Đề thi cơ sở thủy địa cơ học chuyên ngành Địa kĩ thuật Đại học Bách Khoa

BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

ĐỀ THI MÔN: CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC
Ngày thi: 13/12/2016
Thời gian : 12h30’ – 14h00’ (90’); Phòng thi: 203B8; 204B8; 303B8;
304B8
(Thí sinh được phép sử dụng tài liệu)

CÂU 1: (3 điểm)
Sơ đồ hóa điều kiện ĐCTV và chứng minh cơng thức xác định đường cong hạ thấp mực
nước trong khu vực giữa 2 kênh hồn chỉnh đồng thời làm việc.
hx  ho2 

W
( 2a  x ) x
k

CÂU 2: (2 điểm)
Xác định lưu lượng của mỗi hố khoan hồn chỉnh
có áp trong trường hợp có 2HK, khoảng cách giữa
các HK là 2a. Vùng cung cấp có R = 750m, các số
liệu trong hình vẽ bên
CÂU 3: (2 điểm)
Hút nước từ một hố khoan hồn chỉnh có đường
kính 2dm, trong lớp cát có k = 10m/ngđ chứa nước
ngầm có chiều dày tầng chứa nước là 20m. Khi hút mực nước trong hố khoan hạ thấp 5m.
Hãy vẽ hình và tính lưu lượng hút được và xác định mực nước hạ thấp ở vị trí cách hố
khoan hút nước 25m. (Bán kính ảnh hưởng tính theo R 2 S kH )
CÂU 4: (3 điểm)
Bố trí hố khoan khơng hồn chỉnh hút nước trong tầng
chứa nước có áp với H = 32m, bề dày tầng chứa nước m

= 24,0m. Hệ số thấm của cát k = 10m/ngđ. Chiều dài bộ
lọc l = 10m, đường kính miệng hố khoan d = 1,6m,
đường kính ống lọc d = 1,2m. Bán kính ảnh hưởng R =
200m. Xác định lưu lượng tới hố khoan khi S = 4,0m, S
= 6,0m và S = 8m.
CHỦ NHIỆM BM

NGƯỜI RA ĐỀ

1


ĐÁP ÁN CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC

ho

h

x

Htn

h max

S min

CÂU 1: (3 điểm)

Hình 9.7. Sơ đồ tính toán hệ thống thoát nước
nằm ngang dạng hoàn chỉnh

W- Lượng mưa; Htn –bề dày tầng chứa ở điều kiện
tự nhiên; So- Độ hạ thấp mực nước trong kênh;
Smin- Độ hạ thấp nhỏ nhất giữa các kênh; hmaxBề dày dòng ngầm lớn nhất giữa các kênh; hxBề dày dòng ngầm ở cách kênh gần nhất một
khoảng bằng x; a- một nửa khoảng cách giữa
các kênh

Sơ đồ hóa điều kiện ĐCTV và chứng minh cơng thức xác định đường cong hạ thấp mực
nước trong khu vực giữa 2 kênh hồn chỉnh đồng thời làm việc.
2a 

k 2
(hmax  ho2 )
W

ĐÁP ÁN (3 điểm)
Phương trình vi phân của dòng thấm trong trường hợp nghiên cứu sẽ có dạng:
(0,5 điểm)
d 2 h 2 2W
dx 2



k

0

Ở đây, h - chiều dày của dòng nước ngầm ở mặt cắt bất kỳ, cũng bằng áp lực ở mặt cắt
đó (vì đáy) cách nước nằm ngang); x - khoảng cách từ mặt cắt nghiên cứu đến gốc tọa
độ (0,5 điểm)
Giả thiết rằng W = const, giải phương trình vi phân ta được

h 2 

W 2
x  C1 x  C2
k
2

(0,5 điểm)


Ở đây, C1 và C2 – các hằng số được xác định bằng các điều kiện biên giới (h = h1 khi x
= 0; h = h2 khi x = L)
h22  h12 WL
2
C2 h1 ; C1 

(0,5 điểm)
L

k

Thay các hằng số tìm được vào phương trình (III-32) chúng ta tìm được phương trình
đường cong hạ thấp:
h12  h22
W
2
h h 
x   L  x x
(0,5 điểm)
L

k
Vì h1 = h2 – 2 kênh đồng thời làm việc, L = 2a, h = hx nên ta có:
2

1

hx2 h12 

W
 2a  x  x
k

hx  h12 

W
( 2a  x ) x
k

(0,5 điểm)

CÂU 2: (2 điểm)
Xác định lưu lượng của mỗi hố khoan hoàn chỉnh có áp
trong trường hợp có 2HK, khoảng cách giữa các HK là
2a. Vùng cung cấp có R = 750m, các số liệu trong hình
vẽ bên
ĐÁP ÁN:
Khi có 2 hố khoan tương hỗ nhau, lưu lượng mỗi hố
khoan sẽ bằng:
Q

2,73kmS
2,73 * 20 * 8 * 15

1329m 3 / ngđ
2
( R  a)
(750  50) 2
(1,0
lg
lg
2ar
2 * 50 * 0,075

điểm)
Chiều cao cột áp tại điểm giữa 2 hố khoan
H x H 

Q 
1
1329
1



lg R  lg x1 x 2  26 
lg 750  lg 50 * 50 26  3,56 22,44m


2,73km 
n

2,73 * 20 * 8 
2



(1,0 điểm)
CÂU 3: (2 điểm)
Hút nước từ một hố khoan hoàn chỉnh có đường kính 2dm, trong lớp cát có k = 10m/ngđ
chứa nước ngầm có chiều dày tầng chứa nước là 20m. Khi hút mực nước trong hố khoan
hạ thấp 5m. Hãy vẽ hình và tính lưu lượng hút được và xác định mực nước hạ thấp ở vị trí
cách hố khoan hút nước 25m. (Bán kính ảnh hưởng tính theo R 2 S kH )
ĐÁP ÁN:
1. Với sơ đồ thấm như hình bên, tầng chứa nước không áp
đồng nhất, giếng hoàn chỉnh, ta áp dụng công thức:
R 2 S kH 2 * 5 10 * 20 141,5m (0,5 điểm)

3


1,366 k (2 H  S ) S 1,366 *10 * (2 * 20  5)5
Q

758,89
R
lg141,5  lg 0,1
ln
rg

(0,5 điểm)

2. Xác định mực nước hạ thấp ở vị trí cách hố khoan hút nước 25m, áp dụng công thức:

h = H – s = 20 – 5 = 15m
y  h

(0,5 điểm)

0,73Q(lg x  lg r )

k

0,73 * 758,89(lg 25  lg 0,1)
 15 
12,15m
10

(0,5 điểm)

CÂU 4: (3 điểm)
Bố trí hố khoan không hoàn chỉnh hút nước trong tầng
chứa nước có áp với H = 32m, bề dày tầng chứa nước m =
24,0m. Hệ số thấm của cát k = 10m/ngđ. Chiều dài bộ lọc l
= 10m, đường kính miệng hố khoan d = 1,6m, đường kính
ống lọc d = 1,2m. Bán kính ảnh hưởng R = 200m. Vẽ
hình, xác định lưu lượng hố khoan khi S = 4,0m, S = 6,0m
và S = 8m.
ĐÁP ÁN:
Vì giếng không hoàn chỉnh trong tầng chứa nước có áp, sử dụng hệ số hiệu chỉnh theo
Verigin:
l/m = 10 / 24 = 0,42 ≈ 0,5;

m/r = 24 / 0,6 = 40 ≈ 30  Ԑ = 4,21 (0,5 điểm)
Ứng dụng công thức:
Với S = 4m

2,73kmS
(0,5 điểm)
R
lg  0,217 0
r0
(0,5 điểm)
2,73 * 10 * 24 * 4
Q
764,08m 3 / ngđ
200
lg
 0,217 * 4,21
0,6
Q

q = Q/S = 764,08/4 = 191.02m2/ngđ
Với S = 6m
Với S = 8m

Q = 191,02 * 6 = 1146,12 m3/ngđ
Q = 191,02 * 8 = 1528,16m3/ngđ

4

(0,5 điểm)
(0,5 điểm)

(0,5 điểm)