2 Гидравлический расчет приточности воды к дрене

Так как дренажные трубы обеспечивают движение водного потока в условиях безнапорного движения, то для этого требуется прокладка труб от точки «А» к точке « С» с уклоном. Принимается уклон i=0,001. Учитывая принятый уклон, заглубление дренажной системы в точке «С» будет самым большим.

Для расчета приточности воды в дренажную сеть требуется определить расчетное заглубление дренажной системы в середине расстояния АВС (т.Е) [2]:

(2.1)

Для указанного положения расчетная глубина грунтовых вод будет равна:

(2.2)

Приточность грунтовых вод к дрене при неучете инфильтрации определяется по формуле[2]:

(2.3)

Где q – фильтрационный расход;

k- коэффициент фильтрации (зависит от типа грунта);

R – радиус влияния дрены;

h₂ – в расчете приточности фильтрационного расхода к дренажной трубе, примем равным 0,8D ;

h₁- расстояние от УГВ до низа дренажной трубы;

Т- расстояние от водоупора до низа дренажной трубы;

Так как радиус влияния дрены со стороны котлована не большой, то величинами расходов q₃ и q₄ следует пренебречь. Значение коэффициента фильтрации k= 3 м/сут принимается в зависимости от вида грунта по таблице 1[2]. Коэффициент n определяется в зависимости от соотношения R/T по таблице 2 . Коэффициент m=0,75 учитывает неприточность грунтовых вод к дрене.

Таблица 1[2]

Значение величин tg α, k, p

Грунт	tg	k, м/сут	p, мм/сут
Крупный песок	0,003-0,005	60-200	10-20
Песок	0,005-0,02	5-40	5-10
Супеси	0,02-0,05	0,3-5	1-7
Суглинки	0,05-0,1	0,1-1	1-5
Глины	0,10-0,15	-	-

Таблица 2[2]

Значение величины n

R/T	>20	5	4	3	2	1
n	1,15	1,18	1,23	1,30	1,44	1,87

Рисунок 2.1-Схема движения грунтовых вод в т.Е

Радиус влияния дрены R при учете инфильтрации находится по формуле[2]:

, м (2.4)

где принимается по таблице 1= 0,03

h₁=3,5 м

= 0.12 м

Т= 2,8 м

R=(3.5-0.12)/0.03=112,66м

Определяем значение коэффициента n:

R/T = 112.66/2,8 = 40,23

Принимаем n равным 1,15. Производим расчет приточных вод к дрене:

3. Гидравлический расчет дренажной сети

Так как дренажная сеть вокруг планируемого котлована рассматривается по двум направлениям АВС и АDC ,то расчетной будем принимать АВС. С учетом этой длины расчет дренажной сети составит[2]:

Q_нп = q∙l_АВС , м³/с (3.1)

L_ABC=l_AB+l_AC (3.2)

L_ABC= 90+139=229 м

Данный расход будет рассчитываться на пропуск в трубопроводе при неполном заполнении. Для того, чтобы рассчитать действительные параметры протекаемого расхода,необходимо воспользоваться формулой Шези для пропуска расхода в трубопроводе при его полном заполнении[2]:

(3.3)

где - площадь живого сечения; м²

, м2

(3.4)

C-коэффициент формулы Шези [2];

( 3.5) Где n - коэффициент шероховатости внутренней поверхности трубы

(для бетонных труб принимаем n равным 0,016)

R -гидравлический радиус, м[2]

(3.6)

Где - смоченный периметр[2];

(3.7)

Где D- диаметр трубы.

Qнп = 0,0000035*229=0,0008 м3 /с

м²

Степень заполнения дренажной трубы и скорость фильтрационного потока в трубе определяется с помощью коэффициента неполноты расхода А[2] :

(3.8)

и коэффициента неполноты скорости В [2]:

(3.9)

где vнп – скорость воды в дрене при неполном заполнении; vп– скорость воды в дрене при полном заполнении. Значения величин А и В в зависимости от отношения h/D приведены в таблице 3[2]: Значения коэффициентов А и В Таблица 3[2] h/D 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1 A 0.025 0.1 0.2 0.35 0.5 0.65 0.83 1 1.07 1.1 1 B 0.35 0.55 0.75 0.95 1.05 1.1 1.15 1.16 1.15 1.1 1

При значении А=0,16 с помощью интерполяции по таблице 3 определяем отношение h/D:

h/D=0,31

При принятом ранее условии h₂=0.8D находится глубина потока в трубе:

Результат не совпадает с раннее заданным значением h₂, поэтому в реальных условиях задаемся новой глубиной потока в трубе и делаем перерасчет.

Скорость потока в дренажной трубе при полном заполнении считается по формуле[2]:

Скорость потока в трубе находится по зависимости: [2]

В=0,77 (интерполяция по таблице 3). Скорость движения потока воды в дренажных трубах должна находиться в пределах В данном случае поэтому необходимо предусмотреть прочистку труб от заиления.