Задача № 3. Расчет головного горизонтального дренажа
В связи с тем, что основное питание грунтовых вод на защищаемой территории идет за счет притока грунтовых вод с нагорной стороны, а мощность водоносных грунтов более 8,0 м, проектируем головной горизонтальный дренаж несовершенного типа. Т.к. на защищаемой и выше расположенной территории у поверхности земли залегают слабоводопроницаемые грунты и предусмотрена система ливневой канализации инфильтрацию атмосферных осадков в грунт не учитываем.
Порядок расчета
1. Определяем расстояние от дрены до точки выклинивания кривой депрессии в нагорную сторону по формуле (радиус влияния) (рисунок П.10) дрены в первом приближении ( =0 м) по формуле (6.7):
м,
где h1 – максимальная ордината кривой депрессии, м;
м,
- глубина залегания дренажа, принимаем
равной
,
- глубина залегания фундамента, м;
- запас на высоту капиллярного поднятия
в грунтах, принимаем для песчаных грунтов
=
м;
- запас на диаметр дрены, принимаем для
головной дрены
=
м;
- глубина залегания грунтовых вод, м;
tgα - величина,
зависящая от рода осушаемого грунта,
принимаемая по таблице 1.
Рисунок П.10 – Расчетная схема головного дренажа
2. Принимаем, что уровень воды в реке находиться ниже подошвы дрены, поэтому от дрены в сторону реки образуется кривая спада, т.е. ординаты кривой депрессии в сторону реки будут уменьшаться. В связи с этим вода поступает в дрену только с нагорной стороны.
Вычисляем удельный расход воды в первом
приближении (
=0),
поступающий в несовершенную дрену без
учета инфильтрации (Р=0) по зависимости
(6.14)
|
|
м3/сут,где - удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, м2/сут (6.15)
|
|
м2/сут;- удельный приток грунтовых вод к дрене из области водонасыщенного грунта расположенного ниже подошвы дрены, м2/сут (6.16)
|
|
м2/сут,где К – коэффициент фильтрации грунта, м/сут; Т – глубина водопроницаемых грунтов до водоупора, м; т – поправочный коэффициент, учитывающий что не весь грунтовый поток ниже подошвы дрены перехватывается, т=0,75; п – коэффициент, принимаемый в зависимости от n=f(R/T) по таблице 2.
3. Из экономических соображений головную дрену по длине разбиваем на участки с различными расходами воды, диаметрами и уклонами. В примере расчет ведем только для последнего (концевого) участка, для которого общий расход воды будет равен
м3/сут,
где
- длина головной дрены, принимаем равной
,
м.
4. Исходя из условий, описанных в пунктах 4 и 5 настоящих методических указаний, предварительно назначаем диаметр и уклон головной дрены.
Головная дрена: диаметр dд1=400 мм; уклон Iд1=0,0025.
Принимаем, что дрены и коллектор выполняются из асбестоцементных труб с коэффициентом шероховатости стенок пш=0,013.
11. Выполняем гидравлический расчет дрен.
Расчет головной дрены
По формуле (6.20) находим расход дрен при полном заполнении водой
м3/с
=9063,4 м3/сут.
Вычисляем скорость воды в дрене при полном заполнении по (6.21)
м/с.
По (6.22) определяем коэффициент неполноты расхода для максимального и минимального значений слоя инфильтрации.
.
По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 находим значения коэффициентов скорости Вд1=0,77, и отношения hд1/d=0,31.
Зная значения коэффициентов скорости В находим скорость воды в дрене при неполном заполнении.
м/с.
Из отношения h/d находим глубину воды в дрене hд1=dд1·0,31=0,124 м.
Выполняем проверки.
а. По скорости воды в дрене
Условие проверки: 0,3 м/сек < < 1 м/сек.
0,3 м/сек <
< 1 м/сек – условие выполняется.
б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену
Условие проверки: .
- условие выполняется.
Высота выклинивания кривой депрессии в дрену определяется по формуле (6.24)
м,
здесь - максимальный удельный приток грунтовых вод к дрене из области водоносыщенного грунта расположенного выше подошвы дрены, принимаем = .
в. По водозахватной способности дрены
Условие проверки: qзах > qр.
=1,6 м2/сут > qр= бок= 1,0 м2/сут - условие выполняется.
Водозохватую способность дрены определяем по формуле (6.25)
м2/сут.
Допустимую скорость фильтрации по формуле Зихарта (6.26)
м/сут.
Вывод: т.к. все требуемая проверка выполнена, назначенный диаметр и уклон боковой дрены считаем верными.
Определяем время понижения уровня грунтовых вод по формуле (6.27)
сут,
где β - коэффициент водоотдачи осушаемого грунта, измеряемого в долях от единицы или в процентах, по опытным данным, для минеральных грунтов величину β можно определить по формуле (6.28)
д.ед,
12. Строим кривую депрессии в нагорную сторону по уравнению (6.2)
x, м |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
y, м |
0,38 |
1,24 |
1,77 |
2,15 |
2,48 |
2,76 |
3,02 |