Гидравлический расчет дренажа

При проектировании подземных дренажей производят гидрогеологические и гидравлические расчеты. Гидрогеологические или фильтрационные расчеты выполняют по аналитическим зависимостям на основе расчетных схем работы дренажа. С этой целью реальные границы дренируемого водоносного пласта, снятого с геологического разреза, приводят к условным типовым.

Граничные условия дренируемого водоносного пласта определен расстоянием до области его питания и естественного дренирования, также положением водоупорных слоев.

В плане граничные условия водоносного пласта при значительной удаленности областей питания и естественного дренирования от проектируемого дренажа заменяют условной границей – радиусом депрессии дренажа. Его величину определяют опытным путем и только при полном отсутствии таких данных прибегают к расчетным формулам. В ряде случаев расстояние до удаленной области питания не определяют, а ограничиваются установлением расхода, притекающего к дренируемому участку из этой области. Областью питания могут служить не только водные объекты. В этом качестве могут выступать массивы обводненных пород с более высокой водопроницаемостью, чем осушаемая порода и гидравлически связанные с ней.

В разрезе граничные условия водоносного пласта предопределены положением водоупорных слоев. Обычно глубину водоупора принимают по средней отметке, через которую проводят горизонтальную линию. В типовых расчетных схемах все пересекающиеся криволинейные и условно параллельные границы реального контура показывают прямыми перпендикулярными и строго параллельными линиями.

При выборе расчетных схем учитывают ряд гидрогеологических факторов. К их числу следует отнести гидравлическое состояние водосодержащих пород, которое определяет работу дренажа в условиях напорных и безнапорных вод. В первом случае дренаж обеспечивает полное или частичное снятие пьезометрического напора в водонапорном пласте. Во втором случае дренаж работает еще и на непосредственное осушение водоносных пластов. В подавляющем большинстве случаев горизонтальные дренажи работают в безнапорных условиях. Характер и степень неоднородности грунтов также влияют на условия работы.

В фильтрационных расчетах горизонтальных дренажей водопроницаемую неоднородную толщу слоистых грунтов приводят к условиям однородной среды. Это делают через средневзвешенный коэффициент фильтрации при условии соотношения коэффициента фильтрации различных слоев менее 20. Коэффициент фильтрации определяют по эмпирическим формулам на основании лабораторного анализа фунтов или на месте строительства путем откачки. Для предварительных расчетов величина коэффициента фильтрации может быть принята по справочным данным.

Подземные дренажи в городском и промышленном строительстве, как правило, имеют длительные сроки действия, поэтому для расчета используют уравнение установившегося во времени движения подземных вод. Для дренажей, применяемых на оползневых склонах, используют уравнение неустановившегося во времени движения подземных вод. Здесь всегда возникает необходимость в определении времени осушения.

При выборе расчетных схем учитывают и положение дренажа (совершенного или несовершенного) относительно водоупора.

Таким образом, в каждом конкретном случае расчет дренажных систем ведут на основе предварительной расчетной схемы понижения уровня грунтовых вод, отражающей условия работы системы. Из-за многообразия этих условий фильтрационный расчет дренажа является довольно сложной задачей. Ниже даются расчетные схемы, которые типизируют часто встречающиеся при проектировании условия работы для относительно простых систем горизонтального дренажа.