаваемых исходных кривых (формат). В случае, если производится только автоматический поиск записывается 0.

В качестве девятого параметра в новую строку вводятся номера точек бровки гребня и подошвы откоса (формат) ля автоматического задания кривых.

В качестве десятого параметра с новой строки вводятся координаты

(Х и Y) трех точек (формат) описания всех задаваемых кривых – левой, средней и правой.

 

Файл исходных данных с именем DANNIE.DAT:

  28  2 0.0250  2 1.3                       

8

  1  2  3  4  5  6  7  8 

16

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28

   0.00  15.00  10.50  15.00  12.50  12.50  20.50  12.50  23.00  15.00

  41.00  15.00  73.00   4.50  83.00   4.50  00.00   9.00  59.00   9.00

  00.00  00.00  83.00  00.00  22.50  14.40  24.00  14.20  27.50  13.90

  29.80  13.50  33.10  12.50  36.70  11.70  39.50  11.50  42.50  10.70

  46.00   9.70  49.00   9.20  53.50   8.50  58.00   7.50  60.50   7.00

 

 

67.00   6.50  70.00   5.50  83.00   5.50

2

  9 10 

1.30 1.23 0.27 0.23 0.35 0.30 0.50 0.50 1.00

2

11 12

0.80 1.17 0.40 0.36 0.40 0.35 0.45 0.45 1.00

2

  6  7

  42.50  14.50  49.00  10.50  59.00   8.50

  59.00   8.50  66.00   5.20  73.00   4.50

 

  

 

    Результаты расчета представлены на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3 –  Графическое представление результатов  расчета устойчивости.

 

Таблица с результатами расчета приведена в приложении А. 

 

 

Вывод: Анализируя результаты расчета (Приложение Б), видим, что коэффициент устойчивости варьируется от 0,071 до 1,755 , что является ниже нормативного значения. Таким образом, борт карьера является неустойчивым, что может повлечь его обрушение.

   5 Противофильтрационное мероприятие

 

           Дренажные устройства играют исключительно важную роль в обеспечении надежной работы сооружений карьера и поддержании надлежащих санитарных условий на окружающей территории. Дренажные устройства   позволяют:

1. обеспечить требуемое снижение кривой депрессии и повышения устойчивости низового откоса;
2. надежно защитить откос от возникновения опасных фильтрационных деформаций;
3. перехватить фильтрационный поток и организованно отвести профильтровавшиеся воды, для повторного их использования.
4. Обеспечить  надлежащие санитарные условия на  окружающей  местности;
5. снизить  фильтрационное  давление.

В сооружениях карьера в зависимости от их характера, геологических и гидрогеологических условий основания применяются в основном три типа дренажа: горизонтальный, вертикальный и комбинированный.

В данной курсовой работе в качестве укрепительного мероприятия предложен  трубчатый дренаж.

На сетке выделяем участок высачивания (рисунок 1): высачивание на откосе, разряжение потока через днище карьера. На этом участке далее проектируются укрепительные мероприятия: дренаж, пригрузка, коллекторная труба, теплозащитный слой.

Трубчатый дренаж  довольно часто  применяют в качестве укрепительных мероприятий на карьере, и состоит он из коллекторной трубы, обладающей необходимой прочностью и химической устойчивостью, и обратного фильтра, уложенного по ее периметру.

 

Рациональное расположение такого дренажа в теле откоса устанавливается расчетом исходя из требуемого понижения кривой депрессии и характера гидрогеологических условий. Во всех случаях удаление дрены от подошвы откоса не должно превышать 1/3  ее ширины по подошве.

На укрепляемую поверхность  с предварительным временным  водоотливом отсыпаем горизонтальный участок дренажа  толщиной 0,25-0,5 м, из песчано-гравийного грунта, гравия или щебня. Зерновой состав первого дренажного слоя и его материал подбирается таким образом, чтобы на контакте с укреплённым грунтом выполнялось условие устойчивого обратного фильтра, т.е. выносимые потоком частицы не должны проникать в поры между зёрнами фильтра. При необходимости может быть устроен двух-, трёхслойный фильтр.

Используемые  дренажные трубы  должны обладать не только прочностью, но и устойчивостью против воздействия агрессивных сточных вод, содержащихся в карьере. В этих условиях могут применяться керамические, а также железобетонные трубы, покрытые с обеих сторон слоем антикоррозионной защитной эмульсии из полимерных материалов. Применение керамических труб диаметром 200—600 мм допускается при глубине их заложения не более 6—7 м; глубина заложения железобетонных  труб  не  ограничена.

          Вода в дренажные трубы поступает через водоприемные отверстия, устраиваемые в стенках труб, либо через незаделанные стыковые соединения, количество и размер которых назначают по нормам проектирования дренажей.

Дренирующий материал выполняет функцию  обратного фильтра по отношению  к материалу откоса и к сборной  дренажной трубе, т.е. частицы грунта из откоса не должны проникать в  материал фильтра, а зерна фильтра  не должны проникать в отверстия  трубы.  Перед отсыпкой поверхность  откоса планируется и выравнивается.

Обратные фильтры в дренажах подбирают таким образом, чтобы  избежать выноса дренируемого грунта и кольматирования им материала обсыпки. Это достигается надлежащим подбором состава фракций и толщины отдельных слоев фильтра.

Для наблюдения за работой перехватывающего дренажа в нижнем бьефе и дренажа в дамбе устраивают смотровые колодцы, располагаемые через 40-50 м.