Дренажные устройства

Устройство горизонтального дренажа, выполняемого из крупнозернистого материала (щебня, гравия) и защищенного от заиления обратным фильтром, следует предусматривать: для плотин на глинистых грунтах основания, а также на песчаных грунтах в случаях, когда для обеспечения устойчивости плотины недостаточно устройства понура или вертикальной противофильтрационной преграды; под водобоем, рисбермой, плитами крепления откосов, особенно в зонах пульсационного и волнового воздействий, при наличии в основании плотины размываемых грунтов.

Число слоев обратного фильтра и зерновой состав надлежит определять в соответствии со СНиП 2.06.05-84 «Плотины из грунтовых материалов».

Толщину слоя горизонтального дренажа следует назначать с учетом конструктивных особенностей плотины и производственных условий, но не менее 20 см.

Отвод воды из горизонтального дренажа следует предусматривать в дренаж водобоя или посредством дренажной системы, проходящей через тело плотины, сопрягающий или раздельный устой, в нижний бьеф. Выходные отверстия дренажной системы следует предусматривать в местах со спокойным режимом потока и располагать ниже минимального уровня нижнего бьефа.

Метод коэффициентов сопротивления

Метод коэффициентов сопротивления является несколько упрощенным методом фрагментов. Его разработал Р.Р. Чугаев. Согласно этому методу принятый подземный контур расчленяется на горизонтальные и вертикальные элементы (см. стр.54, рис 3.10 Гидротехнические сооружения, Часть 1 под редакцией Л.Н. Рассказова).

Вертикальные:

- входной и выходной (ζ_вх и ζ_вых), если в подземном профиле нет шпунтов, то будут уступы;

- внутренний шпунт (ζ_шп) их может быть несколько.

Горизонтальные – их может быть несколько (ζ_гор).

Потери напора при обтекании потоком каждого элемента определяют по формуле

h_i=(q_*k)/ ζ_i = (ζ_{i *}Н)/Σζ (м), [34]

где: Σζ – сумма коэффициентов сопротивления;

Н – максимальный статический напор на сооружение (м).

Σζ=ζ_вх+ ζ_гор+ ζ_шп+ ζ_гор+ ζ_вых, [35]

Н= h₁+ h₂+……+ h_n=(q_* Σζ) /k, (м), [36]

Формулы для коэффициентов сопротивления выведены на основе гидромеханических решений. Они не зависят от направления фильрации и проницаемости грунтов.

Если формы и размеры входных и выходных элементов равны, то

ζ_вх= ζ_вых= ζ_шп+0,44, [37]

ζ_шп= , [38]

где: Т₁ и Т₂ – глубина залегания расчетного водоупора слева и справа от рассматриваемого шпунта или уступа;

T_ак=0,5_* l₀, при s₀/ l₀≥5.

Т_ак=2,5_* l₀, при 3,4≤s₀/ l₀≤5.

Т_ак=0,8_*s₀+0,5_*l₀, при 1≤s₀/ l₀≤3,4.

Т_ак= s₀+0,3_*l₀, при 0≤s₀/ l₀≤1.

T_ак – активная зона фильтрации, (м).

l₀ - расстояние от входа до выхода фильтрационного потока.

Всегда

Т₁≥Т₂,

а= Т₁-Т₂, [39]

Когда нет шпунта

ζ_уст=а/Т₁, [40]

Когда нет уступа

ζ_вх= ζ_вых=0,44, [41]

Для горизонтальных элементов длиной l при

l≥0,5(s₁+s₂), [42]

ζ_гор=(l – 0,5(s₁+s₂))/ Т₂, [43]

где: s₁ и s₂ – размеры шпунтов, расположенных слева и справа от горизонтального элемента.

Располагать шпунты близко нецелесообразно, так как при

l≤0,5(s₁+s₂)

ζ_гор=0

Желательно, чтобы l≈ (s₁+s₂).

Имея значение h_i, можно построить эпюру фильтрационного давления W_ф по зависимости [34].

Фильтрационный расход может быть определен по формуле

q=(k _*Н)/Σζ (л/c), [44]

где: к – коэффициент фильтрации.

Максимальный градиент на входе фильтрационного потока в нижний бьеф

, [45]

где: , β=1,1.

При глубоком залегании водоупора , [46]