Гидравлический расчет горизонтального дренажа

 

При проведении гидравлических расчетов горизонтальных дренажей диаметр дренажных определяют исходя из условия неполного их заполнения, т. е. безнапорного движения (рисунок 14). Заполнение труб следует принимать около (0,7÷0,9)· d

Гидравлический расчет выполняют методом последовательно приближения в следующей последовательности.

1. Назначаем предварительный диаметр d и уклон дрен I;

2. Находим расход при не полном заполнении дрены Q_нп, соответствующий расчетному притоку грунтовых вод к дрене.

3. Определяем расход воды при полном заполнении дрены Q_п (м3/с) по формуле Шези

,

(6.20)

здесь п_ш – коэффициент шероховатости стенок труб, для асбестоцементных труб принимается п_ш =0,013, для гладких пластиковых п_ш =0,009, а для гофрированных пластиковых п_ш =0,025.

4. Вычисляем скорость воды в дрене при полном заполнении V_п (м/с) по формуле

.

(6.21)

5. Далее находим коэффициент неполноты расхода

.

(6.22)

6. По значению коэффициента неполноты расхода А, по таблице 3 находим значение коэффициента скорости В и отношения h / d (h – глубина воды в дрене).

 

Таблица 3 – Значения коэффициентов неполноты расхода А, скорости В и отношения h / d

h/d	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	1,0
A	0,025	0,1	0,2	0,35	0,5	0,65	0,83	1,0	1,07	1,1	1,0
B	0,35	0,55	0,75	0,95	1,05	1,1	1,15	1,16	1,15	1,1	1,0

 

7. Зная значение коэффициента скорости В находят скорость воды в дрене при неполном заполнении

.

(6.23)

8. При заданном диаметре дрены d по значению отношения h / d определяют глубину воды в дрене h.

9. После определения глубины и скорости воды в дрене выполняем проверки предварительно назначенных диаметра и уклона дрены.

а. По скорости воды в дрене

Скорость должна удовлетворять условиям 0,3 м/сек < < 1 м/сек, т. е. должна быть больше незаиляющей скорости в трубе и меньше скорости размыва грунта в стыках труб.

б. На высоту выклинивания кривой депрессии в дрену

При входе потока грунтовых вод в дрену за счет поворота струй и гидравлических потерь образуется перепад между концом кривой депрессии и уровнем воды в дрене - высота выклинивания a (рисунок 14). Условие проверки . Высоту выклинивания можно найти по формуле

.

(6.24)

В формуле (6.24) для расчета совершенного дренажа принимается величина , а для несовершенного .

Рисунок 14 – Схема заполнения дрены водой

1 – дрена; 2 – кривая депрессии

в. По водозахватной способности дрены

Водозахватная способность дрены q_зах - это количество воды, которое она может профильтровать из грунта через 1 пог. м дрены без разрушения структуры грунта вокруг нее.

Для нормальной работы дренажа его водозахватная способность должна быть больше расчетного расхода воды в дрене, т.е. q_зах > q_р (q_р – расчетный приток грунтовых вод к дрене).

При одностороннем движении грунтового потока к дрене величину q_зах (м²/сут) определяют по формуле

,

(6.25)

здесь b - ширина дренажной обсыпки в основании, м (для дрен, лежащих на водоупоре b =0); - допустимая скорость фильтрации воды при выходе ее из грунта в обсыпку (м/сут), которую определяют по эмпирическим зависимостям, например, по формуле Зихарта

.

(6.26)