2 Построение поперечных профилей земляного полотна

2.1 Расчет глубины водоотводных канав

Размеры поперечного сечения канавы устанавливают с расчетом пропуска максимального расчетного расхода воды. Наименьшую глубину канав определяют получаемой расчетной величиной с прибавлением 0,2 м для возвышения бровки канавы над расчетным уровнем воды. Глубина канавы и её ширина по дну должны быть не менее 0,6 м. Крутизна продольного уклона канавы i должен быть не менее 0,002. Откосы канавы в глинистых грунтах, суглинках, супесях и песках крупных и средней крупности делают крутизной 1:1,5.

Таблица 2.2 – Средние скорости течения воды м/с, в зависимости от средней глубины воды в канаве

Грунты канав. Тип укрепления для искусственных сооружений	Глубина воды в канаве
	h=0,4м	h=1,0м				h = 2,0м			h =3,0 м и более
Грунты канав
Песок мелкий	0,2-0,35		0,3-0,45		0,4-0,55		0,4-0,6
Гравий мелкий	0,65-0,8		0,75-0,85		0,8-1,00		0,9-1,1
Искусственные сооружения
Одерновка плашмя	0,9			1,2		1,3		1,4
Одерновка «в стенку»	1,5		1,8		2,0		2,2
Наброска из камня размерами 15-20 см	3,0-3,5		3,35-3,8		3,75-4,3		4,1 - 4,65
Наброска из камня размерами 20-30 см	3,5 – 3,85		3,8 – 4,35		4,3 – 4,7		4,65 – 4,9
Одиночное мощение на слое щебня не менее 10 см при размерах камня 15-25 см	2,5 – 3,5		3,0 -4,0		3,5-4,5		4,0 -5,0
Бетонные лотки с гладкой поверхностью	10,0 – 13,0		12,0-16,0		13,0-19,0		15,0 – 20,0
Бетонные откосные плиты	5,0 – 6,5		6,0 – 8,0		7,9 -10,0		7,5 – 12,0
Гладкие деревянные лотки при течении воды вдоль волокон	8,0		10,0		12,0		14,0

Фактический расход м³/с, в канаве определяется по формуле

Q= ω × v, (2.1)

где ω – площадь «живого сечения» ( занятого водой) канавы, м²

v – средняя скорость протекания воды, м/с

Q исходное в соответствии с моим вариантом равно 4,8 м³/с

Площадь живого сечения канавы определяется по формуле

ω = а × h + m×h², (2.2)

а=0,7м

m=1,5

h= 1,1 м

i=0.003

h – глубина воды в канаве, м;

m – коэффициент крутизны (заложения откоса);

где а – ширина дна канавы, м;

i – уклон дна канавы

тогда согласно формуле 2.1 можно определить площадь живого сечения

ω= 0,7×1,1+ 1,1² ×1,5 = 2,585 м²

Смоченный периметр канавы,м

р = а +2b= а + 2h (2.3)

Согласно формуле 2.3 можно вычислить смоченный периметр канавы

р = 0,7+ 2×1,1 × 1,8 =4,66 м

Гидравлический радиус, м, определяют по формуле

R= ω/ v (2.4)

Согласно формуле 2.4 можно вычислить гидравлический радиус

R= 2,585/4,66=0,55 м

Скорость течения воды в канаве, м/с

v= C , (2.5)

где С – коэффициент, зависящий от шероховатости поверхности дна канавы и гидравлического радиуса определяется таблице 2.1

Таблица 2.1 – Значение коэффициента С в зависимости от гидравлического радиуса

Род русла канавы	Гидравлический радиус
	R=0,05	R=0,1	R=0,20	R=0,30	R=0,40	R=0,50	R=1,00
Мощение булыжником, бутовая грубая клака, хорошо уплотненные стенки в грунте.	23,1	27,3	32,2	35,3	37,8	39,7	46,0

С помощью таблицы 2.1 определяем коэффициент С методом интерпретации для значения R= 0,55м коэффициент С принимает значение 42,85.

Тогда скорость течения воды в канаве согласно формуле 2.5 равна

v= 1,74 м/с²

Вычислив значение скорости течения воды в канаве и площадь живого сечения, определяем расчетный расход воды по формуле 2.1

Q=2,585×1,74=4,5 м³/с

Расхождение расчетного расхода воды Q с заданным не превышает 5%, что является допустимым.

По таблице 2.2 находим, что допускаемая скорость при глубине канавы 2м не превышает 0,45 м/с, что меньше расчетной скорости. Поэтому необходимо предусмотреть укрепление откосов. Канаву можно укрепить бетонными плитами или укрепить дно канавы щебнем,а откосы – одерновкой.