> 1.25  Укрепление – одерновка в стену 

    3.4.2. Для верхнего участка:

          Задаёмся шириной дна и высотой  канавы:

    b=0,6 м , h=0,65 м., I=0.0025

    Определяем  площадь живого сечения русла  канавы:

     

      Определяем смоченный периметр  канавы:

                                                  (41)

     . 

    Определяем  гидравлический радиус R:

    

    Принимаем: C=45

         Определяем скорость течения  воды в канаве:

     ,

    Q_рас= 1,59·1.235 = 1.96 м³.

    3.4.2.7. Сравниваем заданный расход с  расчётным:

    (1.96-2)/2=2.1< 5℅ Следовательно, мы должны  принять данные размеры канавы.

3.5 Укрепление дна и откосов канав

 

      В случаях, когда скорость течения  воды в канаве превышает допустимую (J_доп= ), необходимо укрепить дно откоса канавы. В данном курсовом проекте принимаем укрепление дна канавы слоем втрамбованного щебня и обсев откосов многолетними травами (одерновка в стену).

4. Проектирование и  расчет дренажа

4.1. Общие положения

 

    При наличии в зоне основной площадки грунтовых вод возникает вопрос о повышении стабильности земляного  полотна, в данном курсовом проекте  это решается с помощью применения дренажных устройств. При проектировании дренажа решают вопросы:

1. оценка технической  эффективности устройств дренажа;
2. выбор типа дренажа и его места расположение в плане и профиле;
3. определение глубины заложения дренажа;
4. подсчет расходов воды в дренаже;
5. гидравлический расчет дренажа;
6. определение числа смотровых колодцев;
7. разработка конструкций элементов дренажа.

 

4.2. Выбор типа дренажа

 

    В выемках значительного протяжения для перехвата или понижения  уровня грунтовых вод под основной площадкой обычно применяют горизонтальные дренажи траншейного типа. При длине дренажа более 50м  по дну укладывают трубы, при глубине дренажа более 1,0÷1,65м его делают закрытым.

4.3. Проектирование трассы  и продольного  профиля дренажа

 

    Трасса  дренажа проектируется по конкретным данным геологического и гидрологического обследований.

    При проектировании продольного профиля  учитывают:

    1 – продольный профиль дна дренажа  должен быть равен уклону дна  кювета в выемке;

    2 – оптимальным продольным уклоном  считается уклон 5-7‰;

    3 – дренажи большого протяжения  проектируются с однообразным  продольным уклоном или с постепенным его возрастанием в низовой части;

    4 – концы входящие и выходящие  труб в смотровом колодце размещаются  в разных уровнях с перепадом  не менее 10 см

    Тип дренажа по  расположению его  дна относительно водоупора может  быть совершенным и несовершенным.

    Продольный  профиль дренажа проектируют  в зависимости от местных условий.

4.4. Глубина заложения  дренажа

 

    Она определяется типом дренажа и  необходимой величиной снижения уровня грунтовых вод. Расчетную вертикаль, т.е. сечения, где необходимо обеспечить требуемое понижения уровня грунтовых вод, назначают:  

• при одностороннем дренаже – сечение, проходящее на расстояние 0,25÷0,50м от дальнего конца шпалы по отношению к дренажу;
• при двухстороннем дренаже – это ось земляного полотна.

    Глубина заложения дренажа определяется из условия его нормального функционирования в зимний период времени до наибольшей расчётной глубины промерзания грунта z₁₀ за 10 лет наблюдения за данным участком железной дороги.

                                          (50)

     м.

    Принимаем односторонний дренаж совершенного типа,т.к. до водоупора 3м.

4.5 Определение расхода  воды в дренаж

 

    В курсовом проекте для осушения основной площадки применяется подкюветный, несовершенный, двухсторонний дренаж.

    Ширину  траншеи 2d назначают в зависимости от глубины h:

                                      При                      h≤2,5м           2d=0,8 м

                                      При               2,5 ≤h≤6,0м           2d=1,0 м

    При этом ширина траншеи должна быть не менее 2d. Принимаем 2d=1,0  м.

    Расход  воды в дренаж определяется по формуле:

    q=ω·J,                                                           (52)

    где ω – площадь живого сечения грунтового потока;

    J – скорость фильтрации воды, определяется по формуле:

    J=k·J,                                                           (53)

    где k – коэффициент фильтрации;

    J – гидравлический градиент.

    В зависимости от места расположения осушаемой зоны грунта по отношению к траншее скорости втекания и вытекания воды в трубу изменяются.

    При несовершенном дренаже возможны 6 зон втекания: А, Б, В, Г, Д и Е.

    Определим расход воды с полевой стороны  из зон А+Б:

     ,                                           (54)

      где  k- коэффициент фильтрации  осушаемого грунта;

             Н- бытовая толщина бытового  потока.

       м³/с

        Определяем полный удельный расход  воды в дренаже: 

Для одностороннего дренажа совершенного типа

    q_ПН = м²/с

4.7. Гидравлический расчет  дренажа

 

      Гидравлический расчет дренажа  включает в себя решение двух  задач: подбор дрены (диаметра трубы),  расчет водоприемных отверстий в трубах и крупности дренирующего заполнителя.

4.7.1. Подбор дрены

 

    Необходимо  выбрать материал дренажных труб, назначая их размеры, и провести поверочный расчет пропускной способности этих труб.

    а) определяют расчетный расход воды на протяжении всего дренажного участка:

    Q_Р = q_ПН ·ℓ·m_Т,                                                    (62) 

    где q_ПН -полный расход воды, притекающий на 1пог.м. длины дренажа;

            ℓ -длина водосборной части  дренажа; ℓ =ℓ_ВЫЕМКИ= 350 м;

            m_Т – коэффициент загрязнения трубы (1,5)

    Q_Р = 15,6*10^-10*350 ·1,5 = 81,9*10^-8 м³/с

    в)   назначают диаметр трубы d, при этом, из условий удобства эксплуатации (осмотр, прочистка, труб и т.п.) диаметр трубы назначают не менее 150 мм; выбирают материал трубы; принимаем в качестве дрены керамическую трубу, внутренним диаметром 150 мм.

    г)   выполняют поверочный расчет пропускной способности труб по формулам:

    Q_ПР =ω _Т·J            J=C·    C= _,                                      (63) 

      где  ω _Т - площадь сечения трубы, в м² (πR²), 

             R _Т - гидравлический радиус трубы, в м.

      Гидравлический радиус трубы  круглого сечения: R_Т= м

    n- коэффициент шероховатости трубы (для гончарных, бетонных, асбестоцементных труб n=0,012);  у=0,164; ω _Т = 0,0177 м² 

    i _Т - предельный уклон трубы на концевом участке.

            C= _,

                J =48,636·    Q_ПР = 0,0177*0,386 = 0,00683 м³/с

    д)     сравнивают Q_ПР и Q _Д-Р

            Q_ПР  = 9,19*10^-3 > Q_Р = 6,83*10^-5

         Вывод: диаметр трубы достаточен для пропуска  воды Q_Р .

     

    4.7.2 Расчет водоприёмных  отверстий в трубах  и крупности дренирующего  заполнителя

 

           Для обеспечения приёма воды  в дренажную трубу и недопускание  поступления в неё частиц дренирующего заполнителя назначают соответствующие размеры отверстий в стенках трубопровода.

      Размеры и число отверстий в трубах определяют из двух условий:

    а)  для предупреждения выноса мелких частиц дренажного заполнителя в трубу  через водопропускные отверстия  необходимо назначить такую общую площадь отверстий (на 1 пог.м.), при которой:

    J_ВТ < J_ДОП,

    где J_ВТ – скорость втекания воды в отверстие трубы;

           J_ДОП – допустимая скорость втекания, при превышении которой может начаться перенос мелких частиц дренирующей обсыпки в отверстия трубы;

    б)  размеры отверстий в трубах и  частицы заполнителя должны находится  в таком соотношении, чтобы было обеспечено устойчивое сводообразование из наиболее крупных зёрен заполнителя.

             Порядок расчета: 

    1. Назначают отверстия в трубах  не менее 1 см, принимаем отверстия диаметром 10 мм.

    2. Назначают количество отверстий,  порядок их размещения на 1 пог.м.  трубы и подсчитывают площадь  одного отверстия F.

    F=p· = 3,14· = 0,0314 м²                            (64)

      М=18 шт. 

    4. Для имеющегося материала дренажного  заполнителя подсчитывают допустимую скорость втекания

    J_ДОП=                                                     (65)

      где А=(0,307÷0,370),

    к – коэффициент фильтрации дрены (обсыпки), для щебня средней фракции к=0,66 м³/с

       J_ДОП  = 0,0307 = 26,7*10^-3 м³/с

    5.Приняв  типовую трубу с количеством  отверстий М на 1 пог.м. определяют скорость втекания воды в отверстия:

    J_ВТ= ,                                                      (66)

    где q_ПН - полный расход воды на 1пог.м. дренажа;