4.Пример расчета горизонтального систематического дренажа несовершенного типа.
Дана площадка размерами 500x400 м. Назначение – жилое здание с подвалом. Грунты – пески среднезернистые.
Необходимо запроектировать горизонтальный систематический дренаж несовершенного типа. Геологическое строение участка и уровни грунтовых вод приведены в таблице 4.1
Таблица4.1
|
№ |
Глубина |
Глубина |
|
Толщина слоя грунта, м |
| |||
|
сква |
скважин |
появления воды |
Растите |
|
|
|
|
|
|
жин |
ы м |
от поверхности |
льный |
|
суглино |
песок |
|
глина |
|
ы |
|
земли, м |
слой |
|
к |
|
|
|
|
1-а |
7.12 |
0.65 |
0.15 |
|
0.20 |
6.52 |
|
0.25 |
|
1-г |
7.59 |
0.55 |
0.18 |
|
0.30 |
6.91 |
|
0.20 |
|
1-ж |
7.62 |
0.80 |
0.25 |
|
0.25 |
6.87 |
|
0.25 |
|
1-к |
7.92 |
1.35 |
0.15 |
|
0.40 |
7.10 |
|
0.30 |
|
3-а |
7.02 |
0.25 |
0.10 |
|
0.10 |
6.57 |
|
0.25 |
|
3-г |
8.07 |
1.45 |
1.10 |
|
0.30 |
7.43 |
|
0.24 |
|
3-ж |
8.32 |
1.34 |
0.05 |
|
0.65 |
7.30 |
|
0.32 |
|
3-к |
8.82 |
0.86 |
1.10 |
|
0.70 |
8.67 |
|
0.35 |
|
5-а |
8.53 |
1.17 |
0.12 |
|
0.30 |
7.93 |
|
0.18 |
|
5-г |
9.42 |
0.81 |
0.28 |
|
0.10 |
8.80 |
|
0.15 |
|
5-ж |
9.21 |
1.01 |
0.14 |
|
0.15 |
8.79 |
|
0.13 |
|
5-к |
9.25 |
0.66 |
0.12 |
|
0.10 |
8.81 |
|
0.22 |
|
7-а |
8.40 |
0.30 |
0.13 |
|
0.05 |
8.09 |
|
0.13 |
|
7-г |
8.35 |
0.62 |
0.12 |
|
0.40 |
7.71 |
|
0.12 |
|
7-ж |
8.35 |
0.63 |
0.15 |
|
0.15 |
7.91 |
|
0.14 |
|
7-к |
9.04 |
1.24 |
0.10 |
|
0.20 |
5.58 |
|
0.16 |
|
9-а |
8.22 |
0.55 |
0.15 |
|
0.25 |
7.64 |
|
0.18 |
|
9-г |
8.23 |
045 |
0.12 |
|
0.23 |
7.53 |
|
0.35 |
|
9-ж |
7.80 |
0.35 |
0.22 |
|
0.10 |
7.33 |
|
0.15 |
|
9-к |
8.70 |
0.60 |
0.25 |
|
0.30 |
7.06 |
|
0.10 |
26
Для проектирования систематического дренажа несовершенного типа строим план участка дренирования, выполненный на основе сети квадратов со сторонами 50×50 м.
Вершины квадратов – устья скважин занивелированы .
По отметкам верха пласта глины строим изогипсы поверхности водоупора рис 4.1.
|
(а) |
(б) |
(в) |
(г) |
(д) |
(е) |
(ж) |
(з) |
(и) |
(к) |
|
|
|
(л) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
|
|
158.80 |
|
|
158.60 |
|
|
158.30 |
|
|
159.25 |
|
|
|
151.43 |
|
|
151.21 |
|
|
150.93 |
153.00 |
|
151.60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
158.05 |
|
|
158.86 |
|
|
158.60 |
|
|
158.64 |
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
151.28 |
|
|
151.03 |
|
|
150.60 |
|
|
151.17 |
|
|
|
153.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4) |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
153.00 |
|
|
|
|
159.22 |
|
|
159.80 |
|
|
159.18 |
|
|
158.87 |
(5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150.87 |
|
|
150.53 |
|
|
150.10 |
|
|
149.84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(6) |
|
|
159.68 |
|
|
159.32 |
|
|
158.63 |
|
|
159.14 |
(7) |
|
|
151.41 |
|
|
151.09 |
|
|
150.42 |
|
|
150.26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9) |
|
|
159.67 |
|
|
159.21 |
|
|
158.47 |
|
|
159.11 |
| |
|
151.63 |
|
|
151.33 |
|
|
150.82 |
|
|
150.51 |
| |
Рис. 4.1 План площадки в изогибсах.
По формуле ( 1.1) определим понижение уровня грунтовых вод:
27
S = hнорм - hводы + 0.5 ,
Где hнорм – нормативная минимальная глубина залегания уровня грунтовых вод. Для нашего примера(жилой микрорайон , здание с подвалом принимаем по таблице 1.1 hнорм = 2 м);
hводы – минимальная глубина появления воды от поверхности
земли, определяемая по таблице исходных данных.
S=2-0.25+0.5=2.25(м),
Среднюю мощность водоносного горизонта H , определяемая по формулам 1.2 и 1.3 в соответствии с таблицей 4.1 ( для данного примера получаем H = 7.03 м).
Рис. 4.2. Расчетная схема несовершенного горизонтального систематического дренажа.
Принимаем расстояние между дренами и водоупором Т=3м(рис4.1)
Далее по формуле (2.3) определяем величину h1(рис4.1):
28
h1=H-T-S=7.03-3-2.25=1.78 (м )
Приток грунтовых вод к дрене рассчитывают с учетом притока из зоны, расположенной выше глубины заложения дренажа, и зоны, расположенной ниже заложения дренажа (рис.4.1), тоесть:
q=q1+q2
приток на 1 м. дрены составит:
|
q = K |
h2 |
+ 2K |
h |
ﾴT ﾴ m |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
, |
|
|
|
2R |
|
R ﾴ n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где K -коэффициент фильтрации, м/сутки ,определяется по таблицe 1.2 , в
соответствии с заданными грунтами (для среднезернистого песка k=10 м/сутки
R- радиус влияния дренажа, определяемый по формуле(2.2)
R = tgha1 = 10..7802 = 89
где tgα-тангенс угла наклона депрессионной кривой (табл.1.2)
Так как линии токов длиннее величины R, то для получения среднего значения длин токов применяется коэффициент n=f(R/T) табл.2.1
n=f(89/3)=f(30)
Принимаем по таблице 2.1 n=1.15
В связи с тем, что линии токов охватывают не всю площадь грунта под дренами, вводим поправочный коэффициент m=0.75.
приток на 1 м. дрены составит:
|
q = 10ﾴ |
1.782 |
+ 2ﾴ10ﾴ |
1.78 |
ﾴ 3 |
ﾴ 0.75 |
= 0.958 |
(м3/сутки) |
| |
|
|
2 |
ﾴ89 |
|
89ﾴ1.15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
Определяем по формуле (2.4) коэффициент инфильтрации ρ , принимаемый по максимальному значению.
|
r =10ﾴ0.022 ﾴ(1+ 2ﾴ |
0.75 |
|
ﾴ3) |
= 0.0127 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.15ﾴ1.78 |
|
|
| ||
Расстояние между дренами несовершенного типа (формула 2.3) будет равно:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L = 2 K ﾴ |
h2 |
+ 2ﾴ |
K ﾴ m |
ﾴT ﾴ h = 2 |
10ﾴ1.782 |
+ 2 |
10ﾴ0.75 |
ﾴ3 |
ﾴ1.78 = 179(м) |
| ||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
д |
r |
|
r ﾴ n |
1 |
|
0.0127 |
|
0.0127 |
ﾴ1.15 |
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При длине дрены, определенной по плану, расход |
в дрене |
по формуле |
| |||||||||||
(2.5) составит:
Q=q×Lд= 0.958×400=384 (м3/сутки)
|
|
|
1 |
2 |
|
Дрена 2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
| |||
|
|
|
Коллектор |
Коллектор 2-го |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
1-го сечения |
сечения |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71 |
179 |
179 |
71 |
500
Рис.4.3 Схема дрен на плане.
30
Расходы в магистральных коллекторах составят:
|
в I сечении : |
Q1=Q×n=384× 2 =768 |
(м3/сутки) |
|
во II сечении : |
Q2=Q×m= 384× 3=1152 |
(м3/сутки) |
где n- количество дрен, примыкающих к коллектору I сечения;
m- количество дрен, примыкающих к коллектору II сечения.
Дальнейший расчет систематического дренажа ведем проверочным методом т.е. предварительно задаемся минимальными диаметрами труб и значениями уклона дренажа, а затем расчетом проверяем приемлимость принятых предложений.
Для первого приближения принимаем значение диаметров труб и уклонов:
для дрен-осушителей коллектора I cечения коллектора II cечения
|
d=150 мм, |
i=0.003; |
|
d=200 мм, |
i=0.003; |
|
d=300 мм, |
i=0.002. |
Коэффициент шероховатости для керамических или асбоцементных труб принимаем равным γ = 0,014 .
Определяем расчетную скорость воды при полном заполнении труб по формуле Шези:
В дренах-осушителях :
|
Vд = |
68.43 |
ﾴ |
|
|
|
|
= 0.728м / секунду |
|
| ||||
|
|
|
|
0.15ﾴ 0.003 |
|
при |
| |||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С = |
|
70 |
|
|
|
= 68.43 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
1+ 2ﾴ |
|
0.14 |
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
| |||||
31
В коллекторе I cечения :
|
Vд = |
|
68.63 |
ﾴ |
|
|
= 0.841м / секунду |
|
С = |
|
|
70 |
|
|
|
|
|
= 68.63 |
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
0.2 ﾴ 0.003 |
|
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.14 |
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ |
2ﾴ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
В коллекторе II cечения : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||
|
V 2 = |
|
68.89 |
ﾴ |
|
= 0.844м / секунду |
|
С = |
|
70 |
|
|
|
|
|
= 68.89 |
| ||||||||||||||||
|
|
|
|
|
0.3ﾴ 0.002 |
|
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.14 |
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ 2ﾴ |
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
| |||||||||
|
Найденные скорости не выходят за пределы допустимых (0,15÷1,2) м/сек. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||
|
По формуле (2.12) определяем пропускную способность труб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||
|
|
|
|
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q =33696×C×d 2 |
I |
|
, м3/ сутки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
для трубы дрены с d=150мм, уклоном i=0.003 и с=68,43
.
Qnд
=
33696ﾴ68.43ﾴ
0.155
ﾴ
0.003=1100м3
/сутки
Таким же образом определяем пропускную способность труб коллектора
Qn1=
33696ﾴ68.63ﾴ
0.25
ﾴ
0.003=
2266м3
/сутки
Qn2
=
33696ﾴ68.89ﾴ
0.35
ﾴ
0.002
=
5119м3
/сутки
|
где |
86400- коэффициент |
перевода с м3/сек |
в м3/сутки |
|
(прим.86400*0,39=33696) |
|
| |
|
|
Из соотношения Q/Qn по графику, изображенному на рис.(1.4) | ||
|
|
для дрен-осушителей : |
Q/Qn=384/1100=0.35 ; |
η=0.9; |
32
|
коллектора I cечения : |
Q/Qn=768/2266=0.34 ; |
η=0.85; |
|
коллектора II cечения : |
Q/Qn=1152/5119=0.23. |
η=0.65. |
Зная коэффициент изменения скорости η, находим скорости при неполном заполнении труб В дренах:
V1д=0,728×0.9=0,655 м/секунду;
В коллекторе I cечения : V1=0,841×0,85=0,715 м/секунду;
В коллекторе II cечения : V2=0,844×0,65=0,549м/секунду.
Скорости, полученные при полном заполнении труб также не выходят за пределы допустимых(0,15÷1,2) м/сек Находим максимальную глубину заполнения дрен водой умножением
принятых величин диаметров дрен на соотношение расходов h=d×(Q/Qn),
hд=150×0,35=52.5 мм;
h1=200×0,34=68 мм; h2=300×0,23=69 мм.
Сравнив результаты расчета с принятыми предварительно параметрами делаем вывод о правильности их выбора.
33
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень. ДБН 360-92. Мінінвестбуд України, 1992.
Клиорина Г.И., Осин В.А., Шумилов М.С. Инженерная подготовка городских территорий: Учеб. для студ. вузов по спец. «Городское строительство» / Под ред. В.А. Осина. - М.: Высш. шк., 1984.- 271с.
Справочник по проектированию инженерной подготовки застраиваемых территорий / Под ред. В.С. Нищука. - Киев: Будівельник, 1983. – 192с.
Бакутис В.Э. Инженерная подготовка городских территорий. – М.:
Высш. шк., 1970. – 376 с.
Курсовое проектирование по градостроительству / Под общ. ред. Г. Ф. Богацкого. – К.: Будівельник, 1968.
Инженерная подготовка застраиваемых территорий / Под ред. Моисеева В. Н. . – К.: Будівельник, 1974. – 272 с.
Евтушенко М. Г., Гуревич Л. В. Инженерная подготовка территорий населенных мест. – М.: Стройиздат, 1970. – 208 с.
34