4.6. Подбор дренажного заполнителя

Расчет ведется исходя из двух условий:

− не должно быть выноса мелких частиц осушаемого грунта в поры дренажного заполнителя или мелких частиц заполнителя в отверстие трубы;

− дренирующий заполнитель не должен чисто механически забивать отверстие трубы. Наиболее крупными его частицы диаметром должны образовывать на входе в отверстие устойчивые своды, препятствующие вываливанию более мелких частиц в отверстие трубы;

- дренирующий заполнитель не должен механически проникать в отверстие трубы.

Эти расчеты производятся для контактов грунт-заполнитель и заполнитель-труба. Графики гранулометрических составов приведены на рис. 17.

Контакт грунт-заполнитель:

Выполнение первого условия обеспечивается соотношением:

(4.35)

где: V_вх − скорость на входе в заполнитель (трубу);

[V] − допускаемая скорость на входе в заполнитель (трубу).

Допускаемую скорость на входе в трубу можно найти как:

, (4.36)

где: k_ф-г=7∙10^-6 м/с − коэффициент фильтрации грунта выемки.

Определим скорости притока воды в дренаж из различных зон сбора воды:

− полевая сторона:

. (4.37)

. (4.38)

. (4.39)

где: полевая сторона;

скорость притока воды с междудренажной стороны;

скорость притока воды снизу.

Из приведенного расчета видно, что условие выполняется.

Выполнение второго условия выражается соотношением:

(4.40)

где: с=2,3 − коэффициент пропорциональности;

е_i=e_з − пористость заполнителя, определяемая по коэффициенту разнозернистости η:

. (4.41)

. (4.42)

Делаем проверку:

0,073<2,3∙0,7=1,61

Проверка выполнена, следовательно, грунт не проникает в дренажный заполнитель и далее в дренажную трубу.

Контакт заполнитель-труба:

В расчете так же проводится проверка двух условий изложенных выше:

− первое условие:

Скорость на входе в дренаж:

(4.43)

где: ζ =0,4− коэффициент использования площади щелей (0,25-0,5);

∑F_т − суммарная площадь щелей трубы приходящаяся на 1 погонный метр:

. (4.44)

При h=2 мм − ширина оверстия;

d_тр =150 мм – диаметр керамической трубы;

Тогда:

.

Допускаемая скорость на входе в щель дренажа:

,

Коэффициент фильтрации заполнителя в данном случае можно рассчитать по формуле:

, (4.45)

где: d_п − средневзвешенный размер частиц заполнителя

(4.46)

где: g_i − процентное содержание частиц определенного диаметра в долях единицы.

В свою очередь:

. (4.47)

Рассчитывается для каждой крупности частиц:

,

,

,

.

Суммируя полученный значения, имеем:

.

.

.

.

Из расчета видно, что условие выполняется и при таком размере щелей дренажной трубы в неё не будет происходить вынос частиц грунта. Т.е. принимаем размер щели равным 2 мм.

− второе условие:

, (4.48)

где: − ширина зазора между трубами;

.

По графику гранулометрического состава грунта дренажного заполнителя определяем d_90-з:

.

Условие выполняется, этот заполнитель на контакте с трубой в щели между трубами проваливаться не будет.

Поперечное сечение дренажа в масштабе показано на рисунке 15.