П 54-90 (ВНИИГ) Методика составления моделей водопроницаемости скальных массивов в основаниях гидротехнических сооружений (Пособие к СНиП 2.02.02-85)
Приложение 1
УСЛОВИЯ ФИЛЬТРАЦИИ В СКАЛЬНЫХ МАССИВАХ
Движение подземных вод в скальных массивах
Фильтрационными исследованиями скальных массивов установлено [36, 51, 56 и др.] следующее:
- в большинстве случаев фильтрация в трещиноватых скальных массивах соответствует ламинарному режиму;
- в зависимости от геометрии пространственной сети трещин, шероховатости их стенок и от действующего напорного градиента встречаются случаи турбулентного режима;
- критический напорный градиент, при котором происходит изменение режима потока в скальных породах, определяется формулой (1.3);
- для оценки влияния шероховатости стенок трещин на гидравлическое сопротивление рекомендуется использовать два параметра (А и В), соответственно для ламинарного и турбулентного режимов фильтрации (табл.1-1).
Таблица 1-1
Классификация трещин по степени шероховатости их стенок [51]
Характеристика шероховатости | Морфологический параметр шероховатости | Гидравлкческие параметры шероховатости, см | |
А | В | ||
Практически гладкие стенки | 1,004 | 0,02 | 0,03 |
Малая шероховатость | 1,004-1,02 | 0,02-0,1 | 0,03-0,068 |
Пониженная шероховатость | 1,02-1,05 | 0,1-0,25 | 0,068-0,42 |
Средняя шероховатость | 1,05-1,1 | 0,25-0,5 | 0,42-1,7 |
Повышенная шероховатость | 1,1-1,2 | 0,5-1,0 | 1,7-6,8 |
Высокая шероховатость | более 1,2 | более 1,0 | более 6,8 |
Гидравлические сопротивления установившемуся движению воды в трещинах (по В.Н.Жиленкову)
На основании градиент-скоростных характеристик (рис.1-1), полученных при изучении процесса фильтрации воды в трещинах с различным раскрытием и разной шероховатостью их стенок, установлено, что средние скорости движения воды в трещинах
при ламинарном режиме
, (1.1)
при турбулентном режиме
. (1.2)
|
Рис.1-1. Градиент-скоростные характеристики потока воды в трещинах с шероховатыми стенками
(образец из бетона на гранитном щебне крупностью 15-20 мин), при =1,1 см и
=8,5 см.
Температура воды 20 °С (по В.Н.Жиленкову)
Важнейшей особенностью процесса фильтрации воды в трещинах является то, что при возрастании градиента напора сверх так называемого "критического" его значения ламинарный режим сравнительно быстро сменяется турбулентным. Выражения критических градиента напора и скорости течения воды в трещине следующие: