4.3. Фильтрационные расчеты ограждающих дамб
Рассматриваемые ниже расчетные схемы являются основными, наиболее часто встречающимися в практике проектирования. Наиболее сложные по конструктивным и геологическим параметрам фильтрационные области исследуются численными методами, но методика построения расчетных сечений в плоско-вертикальной постановке, инженерно-геологическая схематизация, задание исходных данных и граничных условий (в нестационарных задачах также и начальных условий), методика обработки и анализа результатов являются общими как для упрощенных, так и для сложных постановок фильтрационных задач.
Полученные различными аналитическими методами расчетные зависимости для определения основных параметров фильтрационного потока –расхода, ординат кривой депрессии, размеров и положения участка высачивания – приведены по [14, 16, 23, 24] и дополнены необходимыми методическими пояснениями.
4.3.1. Однородная дамба на водоупоре
При устройстве наслонного дренажа (в условиях Сибири – с грунтовой теплоизоляцией) и отсутствии внешнего подтопления низового откоса (рис. 4.2 а) удельный (на 1 пог. м. длины дамбы) расход q и ординаты кривой депрессии hx определяют по формулам
,
(4.19)
,
(4.20)
где m1, m2 – заложение (1:m) верхового и низового откосов;
;
;
(при
m1
≥ 2,
=
0,4);
(при
m2
≥ 1,
;
при
m2
< 1,
);
На
участке,
,
кривую депрессии корректируют графически.
При устройстве в теле дамбы внутреннего дренажа (рис. 4.2. б), в условиях Сибири располагаемого ниже сезонномерзлого слоя, расход q и ординаты кривой депрессии hx вычисляют по формулам
(4.21)
, (4.22)
где ; ;
(при
m1
≥ 2,
=
0,4);
На
участке
кривую
депрессии корректируют графически.
По зависимостям (4.19–4.22) выполняют расчеты и для некоторых более сложных конструктивных схем дамб, например, при наличии низовой упорной призмы, в которую не проникает фильтрационный поток, или при наличии верховой призмы или крепления из водопроницаемого крупнообломочного материала, не обладающего фильтрационным сопротивлением. В приведенных формулах не учитывается экранирующий эффект слоя отходов, накапливающихся перед дамбой, т.е. рассматривается самый неблагоприятный случай эксплуатации накопителя (например, на участке расположения водосбросного колодца, где намыв пляжа невозможен).
4.3.2. Однородная дамба на проницаемом основании
Для схемы с внутренним дренажом при одинаковой проницаемости грунтов тела дамбы и основания (рис. 4.2. в) удельный расход определяют по формуле
, (4.23)
где
;
Рис. 4.2. Расчетные схемы фильтрации в однородных дамбах на водоупорном и проницаемом основании
Ординаты кривой депрессии на участке между сечением 1-1 и дреной вычисляют по зависимости
, (4.24)
а на участке между сечением 1–1 и осью ординат h по зависимости
. (4.25)
Величину hc в формулах вычисляют по зависимости
. (4.26)
На
участке
кривую депрессии корректируют графически.
Для той же схемы при более высокой проницаемости основания расход определяют по зависимости
,
(4.27)
где
;
;
;
;
;
.
Ординаты кривой депрессии на участке между сечением 1–1 и дреной находят по формуле:
, (4.28)
а на участке между сечением 1–1 и осью ординат h – по формуле:
. (4.29)
Величину hc в формулах (4.28), (4.29) определяют по зависимости
(4.30)
Графическую корректировку кривой депрессии проводят на участке .
Для схемы с внешним дренажным каналом (рис. 4.2 в) расход вычисляют по формуле
(4.31)
где
. (4.32)
Ординаты кривой депрессии на участке от точки С до входной кромки внешней дрены находят по формуле
(4.33)
и откладывают их от поверхности водоупора.
В пределах участка lc для определения текущей координаты кривой депрессии используют формулу
(4.34)
Графическую корректировку кривой депрессии проводят на участке
.