2.2. Проектирование противопучинных мероприятий в выемке
С целью перехвата или понижения уровня подземных вод и их отвода в заранее установленные места применяют дренажи. Для земляного полотна наибольшую опасность представляют свободная гравитационная вода и, особенно, напорная вода, которые в зимнее время создают условия для морозного пучения грунта. При значительном количестве связанной воды так же существенно ослабляется сопротивление грунта сдвигу. Наиболее эффективными для повышения стабильности выемки являются подкюветные дренажи.
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.
Определение эффективности дренажа.
Техническая эффективность дренажа определяется коэффициентом водоотдачи m0.
Коэффициент пористости определяется по формуле:
,
(2.2.1)
где
- пористость грунта выемки,
;
.
Удельный вес грунта определяется по формуле:
,
(2.2.2)
где
– удельный вес частиц грунта,
кН/м3;
кН/м3.
Водоотдача определяется по формуле:
,
(2.2.3)
где
-
величина капиллярно связанной воды,
;
- максимальная молекулярная влагоемкость,
Таким образом:
.
Коэффициент водоотдачи определяется по формуле
;
(2.2.4)
.
0,49 > 0.2 – условие эффективности дренажа выполняется.
Из расчета следует, что устройство подкюветного дренажа при данных инженерно-геологичнских свойствах грунта эффективно.
Определение глубины заложения дренажа
Рис. 2.2.1 Расчетная схема для определения глубины заложения дренажа h:
h – глубина заложения дренажа; Н – глубина от УГВ до дна дренажа; h0 – расстояние от дна дренажа до верха трубы; hк – глубина кювета, hк = 0,6м; 2а – ширина дренажной траншеи, зависит от искомой глубины заложения дренажа; z – глубина промерзания; е – интервал колебаний зон промерзания и капиллярного поднятия, е =0,2м; ак – высота капиллярного поднятия; f0 – стрела кривой депрессии; L0 – длина проекции кривой депрессии; 2Lm – длина междудренажного пространства; m – заложение откоса кювета m=1.5м; d – диаметр дренажной трубы.
Глубины заложения дренажа
.
(2.2.5)
Стрела кривой депрессии
,
(2.2.6)
где: I0 – средний уклон кривой депрессии.
Длина междудренажного пространства
,
(2.2.7)
где: В0 – ширина основной площадки выемки, зависит от категории дороги.
Определение длины междудренажного пространства по формуле 2.2.7
Так как данная выемка проектируется для дороги 3 категории, то ширина ее основной площадки составит: В0 = 7,3 м.
м.
Определение стрелы кривой депрессии по формуле 2.2.6
м.
Определение расстояния от дна дренажа до верха трубы
,
(2.2.8)
где: 0,15 – толщина дренирующего грунта под дренажной трубой, м.
м.
Определение глубины заложения дренажа по формуле 2.2.5
м.
Определение расстояния от УГВ до дна дренажа
,
(2.2.9)
где: АБР – отметка уровня бровки основной площадки земляного полотна;
АГВ – отметка уровня грунтовых вод.
м.