10.6. Основы расчета дренажа

Дренаж устраивают для перехвата или понижения уровня грунтовых вод. Целесообразно дрены располагать под боковыми канавами, где они доступны для ремонта в случае заиления.

Перехватывающий, экранирующий дренаж устраивают обычно в откосах выемок, если выемка перерезает водоносный слой до водоупора. В этом случае приток воды на 1 м длины дрены вычисляется по данным обследования водоносного слоя , где К – коэффициент фильтрации, определяемый испытанием образцов грунта; h – глубина воды в слое; i_в – уклон водоносного слоя.

На длине l собирается расход воды, подлежащий отводу, .

Для пропуска такого количества воды необходима труба, размер которой может быть найден из равенства , где i_Д – уклон дренажной трубы; К_Д – расходная характеристика дренажной трубы, м³/с, вычисляемая по формуле (для асбоцементных и гончарных труб) ; d – диаметр трубы, м.

Скорость течения воды в трубе должна быть не очень высокой, но и не слишком малой (во избежание заиления). Рекомендуется, чтобы фактическая скорость течения была не меньше 0,6 м/с и не превышала допускаемой скорости для фильтрующей обсыпки дрены. Скорость течения в круглой дренажной трубе может быть подсчитана по формуле , где W_Д – скоростная характеристика трубы, равная 30,4d ^2/3.

При строительстве дорог в местности с высокими уровнями грунтовых вод (УГВ) можно так высоко поднять бровку насыпи и проезжую часть, что понижения УГВ не потребуется. Однако иногда положение бровки насыпи бывает заданным, и изменить его невозможно. В этом случае единственный способ предохранить основание дорожной одежды от переувлажнения – понизить УГВ под земляным полотном.

Для этого боковые дрены должны быть заложены на глубину, обеспечивающую заданное понижение уровня грунтовых вод.

Если при этом дрены лягут на водоупор (рис.10.16а), то можно ограничиться устройством одной верховой дрены (со стороны притока воды), расчет которой полностью совпадает с изложенным выше. За дреной пространство будет постепенно осушено. Такие дрены называются совершенными. При глубоком залегании водоупора устраивают две дрены, располагая их симметрично по обе стороны дороги, и оставляют их висячими, несовершенными (рис. 10.16б).

Рис. 10.16. Закрытые дрены: а – совершенные; б – несовершенные

Для определения необходимой глубины заложения несовершенных дрен строят кривые депрессии (понижения) грунтовых вод, рассчитывают приток воды к дренам и их сечение (аналогично приведенному выше).

Каждая из дрен осушает некоторое пространство, предельная ширина которого, отсчитываемая в одну сторону от дрены, называется радиусом действия дренажа , где tg – тангенс угла наклона хорды, стягивающей кривую депрессии (рис.10.17).

Рис 10.17. Схема к расчету подкюветного дренажа

Форма кривой депрессии представляет собой параболу второй степени (см. рис. 10.17) с уравнением изменения глубины вдоль потока .

Зная расстояние между двумя дренами L, получаем расчетное уравнение понижения уровня воды в середине дороги .