методичка

КАФЕДРА ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И ХОЗЯЙСТВА

Дисциплина «ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ

ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсового проекта

на тему «Инженерная защита городских территорий от подтопления и затопления»

Ю.И. Гайко

Для студентов 4 курса специальности 7.092103 «Городское строительство и хозяйство»

дневной и заочной форм обучения

Объем издания – 34 с.

Алчевск

ДонГТУ

2006

УДК 711.001.2(07)

Методические указания к выполнению курсового проекта на тему «Инженерная защита городских территорий от подтопления и затопления» для студентов специальности 7.092103 "Городское сроительство и хозяйство" / сост. Ю.И. Гайко.- Алчевск, ДонГТУ, 2006.- 28 с.

Изложена последовательность выполнения курсового проекта по защите городских территорий от затопления и подтопления. Приведена методика расчета и проектирования дренажных систем, а также дамб обвалования.

Призваны помочь студентам овладеть навыками проектирования комплекса инженерных мероприятий по защите городских территорий от затопления и подтопления.

2

1. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ДРЕНАЖА СОВЕРШЕННОГО ТИПА

Уровень подземных вод на застраиваемой территории должен обеспечивать как возможность производства работ в период строительства, так и нормальные условия эксплуатации застроенных территорий.

Для понижения уровня грунтовых вод на строительной площадке недостаточно одно – или двухлинейного дренажа. В таких случаях применяют систематический дренаж.

Его применяют обычно при питании водоносного горизонта «сверху» за счет инфильтрации атмосферных осадков и хозяйственных вод или «снизу» за счет напорных вод водоносного горизонта. Дренаж состоит из коллектора, отводящего воду за пределы территории осушения и дрен, собирающих воду из грунта (рис. 1.1). Вода из дренажа удаляется в зависимости от условий рельефа и глубины заложения дренажа. Очень часто имеется возможность сброса дренажных вод в ливневую или фекальную канализацию.

Горизонтальный систематический дренаж совершенного типа закладывается на водоупоре глубиной не более 5-6м. Если водоупор расположен на большей глубине, дренаж закладывается в водоносном слое (несовершенный горизонтальный дренаж.).

При большой мощности водоносного горизонта и необходимости глубокого водопонижения применяют вертикальный дренаж.

Исходным для проектирования систематического дренажа является топографический план участка дренирования, выполненный в масштабе 1:1000 – 1:2000, создаваемый обычно на основе сети квадратов со сторонами

50 х 50 или 100 х 100 м.

Коэффициент фильтрации (k) принимается после определения его в лаборатории или по указанию руководителя проекта.

3

Вершины квадратов разбитой на местности сетки нивелируются. При наличии крупномасштабных топографических планов участка дренирования, сеть квадратов может быть разбита на плане. Отметки вершин квадратов в таком случае определяются интерполированием. Для получения данных геологического и гидрогеологического строения в вершинах квадратов пробуривают разведочные скважины с отбором образцов и замерами глубин появления воды.

Рис 1.1 Схема осушительной сети совершенного систематического дренажа: 1-10 – дрены-осушители, 11– коллектор, 12 – ливнесток, 13 – уровень грунтовых вод до осушения, 14 – уровень грунтовых вод при работе дренажа, 15 – водоупор, hн.о.– глубина понижения уровня грунтовых вод, h1 – высота непониженного слоя воды над водоупором

По данным топографической съемки и материалов бурения строят изображение поверхности водоупора, для чего:

вычисляют отметки вершин квадратов на поверхности земли;

4

определяют по глубинам скважин, пробуренным в вершинах квадратов, отметки поверхности водоупора с учетом погружения бура в пласт глины;

по отметкам верха пласта глины строят изогипсы поверхности водоупора.

При расчете систематического дренажа горизонтального типа необходимо определить расстояние между дренами, положение уровня грунтовых вод после осушения, приток грунтовых вод к дрене и к коллектору, диаметры и уклоны труб дрен и коллектора.

1. Определяем расчетное понижение уровня грунтовых вод.

Расчетное понижение уровня грунтовых вод S = hн.о (рис.1.1) определяется в зависимости от глубины заложения фундаментов зданий, наличия подвалов, а также от нормативных минимальных глубин залегания уровня грунтовых вод по формуле (1.1)

Рис.1.2. Схема определения глубины понижения уровня грунтовых вод

5

S=hдоп. – hводы + 0,5,

(1.1)

где: hдоп. – допускаемая минимальная глубина залегания грунтовых вод, м, (принимается по таблице 1.1, в соответствии с заданными условиями эксплуатации застраиваемой территории);

hвод. – минимальная глубина появления воды от поверхности земли, м (принимаем по исходным данным инженерных изысканий);

Таблица.1.1 Допускаемая минимальная глубина залегания уровня грунтовых вод

Функциональное назначение	hдоп., м
территории застройки
Овощехранилища	4,5
Парки	1,5
Здания с подвалом	2-2,5
Здания без подвалов	0,8-1

2. Определяем среднюю мощность водоносного горизонта

Для дальнейших расчетов требуется определить среднюю мощность водоносного горизонта H по формуле:

	H =	åHi	,	(1.2)
		n

где: n-количество скважин;

Hiпервоначальная высота уровня подземных вод над водоупором в

i–ой скважине, определяемая как :
Hi = Hск. – hводы – hгл. ,	(1.3)
где: Hск.- глубина скважины;
6

hводы- глубина появления воды от поверхности земли в i–ой скважине,

м;

hгл.- толщина глинистого слоя грунта, м.

3. Определяем расстояние между дренами-осушителями

Расстояние между дренами-осушителями:

	L = 2(H − S)		K
			ρ ,			(1.4)

где:H – средняя мощность водоносного горизонта, м; S -требуемое понижение уровня грунтовых вод, м;

K -коэффициент фильтрации, м/сутки (определяется по таблице 1.2, в соответствии с заданными грунтами );

ρ -интенсивность выпадения атмосферных осадков, м/сутки (слой инфильтрации) в данной местности (принимаем по таблице 1.2).

Таблица 1.2 Значение параметров k и ρ

Грунты	tgα	K, м/сутки	ρ, м/сутки
Крупные пески	0,005	60	0,02
Среднезернистые пески	0,02	10	0,01
Мелкозернистые пески	0,02	5	0,005
Супеси		0,8	0,001

7

4.Определяем удельный расход (приток) воды в дрены

В данном расчете предполагается, что с обеих сторон на 1 м длины дрены-осушителя поступает вода из прилегающей к ней территории шириной

полосы L2 ×2 = L.

Удельный расход (приток) воды на 1 м длины дрены находим по формуле:

q = ρ × L, м3/сутки

(1.5)

где L-расстояние между дренами-осушителями, м.

При длине дрены Lд, определенной по плану, расход в дрене составит:

Q = q × Lд, м3/сутки

(1.6)

Расходы в магистральных коллекторах составят:

в I сечении:	Q1 = Q × n,	(1.7)
во II сечении:	Q2 = Q × m,	(1.8)

где: n- количество дрен, примыкающих к коллектору I сечения; m- количество дрен, примыкающих к коллектору II сечения.

Выбор участков I и II cечения для коллектора и размещение дреносушителей в плане производится после построения поверхности водоупора в изолиниях и определения трассы коллектора.

Дальнейший расчет систематического дренажа ведем поверочным методом, при котором предварительно задаемся минимальными диаметрами труб и значениями уклонов дренажа, а затем расчетом проверяем приемлемость принятых предположений.

8

Для расчета первого приближения принимаются минимальные значения диаметров труб и уклонов:

для дрен-осушителей коллектора I cечения коллектора II cечения

d = 100мм, I = 0,005; d = 200 мм, i = 0,003; d = 300 мм, i = 0,002.

5.Определяем пропускную способность труб и скорость течения воды в трубах

Расчетная скорость воды при полном заполнении труб определяется по формуле Шези :

V =	C	×
			d ×i
	2
		,			(1.9)

где d – диаметр труб, м; i – уклон дренажа, м.

Величина С определяется по формуле Базина–Горбачева при полном заполнении труб:

С =		70
	1+		2γ			,		(1.10)
				d

где γ – коэффициент шероховатости; d -диаметр труб, мм.

Коэффициент шероховатости для керамических или асбестоцементных труб принимается равный γ=0,014.

Пропускная способность дренажной трубы:

9

Qn=33696×C× d 5 ×i , м3/ сутки

(1.11)

Таким же образом определяется пропускная способность труб коллектора.

Далее определяем отношение расчетных расходов труб (при неполном заполнении) к пропускной способности труб при полном заполнении Q/Qn.

Переход от скорости при полном заполнении труб к скорости при

неполном их заполнении определяется формулой:
V1 = V × η ,	(1.12)

где V1 - скорость при неполном наполнении, м/сек;

η - переходной коэффициент, определенный по графику из соотношения Q/Qn (рис1.3).

Найденные скорости не должны выходить за пределы допустимых значений (0,15÷1,2) м/сек.

Рис1.3. График для определения коэффициента ή