4. Проектирование и расчёт дренажа выемки

4.1 Расчёт глубины заложения дренажа

Дренаж является одним из мероприятий по борьбе с пучинами.

Пучины образуются в результате замерзания влажного грунта из-за увеличения объема воды. Таким образом, для недопущения появления пучин необходимо или «убрать» воду из грунта или «убрать» зону промерзания за пределы пучинистого грунта. Для изменения зоны промерзания используют укладку пенополистирольных плит. Для отвода воды из грунтов основания железнодорожного пути используют дренажи.

Расчетная схема двухстороннего подкюветного несовершенного дренажа представлена на рисунке 4.1.

Определение глубины заложения дренажа.

где - глубина промерзания грунта (=1,37 м);

- стрела изгиба кривой депрессии, м;

,

где - Средний уклон кривой депрессии (=0,029);

м;

м;

- величина капиллярного подъема воды над кривой депрессии (=0,49 м);

- величина возможного колебание уровня капиллярных вод и глубины промерзания (= 0,2 м);

- расстояние по вертикали от верха трубы до дна дренажа (= 0,3 м);

- расстояние по вертикали от верха балластной призмы до дна кювета (=0,5+0,6+0,15=1,25 м);

м;

4.2 Расчёт расхода воды, притекающего в дренаж

Система двухстороннего несовершенного дренажа является наиболее общим случаем определения расхода воды, притекающей в дренаж.

Расход воды q_i, м³/с, на один метр длины дренажа с полевой стороны из зон А и Б рассчитывают по формулам:

,

где - коэффициент фильтрации грунта (=2,6 м/с);

Н – бытовая толщина грунтового потока, м.

м;

м;

м³/с;

Расход воды с полевой стороны дна дренажа (зона В) определяется по формуле проф. Р.Р. Чунаева:

,

где - приведенный расход со дна дренажа, определяется по графику исходя из значений коэффициентов α и β:

;

,

где Т – толщина подстилающего водоносного пласта, м;

d – половина ширины дренажной прорези (d = 0,3 м);

L₀ – длина проекции кривой депрессии на горизонталь, м

;

м ;

;

м;

Дренаж является несовершенным, т.к. ; 203,35 м201,78 м

;

.

- предварительный коэффициент, определенный по таблице:

α	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	0,92	0,94	0,96	0,98	1,00
βо	0,33	0,43	0,52	0,65	0,80	0,85	0,90	0,97	1,09	1,32

;

> 3; <, значит:;

; =>;

м³/с;

м³/с;

Расход воды из зоны Г (от половины ширины дна дренажа, прилегающего к междренажному пространству) определяют по формуле проф. Р.Р. Чугаева, но при новом значении бытовой толщины водоносного слоя (Н’ = f + h₀ = 0,174 + 0,3 = 0,474 м):

;

м³/с

Боковой расход из междренажного пространства (зоны Д и Е) определяют из выражения

;

м³/с

Тогда общий расход на погонный метр будет равен:

м³/с;

Полный расход в конце дренажа:

,

где - длина дренажа (240 м);

- коэффициент, учитывающий возможность постепенного загрязнения трубы (=1,5);

м³/ч;

4.3 Расчёт пропускной способности дренажной трубы

Принимаем диаметр дренажной трубы равным м;

Практический расход воды в трубе данного сечения определяется по формуле:

где - площадь живого сечения потока.

;

- средняя скорость потока при равномерном движении;

,

где - гидравлический радиус;

- продольный уклон трубы (=0,0092);

- коэффициент Шези;

м;

;

м/с = 3252 м/ч;

м³/ч;

Вывод: найдя все расчетные величины, определили = 58 м³/ч и теперь сравнимаем этот расход с расчетным = 1,05 м³/ч., т.к. <, расчет можно закончить.