Основы расчета дренажных систем

Дренажные системы - комплекс инженерных сооружений, пред­назначенных для отвода грунтовых вод при угрозе подтопления тер­ритории.

Показателем эффективности осушения является обеспечение в пределах всей защищаемой территории определенной глубины до УГВ, называемой нормой осушения. Она представляет собой задан­ную глубину залегания грунтовых вод, которая обеспечивает нормаль­ные условия хозяйственного освоения территории и которую требует­ся достигнуть в результате проведения дренажных мероприятий.

В отличие от расчетов водозаборов, где инженерный запас обеспе­чивается исключением из расчётной схемы второстепенных факто­ров, обеспечивающих водоприток к скважинам, при расчетах дренаж­ных систем запас в расчетах создается, напротив, за счет принятия в расчетных схемах всех факторов водопритока.

При расчетах вертикальных дренажей в расчетных схемах ради­альной фильтрации широко применяются методы обобщенных си­стем скважин и «большого колодца». Например, при расчетах контур­ного дренажа, потребность в котором часто возникает при проведении горных работ и проходке строительных котлованов, гидродинамические расчеты аналогичны расчетам водозаборов, за исключением са­мой постановки задачи: при расчетах водозаборов задается Q_в=const, понижение является искомой величиной, при расчетах вертикального дренажа задается норма осушения и требуемое для ее достижения по­нижение уровня, а расходы системы Q_др и каждой скважины являются искомыми величинами.

Расчетная схема плоскопараллельной фильтрации используется, как правило, при расчетах защитного дренажа, который применяется для устранения угрозы подтопления территории от подъема уровня либо со стороны реки (∆Н) (береговой дренаж), либо со стороны во­дораздела при дополнительной инфильтрации ∆W (головной дренаж).

Контур дренажной системы в этом случае является линейным. Здесь также широко используется метод обобщенных систем, соответствен­но, линейного типа.

Расчеты выполняются для заданного размещения дренажа отно­сительно защищаемой территории. Результатом этих расчетов являет­ся определение линейного дренажа модуля

где /_др - протяженность дренажной системы.

Поскольку максимальный подъем уровня при подтоплении про­исходит при стационарной фильтрации (t→∞), расчеты дренажных систем выполняются по формулам Дюпюи, преобразованным отно­сительно прогнозного положения уровня h_др на контуре совершенного дренажа.

для плоскопараллельной фильтрации:

для радиальной фильтрации:

R_k - радиус контура питания; /_др , г_др соответственно, протяженность линейного дренажного ряда и ра­диус водопонизительной дрены, остальные обозначения показаны на рис. приведенных ниже.

Вертикальный дренаж представляет собой систему взаимодей­ствующих скважин, объединенных сбросным коллектором с прину­дительной откачкой воды из скважин. Он применяется при залегании с поверхности слоя глин или тяжелых суглинков, подстилаемых хоро­шо проницаемыми породами.

При высокой проницаемости пород, залегающих с поверхности земли, более эффективным оказывается горизонтальный дренаж.

Горизонтальный дренаж выполняется в виде открытой траншеи глубиной до 3,5 м при небольших глубинах заложения. При глубине заложения более 3-4 м используют перфорированные трубы, уложен­ные в траншею и засыпанные сверху проницаемым грунтом.

Расчетная схема защитного дренажа

1 - защищаемая территория; 2 - береговой горизонтальный дренаж; 3 - головной вертикальный дренаж; УГВ-1 - естественный уровень подземных вод; УГВ-2 - то-же, под влиянием дренажа; ∆H⁰- повышение уровня в реке; ∆W - дополнительная информация на орошаемой полосе шириной 2В

Расчетная схема обобщенной системы контурного водопонизительного дренажа при проходе строительного котлована