5.5. Відведення від дороги підземних вод
Води, що містяться в порах і порожнинах гірських порід у рідкому, твердому або пароподібному стані, називають підземними. Їх поділяють на перові – у пісках, галечниках та інших уламкових породах, тріщинні – в скельних
породах і карстові – в розчинних породах (вапняках, доломітах, гіпсах тощо). Підземні води, що рухаються під дією
Рис. 5.20. Зображення поверхні ґрунтових вод: 1 – водотік; 2 – гідроізогіпси; 3 – лінії течії
59
I
*
* • *
л'
ш
сили ваги, є вільними або гравітаційними. Нерухомі води, які фізично або хімічно зв’язані з твердою речовиною гірської породи, належать до зв’язних підземних вод.
Гірські породи, що містять вільну воду, називають водоносними, а верстви водозбагачених порід – водоносними горизонтами. Першим від поверхні землі водоносним горизонтом є горизонт ґрунтових вод. Отже, грунтові води – це
безнапірні підземні води першого від поверхні постійного водоносного горизонту. Вони формуються в місцях, де на поверхні землі розміщені водопроникні гірські породи, підстелені водотривкими породами. Поповнюються грунтові
води за рахунок просочування атмосферних або річкових вод.
Водоносні горизонти, що залягають нижче ґрунтових вод і перекриті верствами водотривких порід, належать до міжпластових напірних, або артезіанських, вод. Безпосередньо над горизонтом ґрунтових вод до земної поверхні
простягається зона аерації, де породи не насичені водою, а в них містяться водяна пара і повітряні гази. В зоні аерації утворюється верховодка, тобто тимчасове або сезонне скупчення безнапірних приповерхневих вод на невеликих за
площею ділянках водотривких або напівпроникних гірських порід. Верховодка утворюється внаслідок інфільтрації атмосферних опадів, а також конденсації водяної пари і є одним з джерел живлення ґрунтових вод.
Внаслідок переміщення вільної води в гірських породах формується підземний стік. Під дією сили ваги ґрунтова вода переміщується (фільтрує) за похилом поверхні водотривкого шару. Глибину залягання ґрунтових вод і форму
їхньої поверхні (дзеркала) визначають за даними геологічних розвідувань. Положення поверхні ґрунтових вод зображують гідроіаогіпсами, тобто лініями, які поєднують однакові рівні залягання ґрунтових вод. Для цього потрібно
на крупномасштабному плані місцевості позначити розташування шурфів або свердловин з відмітками рівня ґрунтових вод. Техніка зображення поверхні ґрунтових вод гідроізогіпсами аналогічна зображенню рельєфу
місцевості горизонталями. Лінії течії ґрунтових вод є перпендикулярними до гідроізогіпсів (рис. 5.20).
У місцевостях з високим заляганням ґрунтових вод земляне полотно бажано проектувати в насипу такої висоти, щоб уникнути капілярного змочування низу дорожнього одягу. Проходження водоносних горизонтів при спорудженні
виїмки спричиняється до виходу підземних вод на поверхню, що потребує захисту виїмки від затоплення. Щоб запобігти перезволоженню грунтів земляного полотна і нижніх шарів дорожнього одягу, а також затопленню виїмок
підземними водами, проектують систему для збирання та відведення підземних вод. Таку систему називають дренажем, а споруди, за допомогою яких виконують дренаж, – дренажними спорудами.
Основним видом дренажної споруди є дренажна канава (дренажний проріз). Канаву прокопують нижче поверхні водоносного шару (рис. 5.21). Тоді вода з водоносного шару надходитиме в канаву, а рівень води по обидва боки
канав буде знижуватися. Поверхня ґрунтових вод поблизу канави набуде криволінійної параболічної у поперечному перерізі форми. Таку криву називають кривою депресії.
Комплекси споруд, призначені для зниження рівня і збирання ґрунтових вод з наступним відведенням їх із земляного полотна та з-під дорожніх одягів, поділяють на горизонтальний дренаж (трубчастий дренаж, суцільна
прорізь, дренажна галерея тощо) і вертикальний дренаж (колодязі, вертикальні дрени тощо). Дренажні споруди, розташовані вище водотривкого шару, називають недосконалим дренажем. Дренажні споруди, розміщені на поверхні
або нижче водотривкого шару, називають досконалим дренажем.
Рис. 5.21. Схема відкритої дренажної канави: 1 –
канава; 2 - крива депресії
Дренажі залежно від їхнього призначення і розміщення відносно земляного полотна поділяють на такі види: підкюветний, який закладають під кюветами або поблизу них для зниження рівня ґрунтових вод під земляним
полотном;
укісний, який закладають в укосах виїмок для перехоплення ґрунтових вод та осушення виїмок; застійний, який розміщують за підпірними стінками, а також за стінами тунелів і мостових опор;
дренажні пристрої для дренування насипу земляного полотна;
дренажні пристрої для дренування ґрунтових основ дорожніх одягів. За конструкцією дренажні канави поділяють на два основні види:
відкриті й закриті. Відкриті дренажні канави можна використовувати при високому рівні ґрунтових вод. Якщо рівень ґрунтових вод низький, глибина канав зростає настільки, що доцільнішим стає спорудження закритих
дренажних канав. Конструкція відкритої дренажної канави не відрізняється від конструкцій звичайних дорожніх канав з укріпленим руслом. До речі, дорожні канави, заглиблені у водоносні шари, виконують і дренуючу функцію. Так,
скажімо, кювети можуть відводити ґрунтову воду у вигляді верховодки. Іноді відкриту дренажну канаву заповнюють крупним дренуючим матеріалом.
Принципову конструктивну схему закритої дренажної канави показано на рис. 5.22. На дно канави укладають дрену, а канаву заповнюють фільтрувальним матеріалом так, щоб крупність частинок зменшувалась знизу вгору.