Рассматривается двухсторонний подкюветный дренаж для выведения уровня грунтовых

Рассматривается двухсторонний подкюветный дренаж для выведения уровня грунтовых вод из зоны промерзания. Его проектирование состоит из следующих этапов: - определение глубины заложения дренажа; - определение притока воды в дренажах; - гидравлический расчет дренажа; - гидравлический расчет дренажных труб (расчет пропускной способности труб); - определение технической эффективности дренажа и срока его осушения.

Проектирование подкюветного дренажа • Эффективность дренажа – определяется величиной коэффициента водоотдачи . • Дренаж будет эффективным при условии доля капиллярно-застрявшей воды ( 0, 05 0, 10); WМ – влажность максимальной молекулярной влагоёмкости; s , d и в удельные веса частиц грунта, сухого грунта и воды.

Определение глубины заложения дренажа h – глубина заложения дренажа; Н – глубина от УГВ до дна дренажа; h 0 – расстояние от дна дренажа до верха трубы; hк – глубина кювета, hк = 0, 6 м; 2 а – ширина дренажной траншеи, зависит от искомой глубины заложения дренажа; z – глубина промерзания; Δ – интервал колебаний зон промерзания и капиллярного поднятия, Δ =0, 2 м; ак – высота капиллярного поднятия; f 0 – стрела кривой депрессии; L 0 – длина проекции кривой депрессии; 2 Lm – длина междудренажного пространства; m – заложение откоса кювета m=1. 5 м; d – диаметр дренажной трубы.

Определение глубины заложения дренажа Глубина для подкюветного дренажа определяется по формуле где z – расчетное значение глубины промерзания; - запас на колебание уровня грунтовых вод и границы промерзания (0, 2 м); акап – величина капиллярного поднятия воды; f 0 – стрела кривой депрессии; h 0 – конструктивный размер, складывающийся из диаметра дрены и толщины подушки под ней (0, 2+0, 15=0, 35 м); hб – толщина балластной призмы (0, 6 м); hk - глубина кювета (0, 6 м).

где: I 0 – средний уклон кривой депрессии. Длина междудренажного пространства где: В 0 – ширина основной площадки выемки, зависит от категории дороги. Определение расстояния от УГВ до дна дренажа где: АБР – отметка уровня бровки основной площадки земляного полотна; АГВ – отметка уровня грунтовых вод.

Определение притока воды в дренаж

Определение притока воды в дренаж В расчетной схеме принимаются следующие допущения: • • 1) движение воды ламинарное, используется закон Дарси; 2) запасы воды не ограничены, т. е. приток воды в дренаж постоянен; 3) водоупор и зеркало грунтовых вод до устройства дренажа горизонтальны; 4) скорость фильтрации воды до устройства дренажа равна нулю. • С учетом принятых допущений где – площадь поперечного сечения грунта, через которое протекает поток грунтовой воды; v – скорость фильтрации; Кф – коэффициент фильтрации; J – гидравлический градиент (пьезометрический уклон).

Общий приток воды в дренаж • Общий приток воды на погонный метр дренажа с одной стороны складывается суммированием потоков из трех зон • q=q. А + q. Б + q. В = q. А+Б + q. В • где q. А+Б - приток воды через стенку траншеи, q. В – через дно траншеи. • Расход через стенку дренаж • Расход через дно определяется по методу Р. Р. Чугаева, через приведенный расход qч, который находится по номограммам в зависимости от величин L 0 и T и далее расход определяется по формуле Общий расход воды в одиночный дренаж определяется как где l – длина дренажа. Q = 2 ql,

Подбор размеров дрен Производится по величине расхода в конце дренажа Q. Дрена считается достаточного диаметра, если выполняется условие • m. Q Qрас = vтр, где т – коэффициент запаса на возможное засорение трубы (т = 1, 5); • Qрас – пропускная способность трубы; • – площадь поперечного сечения трубы; • vтр – скорость движения воды в трубе, зависит от материала стенок трубы и продольного уклона трубы. • Кроме того, при проектировании дренажа должны быть: • - осуществлен подбор дренирующего заполнителя траншеи (обратного фильтра), • - определены размеры и количество отверстий в самой трубе; • -определены сроки осушения, т. е. время за которое уровень воды после устройства дренажа займет расчетное положение.

Проектирование обратного фильтра дренажа (1) • Для того чтобы не было механической суффозии мелких частиц должно выполняться условие (первое условие) где vвх – входная скорость втекания воды из слоя с более мелкими частицами в слой с более крупными частицами (из грунта в дренирующий заполнитель или из заполнителя в дренажную трубу); [v] – допускаемая скорость, при превышении которой начинается процесс суффозии, а, следовательно, и засорения дренажной обсыпки или дрены. Эти скорости определяют по формулам:

Проектирование обратного фильтра дренажа (2) • Условные обозначения к формулам: • q – расход вытекающей воды м 3/сек на 1 п. м; • – площадь втекания воды, м 2 на 1 п. м; при проверке на контакте грунта с обсыпкой: • = 2(a+h 0); • а – половина ширины траншеи, м; h 0 – конструктивный размер от верха трубы до низа траншеи, м; • при проверке на контакте с трубой: • = F; • F – суммарная площадь отверстий на 1 п. м. , м 2; – доля работающих отверстий (0, 25 -0, 50); • Кф – коэффициент фильтрации грунта или материала дренажной обсыпки, из которого фильтруется вода, м/с.

Проектирование обратного фильтра дренажа (3) • Второе условие отсутствие вываливания частиц из слоя с более мелкими частицами в поры слоя с более крупными частицами (условие устойчивого сводообразования) связывает размер пор второго слоя и размер частиц первого слоя • е сd 90, • где е – расчетный линейный размер поры дренирующей обсыпки или диаметр отверстия в трубе; с = 2 4 – коэффициент запаса; • d 90 – размер частиц грунта или обсыпки, меньше которого по массе в ней содержится 90%. Приближенно расчетный линейный размер пор дренажной обсыпки определяется как где - коэффициент неоднородности; n – пористость грунта; d 17 – размер частиц обсыпки, меньше которого по массе в ней содержится 17%.