Nguyễn-Cao-Kỳ-1511675.Pdf

SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM
Khoa Kỹ Thuật Địa Chất và Dầu Khí

Năm học: 2017-2018
MƠN: CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

Bộ môn Địa Kỹ Thuật

MSMH: GE2021

Họ và tên: Nguyễn Cao Kỳ
MSSV: 1511675
Bài tập 1: (2 điểm)
Xác định lưu lượng của một giếng nước đường kính 168mm, khoan qua tầng đất
khơng đồng nhất gồm 2 lớp có hệ số thấm khác nhau như trong hình vẽ, khi trị số hạ thấp
mực nước S là 10m. Ống lọc xuyên suốt toàn bộ bề dày tầng chứa nước. Các số liệu khác
cho trong hình vẽ.

Tầng 1

Tầng 2

Hình 1: Giếng hồn chỉnh trong tầng chứa nước khơng đồng nhất
Tóm tắt:
d = 0.168 (m) => Bán kính giếng: r 

d 0.168


 0.084  m 
2
2

Độ hạ thấp trong giếng: Sg = 10 (m)
BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

1


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ



Lớp thứ nhất (khơng có áp):
Hệ số thấm: k1 = 15 (m/ngđ)
Bề dày tầng chứa nước trước khi bơm: He1 = 18 – 3 = 15 (m)
Cột nước trong giếng khi bơm của tầng 1: h = 5 (m)
Bề dày tầng 1: m1 = 18 (m)

Lớp thứ hai (có áp):
Hệ số thấm: k2 = 30 (m/ngđ)
Bề dày tầng chứa nước trước khi bơm He2 = 15 + 20 = 35 (m)
Cột nước trong giếng khi bơm của tầng 2: H = 5 + 20 = 25 (m)
Bề dày tầng 2: m2 = 20 (m)

Tính Q = ?

Bài giải:
Do mực hạ áp lực nước của lớp dưới cũng tương tự lớp trên nên suy ra cả 2 lớp có
cùng bán kính ảnh hưởng và vì phễu hạ thấp mực nước ở lớp trên nên ta chọn lớp trên để
tính tốn bán kính ảnh hưởng cho cả 2 lớp.
Ta có R1  R2  R  2S KH e1  2 10  15 15  30(m)
Vì phễu hạ thấp nằm trên lớp trên cùng, do đó giả thiết rằng vận động của nước dưới
đất đến lỗ khoan trong mỗi lớp độc với nhau và lưu lượng của lỗ khoan bằng tổng lưu
lượng của mỗi lớp chảy đến lỗ khoan: Q = Q1 + Q2
 Xét tầng chứa nước thứ 1 (tầng không áp):
(2  H e1  S g )  S g
 m3 
(2 15  10) 10
Q1  1.366  k1 
 1.366  15 
 1153.44 

R
300
 ngd 
Lg
Lg
r
0.084

 Xét tầng chứa nước thứ 2 (tầng có áp):
2.73  k2  m  S g 2.73  30  20 10
 m3 
Q2 

 4610.39 


R
300
 ngd 
Lg
Lg
r
0.084

 Lưu lượng tổng của 2 lớp:
 m3 
Q1  Q1  Q2  1153.44  4610.39  5763.83 

 ngd 

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

2


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

Bài 2: (3 điểm)
Một tầng cát nằm ngang chứa nước áp lực có bề dày khơng đổi m = 30m cách mặt
đất 10m, mực áp lực cách mặt đất 2.5m, có hệ số thấm k=30m/ngđ. Xác định lưu lượng
của giếng có đường kính d = 0,22m đào cắt qua tồn bộ tầng chứa nước với trị số hạ thấp
mực nước S = 6m. Hỏi, với trị số hạ thấp mực nước S nào, lưu lượng của giếng đạt Q =
20l/s. Các thông số khác cho trong hình vẽ.

Hình 2: Giếng khoan khơng hồn chỉnh trong tầng chứa nước có áp
Tóm tắt:
Tầng nước có áp
m = 30 (m)
k = 30 (m/ngđ)
𝑑

0.22

2

2

rg = =

= 0.11 (m)

H = 37.5 (m)
R = 500 (m)
 a/ Tính Q biết S = 6 (m)
 b/ Tính S biết Q = 20 (l/s) = 1728 (m3/ngđ)

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

3


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

Bài giải:
PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH VERIGIN:
a/ Xác định lưu lượng:
 Xác định hệ số hiệu chỉnh:
l
8

 0.267  0.3
m 30
m
30

 272  200
r 0.11

(Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξg đối với giếng khơng hồn chỉnh theo Verigin)

(Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξ1 đối với giếng khơng hồn chỉnh)
Tra bảng ta được hệ số hiệu chỉnh ξg = 17.7 và ξ1 = 9

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

4


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

 Lưu lượng của giếng theo hiệu chỉnh Verigin:
m S

Q  2.73  k 
lg

R
 0.217   g
r

 2.73  30 

 m3 
 1966 

500
ng
d


lg
 0.217 17.7
0.11
30  6

b/ Độ hạ thấp mực nước khi Q1=1728 (m3/ngđ)
S

Q  R

1728

 500

 9   5.32( m)
 ln  1  
 ln
2 km  r
 2  30  30  0.11 

PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH SEXTACOX:
a/ Xác định lưu lượng:
 Xác định hệ số hiệu chỉnh:
l
8

 0.267
m 30
d 0.22
 
 0.0275  0.03
l
8



(Đồ thị để xác định hệ số hiệu chỉnh cho giếng khơng hồn chỉnh)

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

5


GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

Tra bảng ta được hệ số hiệu chỉnh α = 0.0001

dT    d  0.0001 0.22  2.2 105 (m)
Ta có:

rT 

dT 2.2 105

 1.1105 (m)
2
2

 Lưu lượng của giếng theo hiệu chỉnh Sextacox:

 m3 
2  m  k  S 2  30  30  6
Q

 1924.27 

R
500

ng
d


ln
ln
5
rT
1.110
b/ Độ hạ thấp mực nước khi Q1=1728 (m3/ngd)

S

Q1
R
1728
500
ln 
 ln
 5.39(m)
2 km rT 2  30  30
1.1 10 5

Bài 3: (5 điểm)
Thực hiện thí nghiệm bơm hút hiện trường trong tầng chứa nước ngầm vơi cụm giếng
gồm 1 giếng bơm hút và 2 giếng quan sát như trong hình vẽ, trong đó đường kính giếng
bơm hút là 220mm.
1.
u cầu xác định hệ số thấm cho tầng chứa nước.
2.

Tính tốn lưu lượng cần thiết để bơm hút tháo khơ cơng trình có tiết
diện hình chữ nhật kích thước 30x50m khi đào tầng hầm sâu 10m.
3.
Bố trí giếng bơm hút với lưu lượng Qw = 25l/s trong chu vi công trình,
tính tốn kiểm tra độ hạ thấp tại góc và trung điểm của vách cơng trình.

Hình 3: Sơ đồ bơm hút thí nghiệm trong tầng chứa nước khơng áp
BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

6


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

Tóm tắt:
he = 28.5 (m)
h1 = 16.5 (m)
h2 = 23.5 (m)
h3 = 20 (l/s) = 1728 (m3/ngđ)
do = 0.22 (m) => ro = 0.11 (m)
1. R1 = 5 (m), R2 = 15 (m)
 K= ?
2. S = 8.5 (m), F = 30 x 50 (m2)
 Qbh = ?
3. Qw = 25 (l/s) = 2160 (m3/ngđ)
 Tính tốn, kiểm tra độ hạ thấp tại góc và trung điểm của vách
cơng trình ?
Bài giải:

1. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CHO TẦNG CHỨA NƯỚC
Xác định hệ số hiệu chỉnh
Ta có S0= 12 (m), S1= 5 (m), S2= 2 (m).
Vì đây là giếng bơm hút khơng hồn chỉnh nên ta dùng hiệu chỉnh Verigin để tính
tốn.
Do giếng nước ngầm nên độ dày tầng chứa nước bị giảm 1 nửa giá trị độ hạ thấp mực
nước tại giếng trung tâm m’=m - 0.5S
Ta có:
l
l
12


 0.53  0.5
m ' m  0.5S 28.5  0.5 12

m ' m  0.5S 28.5  0.5 12


 204.55  200
r
r
0.11
m ' m  0.5S 28.5  0.5 12


 4.5  3
Giếng quan sát 1:
R1

R1
5

Giếng trung tâm:

Giếng quan sát 2:

m ' m  0.5S 28.5  0.5 12


 1.5  1
R2
R2
15

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

7


GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

(Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξg đối với giếng khơng hồn chỉnh theo Verigin)

Tra bảng ta tìm được hệ số hiệu chỉnh ξg = 7.81, ξ1 = 0.656, ξ2 = 0.0494
Tính độ thấm:
Độ thấm giếng trung tâm và giếng quan sát 1:
R 

 5 
lg  1   0.217( g  1 )
lg 
  0.217(7.86  0.656)
r0 
 m 
0.11 


k1  0.732Q
 0.732 1728 
 14.55 

(2he  S0  S1 )( S0  S1 )
(2  28.5  12  5)(12  5)
 ngd 

Độ thấm giếng trung tâm và giếng quan sát 1:
R 
 15 
lg  2   0.217( g   2 )
lg 
  0.217(7.86  0.0496)
r0 
 m 
0.11 


k2  0.732Q
 0.732 1728 

 11.27 

(2he  S0  S2 )( S0  S2 )
(2  28.5  12  2)(12  2)
 ngd 

Độ thấm giếng quan sát 1 và 2:
R 
 15 
lg  2   0.217(1   2 )
lg    0.217(0.656  0.0494)
R
 m 
5
k  0.732Q  1 
 0.732 1728   
 5.46 

(2he  S1  S 2 )( S1  S 2 )
(2  28.5  5  2)(5  2)
 ngd 

Độ thấm trung bình:
ktb 

 m 
k1  k2  k3 14.55  11.27  5.46

 10.43 


3
3
 ngd 

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

8


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

2. TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG CẦN THIẾT ĐỂ BƠM HÚT THÁO KHƠ
CƠNG TRÌNH:
Dùng phương pháp giếng lớn ta có:
Bán kính giếng: r 

F





30  50



 21.86(m)

Bán kính ảnh hưởng: R  r  10S k  21.86 10  8.5  10.43  299.60(m)
Lưu lượng cần thiết để tháo khơ cơng trình:
Q k

 m3 
he2  h02
28.52  18.52
   10.43 
 5881.95 

R
299.60
 ngd 
ln
ln
r
21.85

3. TÍNH TỐN, KIỂM TRA ĐỘ HẠ THẤP TẠI GĨC VÀ TRUNG ĐIỂM
CỦA VÁCH CƠNG TRÌNH ?
Số lượng giếng cần bố trí: n 

Q 5881.24

 2.72
Qw
2160

 Như vậy cần phải bố trí 3 giếng.
Bố trí giếng tại cái vị trí M, N, O với M là trung điểm OH, N là trung điểm OF và E,

F, G, H là trung điểm của các cạnh với AB = 50 (m), BC = 30 (m) như hình sau:

Đặt các đoạn: AM, AO, AN, HM, HO, HN, GM, GO, GN lần lượt là r1, r2, r3, r4, r5,
r 6 , r 7 , r8 , r 9 .

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

9


SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ

GVHD: PGS.TS. NGUYỄN VIỆT KỲ

Ta có: HM 

50
 25.5(m)
4

r1  r7  r9  AM  AH 2  HM 2  152  12.52  19.53(m)
r2  AO  AH 2  HO 2  152  252  29.15(m)
r3  AN  AH 2  HN 2  152  37.52  48.39(m)
Kiểm tra độ hạ thấp mực nước tại các điểm A,B, C, D, E, F, G, H
Xác định độ hạ thấp mực nước cơng trình
Độ hạ thấp tại 4 góc A, B, C, D:
Vì khoảng cách từ các giếng đến các điểm A, B, C, D nên:
R3
344.823
2160  ln

r1r2 r3
19.53  29.15  48.39  10.43(m)
 28.5  28.52 
k
 10.43

Qw ln
S A  S B  SC  S D  he  hA  he  he2 

 Độ hạ thấp mực nước tại 4 góc lớn hơn so với yêu cầu.
Độ hạ thấp tại trung điểm của vách 50 (m)
R3
344.823
2160  ln
r7 r8 r9
19.53 15 19.53  13.43(m)
 28.5  28.52 
k
 10.43

Qw ln
S E  SG  he  hE  he  he2 

 Độ hạ thấp mực nước tại tại trung điểm của vách 50 (m) lớn hơn so với yêu cầu.
Độ hạ thấp tại trung điểm của vách 30 (m):
R3
344.823
2160  ln
r7 r8 r9
12.5  25  37.5  11.94(m)

 28.5  28.52 
k
 10.43

Qw ln
S H  S F  he  hH  he  he2 

 Độ hạ thấp mực nước tại tại trung điểm của vách 50 (m) lớn hơn so với yêu cầu.
 Kết luận về kiểm tra độ hạ thấp mực nước: Cách bố trí như trên đạt yêu cầu về
các giá trị hạ thấp mực nước tại các góc và trung điểm của vách cơng trình.

BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

10