Расчет дренажа

В процессе расчетов горизонтальных дренажей следует выделить два этапа.

• 1. Гидрогеологические расчеты, с помощью которых определяют дебит дрен и положение депрессионных поверхностей подземных вод на защищаемой территории.
• 2. Гидравлические расчеты, определяющие необходимую пропускную способность выбранных параметров дрен при допустимых скоростях течения в них воды и соответствующем наполнении.

Гидравлические расчеты дренажа традиционно выполняют методом подбора. В настоящее время решение этой задачи облегчается применением специальных графиков, которые, как правило, содержатся в методических рекомендациях поставщиков современных дренажных труб.

Гидрогеологические расчеты выполняют на основе специальных схем для отображения основных гидрогеологических характеристик площадки строительства и условий работы дрен, запроектированных на этой площадке.

Выбор расчетных схем

При выборе расчетных схем учитывают:

• — систему дренажа и источники питания подземных вод;
• — тип дренажа (совершенный или несовершенный);
• — строение осушаемого массива (степень однородности пород по водопроницаемости) и фильтрационные свойства его слоев;
• — гидравлическое состояние водоносного пласта (напорные или безнапорные воды);
• — характеристику потока подземных вод (направление, мощность, уклоны);
• — границы области фильтрации (внешние и внутренние).

Внешние границы определяют область фильтрации в плане и разрезе.

При установлении граничных условий водоносного пласта определяют:

• — расстояние от дренируемого участка до области питания и разгрузки подземных вод;
• — положение водоупорных слоев в почве и кровле пласта.

Если область питания (и/или) дренирования водоносного пласта находится в непосредственной близости от дренируемого участка, в расчетах принимают расстояние до границ этой области. При удаленности области питания от участка ее границу заменяют радиусом депрессии дренажных устройств R, что вполне допустимо в практических расчетах [1]. Внешними границами также могут служить контуры водоупорных слоев. Положение последних в толще водоносного пласта определяют границы области фильтрации в разрезе. Так, водоупорный слой в подошве водопроницаемого слоя — граница, через которую не происходит водообмен с нижележащими пластами.

При определении границ области фильтрации наряду с традиционными источниками питания подземных вод учитывают возможность дополнительного инфильтрационного питания, например в результате утечек из водонесущих коммуникаций на застроенных территориях. Величину дополнительного питания выражают через интенсивность инфильтрации W и учитывают в фильтрационных расчетах [16].

В зависимости от расположения внешних границ, которые влияют на условия формирования фильтрационных потоков, выделяют неограниченные в плане пласты, полуограниченные и ограниченные. Неограниченные в плане пласты характеризуются таким положением внешних границ, при котором дополнительная инфильтрация не оказывает влияния на динамику уровней подземных вод. Если на динамику последних влияет одна из внешних границ, пласт считают полуограничен- ным, если обе границы — ограниченным в плане. В последних случаях выполняют специальные расчеты по прогнозу подтопления площадки строительства [16].

Внутренние границы разделяют зоны с различными фильтрационными свойствами в плане и разрезе.

Степень однородности грунтов и их характер существенно влияют на расчеты дренажных систем.

В зависимости от фильтрационных свойств выделяют однородные и неоднородные пласты. Первые характеризуются постоянными в плане и разрезе фильтрационными свойствами, вторые имеют слоистое строение, причем слои различаются по фильтрационным свойствам. При выполнении расчетов неоднородные пласты приводят к однородным с помощью коэффициента фильтрации, учитывающего коэффициенты фильтрации отдельных слоев и их мощность.

Согласно [16], для подтопленных участков наиболее характерно двухслойное строение водоносных пластов, нижний слой которых обладает большей проницаемостью, чем верхний. Однако на потенциально подтапливаемых участках может наблюдаться обратная картина — наличие верхнего слоя с большей водопроницаемостью.

Границы между отдельными слоями схематично представляют в виде горизонтальных плоскостей, проходящих через средние отметки контактирующих слоев. Наклонные плоскости на рассматриваемом участке заменяют горизонтальными, что допустимо при уклонах не больше 0,01.

Гидравлическое состояние водоносного пласта определяет работу дренажных систем в условиях напорных или безнапорных вод. В первом случае дренажи решают задачу снятия пьезометрического напора (полного или частичного) в водоносном пласте. Во втором случае с помощью дренажей осушают водоносный пласт.

Таким образом, в зависимости от особенностей рассмотренных факторов выбирают вариант из следующих расчетных схем:

• — однолинейная (одиночная) горизонтальная дрена (береговая, головная) с односторонним или двусторонним притоком грунтовых вод с вышележащей территории и/или со стороны водоема;
• — двухлинейный горизонтальный дренаж (сочетание береговой и головной дрен) с двухсторонним притоком грунтовых вод с вышележащей территории и со стороны водоема;
• — контурная горизонтальная система (кольцевой или прифунда- ментный дренажи) при питании подземных вод, поступающих преимущественно в пределах площади, лежащей вне дренируемого контура;
• — горизонтальные дрены, расположенные на площадке на условно равных расстояниях (систематический дренаж) и работающие обычно в условиях потока грунтовых (или сходных) вод при питании сверху и/ или снизу;
• — фильтрующая постель в основании защищаемого объекта (пластовый дренаж) при поступлении подземных вод сбоку и/или снизу.