Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси
Предложен комплекс противоаварийных мероприятий на основании моделирования процесса фильтрации на компьютере с использованием программы "Kust". Выбранные сооружения и мероприятия обеспечивают повышение устойчивости откосов канала. Комплекс протиаварийных мероприятий был выполнен на 162 км...
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут гідромеханіки НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4751 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси / А.І. Білеуш, Т.В. Літвінчук, І.А. Омельченко // Прикладна гідромеханіка. — 2006. — Т. 8, № 2. — С. 3-8. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-4751 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-47512009-12-23T12:00:55Z Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси Білеуш, А.І. Літвінчук, Т.В. Омельченко, І.А. Предложен комплекс противоаварийных мероприятий на основании моделирования процесса фильтрации на компьютере с использованием программы "Kust". Выбранные сооружения и мероприятия обеспечивают повышение устойчивости откосов канала. Комплекс протиаварийных мероприятий был выполнен на 162 км Северо-Крымского канала (СКК) с целью предотвращения аварии, повышения коэффициента устойчивости откосов дамбы канала и уменьшения фильтрационных потерь. По данным натурных наблюдений проанализирована эффективность сооружений комплекса. Запропоновано комплекс протиаварiйних заходiв на основi моделювання процесiв фiльтрацiї на комп'ютерi з використанням програми "Kust". Споруди та заходи, якi прийнятi, забезпечують пiдвищення стiйкостi укосiв каналу. Комплекс протиаварiйних заходiв було виконано на 162 км Пiвнiчно-Кримського каналу (ПКК) для запобiгання аварiї, пiдвищення коефiцiєнта стiйкостi укосiв дамби каналу та зменшення фiльтрацiйних витрат. Враховуючи данi натурних спостережень, проаналiзовано ефективнiсть споруд комплексу. Is proposed complex anti-damage measures on the basis of simulation of a straining action on digital computer with by usage of the program "Kust". Selected buildings and the measures ensure a stability improvement of slopes of the channel. The complex anti-damage of measures was carried out on 162 km of the North-Crimean channel (NCC) with the purpose of prevention(exclusion) of failure, heightening of a stability factor of slopes of a dam of the channel and diminution of filtration losses. On data of full scale observations the effectiveness of buildings of a complex is parsed. 2006 Article Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси / А.І. Білеуш, Т.В. Літвінчук, І.А. Омельченко // Прикладна гідромеханіка. — 2006. — Т. 8, № 2. — С. 3-8. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1561-9087 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4751 512.546 uk Інститут гідромеханіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Предложен комплекс противоаварийных мероприятий на основании моделирования процесса фильтрации на компьютере с использованием программы "Kust". Выбранные сооружения и мероприятия обеспечивают повышение устойчивости откосов канала. Комплекс протиаварийных мероприятий был выполнен на 162 км Северо-Крымского канала (СКК) с целью предотвращения аварии, повышения коэффициента устойчивости откосов дамбы канала и уменьшения фильтрационных потерь. По данным натурных наблюдений проанализирована эффективность сооружений комплекса. |
| format |
Article |
| author |
Білеуш, А.І. Літвінчук, Т.В. Омельченко, І.А. |
| spellingShingle |
Білеуш, А.І. Літвінчук, Т.В. Омельченко, І.А. Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| author_facet |
Білеуш, А.І. Літвінчук, Т.В. Омельченко, І.А. |
| author_sort |
Білеуш, А.І. |
| title |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| title_short |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| title_full |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| title_fullStr |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| title_full_unstemmed |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| title_sort |
протиаварiйнi заходи на дiлянцi пiвнiчно-кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси |
| publisher |
Інститут гідромеханіки НАН України |
| publishDate |
2006 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4751 |
| citation_txt |
Протиаварiйнi заходи на дiлянцi Пiвнiчно-Кримського каналу (162 км), де в грунтових основах розповсюдженi гiпси / А.І. Білеуш, Т.В. Літвінчук, І.А. Омельченко // Прикладна гідромеханіка. — 2006. — Т. 8, № 2. — С. 3-8. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bíleušaí protiavarijnizahodinadilâncipivničnokrimsʹkogokanalu162kmdevgruntovihosnovahrozpovsûdženigipsi AT lítvínčuktv protiavarijnizahodinadilâncipivničnokrimsʹkogokanalu162kmdevgruntovihosnovahrozpovsûdženigipsi AT omelʹčenkoía protiavarijnizahodinadilâncipivničnokrimsʹkogokanalu162kmdevgruntovihosnovahrozpovsûdženigipsi |
| first_indexed |
2025-07-02T07:57:53Z |
| last_indexed |
2025-07-02T07:57:53Z |
| _version_ |
1836521172519354368 |
| fulltext |
НАУКОВI СТАТТI ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
УДК 512.546
ПРОТИАВАРIЙНI ЗАХОДИ НА ДIЛЯНЦI
ПIВНIЧНО–КРИМСЬКОГО КАНАЛУ (162 км), ДЕ В
ГРУНТОВИХ ОСНОВАХ РОЗПОВСЮДЖЕНI ГIПСИ
А. I. Б IЛ Е УШ, Т. В. Л IТВ IН Ч У К, I. А. О МЕЛ Ь Ч Е НК О
Iнститут гiдромеханiки НАН України, Київ
Одержано 20.09.2005
Запропоновано комплекс протиаварiйних заходiв на основi моделювання процесiв фiльтрацiї на комп’ютерi з ви-
користанням програми “Kust”. Споруди та заходи, якi прийнятi, забезпечують пiдвищення стiйкостi укосiв каналу.
Комплекс протиаварiйних заходiв було виконано на 162 км Пiвнiчно-Кримського каналу (ПКК) для запобiгання
аварiї, пiдвищення коефiцiєнта стiйкостi укосiв дамби каналу та зменшення фiльтрацiйних витрат. Враховуючи
данi натурних спостережень, проаналiзовано ефективнiсть споруд комплексу.
Предложен комплекс противоаварийных мероприятий на основании моделирования процесса фильтрации на ком-
пьютере с использованием программы “Kust”. Выбранные сооружения и мероприятия обеспечивают повышение
устойчивости откосов канала. Комплекс протиаварийных мероприятий был выполнен на 162 км Северо-Крымского
канала (СКК) с целью предотвращения аварии, повышения коэффициента устойчивости откосов дамбы канала и
уменьшения фильтрационных потерь. По данным натурных наблюдений проанализирована эффективность соору-
жений комплекса.
Is proposed complex anti-damage measures on the basis of simulation of a straining action on digital computer with by
usage of the program “Kust”. Selected buildings and the measures ensure a stability improvement of slopes of the channel.
The complex anti-damage of measures was carried out on 162 km of the North-Crimean channel (NCC) with the purpose
of prevention(exclusion) of failure, heightening of a stability factor of slopes of a dam of the channel and diminution of
filtration losses. On data of full scale observations the effectiveness of buildings of a complex is parsed.
ВСТУП
Будiвництво гiдротехнiчних споруд у межах
розповсюдження в грунтових основах порiд, що
включають гiпси, завжди вимагало уваги до кон-
струкцiї споруд та їх експлуатацiї в часi. При бу-
дiвництвi таких споруд змiнюється гiдродинамi-
чний режим грунтових вод. В масив грунтових
основ, що включають гiпси, iнфiльтруються води,
недонасиченi сульфатом кальцiю. Такi грунтовi
води створюють умови для iнтенсивного розчинен-
ня гiпсу. З часом збiльшується трiщинуватiсть i
водопроникливiсть порiд, що викликає збiльшен-
ня швидкостi грунтових вод. Таке явище веде до
пiдвищення iнтенсивностi розчинення гiпсiв, акти-
вiзує суфозiю, фiльтрацiйнi деформацiї, а в межах
наявностi в масивi грунту дотичних напруг – до
розвитку зсувних деформацiй. Наведемо декiлька
прикладiв з свiтової практики будiвництва гiдро-
технiчних споруд на дiлянках, де в основах були
присутнi гiпси. В провiнцiї Провансаль (Францiя)
пiд час вiдкриття котловану пiд греблю були вiд-
критi мергелi, якi включали гiпси. Подальше бу-
дiвництво гiдротехнiчних споруд було зупинено. У
Францiї були також зупиненi пошуковi роботи пiд
будiвництво греблi Рiан i греблi в мiсцевостi Аль-
тер, де в грунтових основах були присутнi гiпси.
Такi самi випадки мали мiсце в Нiмеччинi, Iра-
ку, США. Деякi спецiалiсти вважають неприпу-
стимим будувати гiдротехнiчнi споруди на грун-
тових основах, якi в своєму складi мають гiпси [1].
1. АНАЛIЗ ОСТАННIХ ДОСЛIДЖЕНЬ
I ПУБЛIКАЦIЙ
Аналiз особливостей фiльтрацiї води в умо-
вах iнтенсивного техногенного впливу показує,
що процеси суфозiї i кольматажу значно вплива-
ють на формування структури порового простору,
фiльтрацiйнi i механiчнi властивостi грунтiв. Три-
валий розвиток процесiв хiмiчної та механiчної су-
фозiї може викликати збiльшення водопроникно-
стi грунту, втрату його мiцностi та стiйкостi. Такi
явища приводять до опущення i навiть провалiв
поверхнi землi, якi спричиняють аварiї i повне руй-
нування гiдротехнiчних споруд, будинкiв i рiзних
iнженерних комунiкацiй з важкими екологiчними
наслiдками [2, 3].
2. IНЖЕНЕРНО–ГЕОЛОГIЧНI ТА ГIДРО-
ГЕОЛОГIЧНI УМОВИ ДIЛЯНКИ КАНАЛУ
Iнженерно-геологiчнi умови дiлянки ПКК вiд
c© А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко, 2006 3
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
ПК 1620 до ПК 1624 (правостороння дамба) в гео-
морфологiчному вiдношеннi характеризуються її
положенням у межах Присивашської акумулятив-
ної низовини. Поверхня землi полога, iз перепадом
абсолютних вiдмiток вiд 0.5 до 8.0 м.
Гiдрогеологiчнi умови
В межах дiлянки протифiльтрацiйних заходiв
знаходяться три водоносних горизонти:
– в четвертинних вiдладах;
– у вiдкладах кимерiй–куяльницького ярусу;
– у вапняках понтичного ярусу.
З точки зору даних дослiджень iнтерес пред-
ствляє водоносний горизонт у четвертинних вiд-
кладах. Цей водоносний горизонт залягає на
глибинах 0.25÷5.0 м. Ухил грунтового пото-
ку має орiєнтацiю в сторону озера Сиваш.
Глибина залягання рiвня горизонту в межах
правої дамби. Цей водоносний горизонт заля-
гає на глибинах 7.0÷9.5 м. Вiдносним водоупо-
ром є важкi суглинки, регiональним – плiоцен–
нижньочетвертиннi глини. Горизонт безнапiрний.
Живлення вiдбувається за рахунок фiльтрацiї
з каналу та атмосферних опадiв. Мiнералiза-
цiя води коливається в межах 2.1÷6.02 %. Во-
ди сульфатнi i сульфатно–хлориднi, магнiєво–
кальцiєво–натрiєвi. Мiнералiзацiя води в кана-
лi 0.4÷0.5 г/л. Вода сульфатно-гiдрокарбонатно-
хлоридна, кальцiєво–магнiєва. Будiвництво ПКК
дещо змiнило гiдрогеологiчнi умови на данiй дi-
лянцi, особливо в четвертинних вiдкладах. Фiль-
трацiя води з каналу привела до перiодичного пiд-
йому горизонту води, з’явилися пiдтопленi дiлян-
ки, виходи води на денну поверхню, на деяких дi-
лянках виникали прориви дамб, активiзувалась хi-
мiчна та механiчна суфозiя в загiпсованих поро-
дах. В наслiдок розвитку таких явищ розвивались
просiдання грунтiв та фундаментiв споруд. Свiд-
ченням подiбних явищ стали подiї, що вiдбулися в
жовтнi мiсяцi 2002 року в створi ПК 1621 ПКК.
Гiпсоноснi породи в основах
Будiвництво каналу в межах розповсюдження в
грунтових основах порiд вимагало проведення спе-
цiльних iнженерних та iнженерно–геологiчних до-
слiджень. Перед початком будiвництва Пiвнiчно–
Кримського каналу та греблi Феодосiйського водо-
сховища в Iнститутi гiдромеханiки НАН України
були проведенi значнi дослiдження впливу гiпсiв
на надiйнiсть роботи грунтових основ гiдротехнi-
чних споруд.
Дослiдженнями було встановлено, що при будiв-
ництвi каналу змiниться гiдродинамiчний режим
грунтових вод. У масив грунтових основ, що вклю-
чають гiпси, будуть iнфiльтруватися води, недо-
насиченi сульфатом кальцiю. Такi грунтовi води
створять умови для iнтенстивного розчинення гi-
псу. З часом таке явище збiльшить трiщинуватiсть
i водопроникливiсть порiд, що викличе збiльшен-
ня швидкостi грунтових вод, iнтенсивнiсть розчи-
нення гiпсiв, призведе до суфозiї i фiльтрацiйних
деформацiй.
Для зменшення негативних наслiдкiв таких
явищ було запропоновано на дiлянках наявностi
в основах гiпсiв стiнки i дно каналу прокривати
надiйним протифiльтрацiйним екраном.
Iнженерно–геологiчнi умови
У геологiчнiй будовi даної дiлянки приймають
участь сучаснi елювiальнi вiдклади (eIV ), якi з по-
верхнi (а також пiд дамбою) перекритi грунтово-
рослинним шаром, суглинками середнiми, темно-
та брунатно-сiрими, гумусоватими, iз коренями
рослин, потужнiстю 0.2÷0.6 м, рiдко до 1.0 м.
Тiло дамби складають сучаснi техногеннi утво-
рення (tIV ) – насипнi грунти: перевiдкладенi лесо-
виднi суглинки, середнi червонувато та бурувато–
брунатнi, iз включенням подових вiдкладiв, кар-
бонатiв (до 15.1 %), слабо загiпсованi (3.3 %),
слабо–засоленi, напiвтвердi та тугопластичнi. По-
тужнiсть насипу збiльшується вiд ПК 1618+80 до
труби № 4 вiдповiдно з 4.7 до 13.2 м.
Нижче по розрiзу залягають середньо-
четвертиннi еолово–делювiальнi (vd – II) су-
глинки, лесовиднi жовто–брунатнi суглинки з
включенням карбонатiв до 14 %, загiпсованi до
13.3 %, сильно засоленi, потужнiсть вiдкладiв до
3.6 м.
На дiлянцi також мають мiсце подовi вiдклади:
суглинки важкi зеленувато-сiрi з включенням кар-
бонатiв (∼ 21.1 %) та гiпсу (∼ 4 %). Нижче заля-
гають нижньочетвертиннi еоло-делювiальнi (vdI)
лесовиднi суглинки середнi й важкi, червонувато-
коричневi, з включенням карбонатiв (15.7 % i
13.9 %) та гiпсу (3.5 %). Консистенцiя середнiх су-
глинкiв м’якопластична й тугопластична; важких
– вiд пиропластичної до напiвтвердої. Потужнiсть
вiдповiдно 2.4÷3.7 м та вiд 2.2 м до 10 м i бiльше.
3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧI
Для встановлення впливу каналу на динамiку
грунтових вод i розвиток процесiв суфозiї розгля-
немо наступну математичну модель [4, 5]. Осно-
вою для побудови моделi фiльтрацiї грунтових вод
з врахуванням факторiв i процесiв механiчної су-
фозiї є рiвняння руху i нерозривностi рiдини, кон-
вективної дифузiї, зважених частинок i масообмi-
ну, а також експериментальнi спiввiдношення, що
виражають закон опору i залежнiсть коефiцiєнта
4 А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
фiльтрацiї вiд концентрацiї осаду.
У випадку лiнiйної фiльтрацiї однокомпонентної
рiдини цi рiвняння можна записати в наступному
загальному видi:
µe
∂H
∂t
= div (k (σ) gradH) , (1)
∂(nC)
∂t
= div
(
D grad C − V C
)
−
∂σ
∂t
, (2)
де V = −k (σ) gradH ,
∂σ
∂t
= f (C, σ, Cmax, σmax, η1. . . . ηN) , (3)
де t – час; H = H (x, y, z, t) – гiдродинамiчний на-
пiр; C = C (x, y, z, t) – масова концентрацiя зваже-
них дрiбнодисперсних забруднень; σ = σ (x, y, z, t)
– масова концентрацiя осаду; V – вектор швид-
костi фiльтрацiї; µe – коефiцiєнт пружної ємностi
шару; n – пористiсть грунту; k (σ) – коефiцiєнт
фiльтрацiї, що залежить вiд концентрацiї осаду;
Cmax, σmax – максимальнi концентрацiї забруднень
у поровому розчинi i твердiй фазi; D – коефiцiєнт
конвективної дифузiї; η1, . . . ηN – експерименталь-
нi коефiцiєнти.
Рiвняння кiнетики (3) описує рiзнi випадки ма-
сообмiну зважених у фiльтрацiйнiй водi часток з
матерiалом пористого середовища, причому аналiз
лiтературних джерел [6-7] показав, що для опису
суфозiї грунту найчастiше використовуються ха-
рактернi рiвняння нерiвновагової оборотної фiзи-
чної адсорбцiї i десорбцiї (кольматацiї i суфозiї).
Для однозначного визначення невiдомих фун-
кцiй з використанням рiвнянь задаються початко-
вi i граничнi умови, що для характерних випадкiв
фiльтрацiї i массопереносу розглянутi в цитованих
роботах.
Розв’язання розглянутих вище нелiнiйних рiв-
нянь фiльтрацiї, масопереносу i масообмiну для
практичних задач отриманi на основi використа-
ння наближених чисельних методiв.
4. ДОСЛIДЖЕННЯ ДИНАМIКИ ГРУНТО-
ВИХ ВОД З КАНАЛУ
Для розв’язання записаних вище рiвнянь засто-
совано метод кiнцевих елементiв (елементи три-
кутнi). Профiльна нестацiонарна задача вирiшу-
валась при напiрному i безнапiрному режимах.
При нестацiонарному режимi положення вiльної
поверхнi змiнюється в часi вiдповiдно до рiшення
рiвняння (1)–(3).
Реалiзацiї алгоритму чисельного розв’язання за-
дачi здiйснена на пеpсональному комп’ютерi за до-
помогою обчислювальної програми.
Для розв’язання задачi створюється розрахун-
кова модель на основi спрощеного розрахунково-
го iнженерно-геологiчного поперечника. В розра-
хунковiй моделi проводять апроксимацiю плавних
кривих границь iнженерно–геологiчних елементiв
(IГЕ) ламаними лiнiями. Кiлькiсть IГЕ спрощує-
ться до мiнiмуму, поєднуючи шари з близькими
коефiцiєнтами фiльтрацiї в один елемент. Контур
кожного IГЕ на схемi показується безупинною, за-
мкнутою послiдовнiстю вiдрiзкiв. Опис контуру
вiдбувається шляхом уведення координат вузло-
вих точок контуру за чи проти стрiлки годинника.
Для розрахункової моделi по контуру фiльтрацiї
задаються граничнi умови. Поняття контур фiль-
трацiї спiвпадає з границями масиву, де рухається
фiльтрацiйний потiк.
Розв’язання задачi на комп’ютерi проводиться
пiсля визначення границь, через якi вода надхо-
дить до схеми, границь вiдтоку води зi схеми, гра-
ниць, по яких вирiзували розрахунковий попере-
чник з масиву, i приблизно установлюють границю
вiльної поверхнi (крива депресiї). На розрахунко-
вiй схемi цi границi повиннi бути вiдображенi за-
мкнутим ланцюжком вiдрiзкiв.
Для запобiгання руйнуванню укосiв дамб кана-
лу згiдно рiшення технiчної ради Держводгоспу
вiд 04.12.2002 року були вирiшенi вказанi нижче
задачi, розроблено та виконано низку протифiль-
трацiйних заходiв.
Моделювання роботи дренажiв та протифiль-
трацiйного екрана каналу виконано на ПК.
Розрахункова схема розроблялась для кожно-
го iнженерно–геологiчного розрiзу. Апроксимацiя
здiйснювалась з метою спрощення опису IГЕ чи-
слами. Змiст апроксимацiї полягає в замiнi плав-
них кривих – границь мiж окремими iнженерно–
геологiчними елементами – ламаними лiнiями.
Точки перелому i перетинання лiнiй задаються
двома координатами. При описi схеми контур ко-
жного IГЕ представляють у видi замкнутої по-
слiдовностi координат вузлiв. Пiсля вiдображення
розрахункового поперечника на кресленнi прону-
меровують його iнженерно-геологiчнi елементи.
На внутрiшнiм джерелi задавалася величина на-
пору усерединi контуру фiльтрацiї. Таким джере-
лом у межах дослiджуваних схем був недоскона-
лий дренаж. Якщо джерела торкається крива де-
пресiї навiть у процесi рiшення задачi, то такi точ-
ки перестають бути джерелом. Для них граничнi
умови задаються за правилами, що наведенi вище.
Джерело завжди повиннo бути нижче кривої де-
А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко 5
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
пресiї i розташовуватися усерединi контуру фiль-
трацiї.
Поза контуром фiльтрацiї можуть задаватися
величини iнфiльтрацiї й випаровування. Величини
iнфiльтрацiї чи випаровування задаються питоми-
ми (на 1 м довжини вiдрiзка) витратами на вiд-
рiзках, якi розташованi поза контуром фiльтрацiї.
При дослiдженнi фiльтрацiї води з ППК величини
iнфiльтрацiї i випаровування внаслiдок їх незна-
чних величин не враховувались.
Моделювання роботи дренажiв на дiлянцi ка-
налу вiд ПК 1620 до ПК 1624 та оцiнка впли-
ву виходу з ладу дренажу на динамiку рiвнiв
грунтової води проводилась для шести iнженерно–
геологiчних розрiзiв.
Дослiдження виконувались з використанням
матерiалiв iнженерно-геологiчних дослiджень та
розрiзiв, складених ВАТ “Укрводпроект”.
Розрахунковi схеми для кожного iнженерно-
геологiчного профiлю та граничнi умови зада-
чi розробленi на основi використання положень,
указаних вище. Конструкцiя протифiльтрацiйно-
го екрану в межах розрахункових схем моделю-
валась шаром глинистого грунту на укосi та днi
каналу. Товщина такого шару та величина коефi-
цiєнтa фiльтрацiї розраховувались на основi рiвно-
стi фiльтрацiйних опорiв шару глинистого грунту
i реального екрану.
Результати дослiджень характеру руху грунто-
вих вод з каналу по поперечному профiлю 2 – 2
при наповненнi його до позначки 11.4 приведенi
на рис 1.
5. ДОСЛIДЖЕННЯ СТIЙКОСТI УКОСIВ
КАНАЛУ
Розрахунки стiйкостi укосiв дамб каналу про-
веденi за схемами, що побудованi вiдповiдно до
скорегованих iнженерно–геологiчних розрiзiв для
дослiдження фiльтрацiї. Абсолютнi позначки по-
верхнi землi й дна котловану у межах окремих
розрiзiв коливаються вiд 13.4 до 0.6 м у нижнiй
частинi дiлянки. Вiдповiдно ДБН В.1.1.3-97 “Iн-
женерний захист територiй, будинкiв i споруд вiд
зсувiв та обвалiв. Основнi положення” для безпеки
функцiонування об’єкта, який експлуатується, ве-
личина коефiцiєнта стiйкостi окремих дiлянок по-
винна складати не менше 1.25.
Розрахунки стiйкостi укосiв дамб каналу в ме-
жах дiлянки ППК при прогнозованих рiвнях грун-
тової води, що визначенi на основi дослiджень
фiльтрацiї води з каналу, виконанi на комп’ютерi
з використанням програми “Kust”.
Пiсля введення до комп’ютера необхiдної iн-
формацiї (положення в розрiзах iнженерно–
геологiчних елементiв, даних прогнозованого рiв-
ня грунтових вод, розрахункових характеристик
грунтiв, навантажень на гребiнь каналу та iн.) й
запуску програми виконуються розрахунки стiй-
костi укосу по сотнях поверхонь ковзання. До дру-
ку видаються данi коефiцiєнта стiйкостi по деся-
тках поверхонь ковзання, для яких величина ко-
ефiцiєнта стiйкостi є меншою з усiєї сукупностi.
Серед сотень поверхонь ковзання обчислювальна
програма знаходить найбiльш iмовiрну поверхню,
для якої коефiцiєнт стiйкостi найменший. Розра-
хункова схема для окремих перерiзiв будується за
такими самими правилами, що вказанi вище для
розрахункової схеми по дослiдженню фiльтрацiї.
Вона складається з геометричного образу, подi-
бного до вказаного розрiзу, для якої задана гео-
метрiя iнженерно-геологiчних елементiв (IГЕ). Дiя
механiзмiв у межах їх розмiщення для окремої схе-
ми задається окремими елементами з грунту, вага
яких по пiдошвi вiдповiдає заданим навантажен-
ням.
Для оцiнки ефективностi запланованих захо-
дiв по забезпеченню стiйкостi укосiв каналу ви-
конанi розрахунки величини коефiцiєнта стiйкостi
для згаданих умов. В якостi заходiв, що пiдви-
щують величину коефiцiєнта стiйкостi укосiв ка-
налу, врахованi протифiльтрацiйний екран, гори-
зонтальний закритий дренаж, горизонтальний вiд-
критий дренаж та привантаження укосiв каналу
чи автомобiльної дороги. Для окремих розрахун-
кових схем на основi вирiшення задачi стiйкостi
укосу каналу встановлювались перелiк необхiдних
протиаварiйних заходiв, позначки дренажу, об’єми
контрбанкету та iн.
ВИСНОВКИ
На основi проведених розрахункiв i моделюван-
ня роботи каналу при найвищих горизонтах води в
ПКК були запропонованi необхiднi конструктивнi
заходи. Аналiз результатiв моделювання дозволив
встановити наступне:
– якiсний протифiльтрацiйний екран та закри-
тий горизонтальний дренаж пiдтримують необхi-
дну глибину грунтових вод у дамбi i прилеглiй те-
риторiї, забезпечують незначнi величини градiєн-
тiв фiльтрацiйного потоку, при яких не розвиває-
ться механiчна суфозiя, що забезпечує нормативну
величину коефiцiєнта стiйкостi укосiв дамб кана-
лу;
– при якiсному протифiльтрацiйному екранi
усталений рiвень горизонту грунтових вод не всти-
6 А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
Рис. 1. Дослiдження фiльтрацiї води з каналу по профiлю 2 – 2
Рис. 2. Динамiка рiвнiв грунтової води в свердловинi за 1999–2003 рр.
гає сформуватись. При цьому рiвнi грунтових вод
займають нижче положення, що пiдвищує величи-
ну коефiцiєнта стiйкостi укосiв дамб каналу;
– при виходi з ладу горизонтального закритого
дренажу рiвнi грунтових вод у дамбi i на приле-
глiй територiї дещо пiдiймаються, що призводить
до зменшення величини коефiцiєнта стiйкостi ка-
налу.
На основi проведених дослiджень виконанi на-
ступнi конструктивнi заходи:
– влаштовано пiскоцементний екран пiд бетон-
ним покриттям каналу. Екран було створено за
рахунок закачування пiд тиском пiскоцементного
розчину у свердловини, що розбурювались в пли-
тах крiплення;
– грунтова призма – привантаження зовнiшньо-
го укосу дамби каналу;
– вiдкритий дренажний канал;
– перебудова дiлянки закритого дренажу (вiд
колодязя № 3 до колодязя № 6).
Для спостереження за рiвнем грунтових вод бу-
ло обладнано три режимно-спостережних створи.
Нагляд за рiвнем грунтових вод на вказанiй
дiлянцi каналу пiсля завершення робiт по про-
тифiльтрацiйним заходам проводить Кримська
гiдрогеолого–мелiоративна експедицiя. Данi спо-
стережень за рiвнями грунтових вод в окремi роки
наведенi на рис. 2.
На основi даних спостережень за рiвнем грунто-
вих вод та аналiзу динамiки нестацiонарного фiль-
трацiйного потоку, порiвняннi положення неста-
цiонарних рiвнiв грунтових вод до i пiсля прове-
дених заходiв, виконаний аналiз гiдрохiмiчного ре-
жиму грунтових вод дамби дає можливiсть ствер-
джувати:
– динамiка рiвнiв грунтової води, яка зафiксова-
на по свердловинам № 2a та № 3a на ПК 1619+73
показує, що пiсля влаштування протифiльтрацiй-
них заходiв рiвнi грунтових вод на один i той же
час (в порiвняннi 2002 i 2003 роки) понизились на
0.7÷1.0 м;
– на вересень 2002 року мала мiсце заболоче-
нiсть територiї мiж дамбою каналу i насипом залi-
зничної дороги. На вересень 2003 р. та 2004 р. рi-
А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко 7
ISSN 1561 -9087 Прикладна гiдромеханiка. 2006. Том 8, N 2. С. 3 – 8
вень грунтових вод не пiднявся до позначки закри-
тої дрени, яка в перiод експлуатацiї каналу пiсля
проведення протиаварiйних заходiв була постiйно
сухою. Вiдкрита дрена, що розташована ближче
до залiзницi, теж практично суха;
– окремi дiлянки дамби каналу (п’єзометр Р-1 та
Р-13), де має мiсце локальне пiдняття рiвня грун-
тової води, що повязано з особливостями будови
тiла дамби, в цiлому не загрожують порушенню
стiйкостi укосiв;
– зменшується мiнералiзацiя грунтових вод
i спостерiгається змiна хiмiчного складу –
з хлоридно–сульфатно–кальцiево–магниєво–
натрiєвого на сульфатний натрiєво–кальциєвий.
Аналiз динамiки рiвнiв та гiдрохiмiчного складу
грунтових вод у дамбi i приканальнiй зонi дає мо-
жливiсть стверджувати, що проведенi протифiль-
трацiйнi заходи дали позитивнi результати i дамба
каналу в межах ПК 1619 – 1624 на сьогодення зна-
ходиться в задовiльному станi.
1. Максимович Г. А., Горбунова К. А. Карст Пермской
области.– Пермь: Недра, 1953.– 121 с.
2. Аравин В. И., Носова О. Н. Натурные исследования
фильтрации.– Л.: Энергия, 1969.– 255 с.
3. Гавшина З. П., Дзекцер Е. С. Условия подтопления
грунтовыми водами застраиваемых территорий.–
М.: Стройиздат, 1982.– 116 с.
4. Кремез В. С. Моделирование влияния кольматации
грунта на уровень грунтовых вод при фильтрации
из водохранилища // Гидравлика и гидротехника.
–К.: Технiка.– 1999.– Вип. 60.– С. 67–71.
5. Поляков В. Л. Механiчна суфозiя грунтiв при робо-
тi дренажу в режимi зволоження // Проблеми во-
допостачання, водовiдведення та гiдравлiки. –К.–
2003.– Вип. 1.– С. 102–107.
6. Веригин Н. Н., Васильев С. В., Саркисян В. С.,
Шержуков Б. С. Гидродинамические и физико-
химические свойства горных пород.– М.: Недра,
1977.– 271 с.
7. Алексеев В. С., Коммунар Г. М., Шержуков Б. С.
Массоперенос в водонасыщенных горных поро-
дах // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Гидро-
геология. Инженерная геология. –М.– 1989.– N 11.–
С. 1–142.
8 А. I. Бiлеуш, Т. В. Лiтвiнчук, I. А. Омельченко
|