2.5 Определение расходов воды в дренаж

При односторонних дренажах несовершенного вида расход воды в траншею рассчитывается по формуле:

q = 2q_п + 2q_дп, (2.17)

где: q_п – расход воды на каждый погонный метр дренажа с полевой стороны

q_п = К∙I_о , (2.18)

где: ε_о – величина, на которую высота живого потока воды у стенки дренажа превышает h_o:

ε_о = . (2.19)

ε_о = = 0.057.

q_дп – расходы воды на каждый погонный метр дренажа с половины дна траншеи

q_дп = К∙(H)∙q_ч, (2.20)

значение q_ч находим по графику в зависимости от величин α и β:

α = ; β = . (2.21)

α = ; β =

q_ч = 0.13 м³/с,

q_дп =0.65∙10^-6∙ м³/с,

q_п = 0.65∙10^-6∙0.03

q = м³/с.

2.6 Определение расхода воды на конечном участке дренажа

На конечном участке дренажа расход воды определяется по формуле:

Q_o = (Q_тр + q∙L)m, (2.22)

где: Q_тр – транзитный расход воды, который принимается дренажем, который проектируется, от дренажей, которые присоединяются к нему, м³/с; (по зад. Q_тр = 0.014м³/с);

L – длина водозаборной траншеи проектируемого дренажа, м; (по заданию L= 550 м);

m – коэффициент, учитывающий возможность постепенного замуливания дна трубы; принимается m = 1.5.

Q_o = м³/с.

2.7 Подбор сечения дренажных труб

Подбор сечения дренажных труб проводят методом попыток, задавшись для этого, скоростью течения воды в дренажной трубе и уклоном труб.

При расстоянии между смотровыми колодцами L_ДК = 60 м и Δh_пер уклон трубы i = 0.004. При расходе воде Q_o = 0.0366 м³/с и скорости течения V = 0.72 м/с диаметр трубы назначается 250 мм.

Обратное сечение проверяется на возможность пропуска рассчитанного количества воды Q_o на конечном участке дренажа. При этом расход воды, которую может пропустить выбранная труба, должен быть большим или равным расходу воды на конечном участке дренажа, т.е. Q_т ≥ Q_o.

Обратное сечение трубы может пропустить расход воды равный:

Q_т = ω∙V, (2.23)

где: ω – площадь поперечного сечения дренажной трубы, м².

ω = . (2.24)

ω = = 0.049 м².

V – скорость течения воды в трубе, м/с.

V = C ; (2.25)

R = ; x = πd, (2.26)

R = = 0.0625 м.

где: R – гидравлический радиус трубы, м;

x – смоченный периметр трубы, м;

С – коэффициент, определяемый по формуле академика Павловского:

С = , (2.27)

где: n – коэффициент гидравлической шероховатости труб; для керамических и железобетонных труб n = 0.012;

y – показатель степени; y = 0.164 при R ≤ 1 м.

С = = 52.89.

i – продольный уклон дренажной трубы на расчетном участке, определяемый в зависимости от принятой величины перепада h_пер (разности отметок) входящей в смотровой колодец и выходящей из него труб:

i = i_ДК − , (2.28)

где: L_ДК – расстояние между смотровыми колодцами, L_ДК = 60 м;

i_ДК – продольный уклон дна кювета, i_ДК = 0.01.

i = 0.01 − = 0.0059,

V = 52.89 = 1.016 м/с,

Q_т = 0.049∙1.016 = 0.05 м³/с.

При трубе диаметром 0.25 м, расстоянии между смотровыми колодцами 60 м и продольным уклоном 4‰ есть достаточное сечение типовых труб.

2.8 Проектирование противопучинных подушек

2.8.1 Определение толщины противопучинной подушки

Противопучинная подушка должна быть такой толщины, чтобы под ней не промерзал, а значит, не пучил грунт.

Толщины противопучинной подушки рассчитывается с учетом прохождения теплового потока через двухслойный грунт по следующим формулам:

z₂ = z₁ + δ − , (2.29)

где: z₂ – новый уровень глубины промерзания после устройства подушки, м; замеряется от верха подушки;

z₁ - глубины промерзания до устройства подушки, м;

δ – толщина подушки, м; определяется методом попыток;

β₁ = , (2.30)

β₂ = ,

Принимаем δ = 0.6 м.

= ln ; (2.31)

m = ; y = β₂∙δ, (2.32)

где: λ₁, λ₂ – соответственно коэффициенты теплопроводности грунта и материала; (по заданию λ₂ = 0.80 Вт/м∙град); λ₁ находится в зависимости от рода удельного веса в кН/м³ рассматриваемого грунта. Удельный вес грунта γ при известных значениях удельного веса частиц грунта γ_s (Н/м³), его пористости n и влажности W находятся следующим образом

γ = γ_d(1 + ), γ_d = γ_s(1 − n), (2.33)

а₁² – коэффициент температуропроводности пучинистого грунта, м/с², находится по формуле:

а₁² = , (2.34)

где: С₁ – удельная теплоемкость грунта, Дж/кг∙град; принимается после определения по формулам (2.32) удельного веса пучинистого грунта;

ρ₁ – плотность пучинистого грунта, кг/м³, рассчитывается по формуле:

ρ₁ = , (2.35)

где: g – ускорение свободного падения, м/с²; g = 9.81 м/с²;

а₂² – коэффициент температуропроводности материала теплоизоляционного покрытия, м²/с; по заданию а₂² = 0.55∙10^-6 м²/с.

γ_d = 26.3 кН/м³,

γ = 16.306 кН/м³,

λ₁ = 1.8426Вт/м∙град, С₁ = 1105.25 Дж/кг∙град,

ρ₁ = кН/м³ = 194 кг/м³,

а₁² = м²/с,

а₁ = 0.943 ∙10^-2 м²/с,

а₂ = 0.742 ∙10^-3 м²/с,

β₁ = 315

β₂ = 315

m =

y = 0.425 ∙0.6 = 0.255,

= ln

Проверку выполняем по выражению:

≥ z₁₀. (2.36)

> 1.8 м.

Условие выполняется.

z₂ = 1.8+ 0.6 − = 0.56 м < δ = 0.6 м.

Вывод: так как z₂ < δ, то подставляемая в формулу толщина подушки создает условия, при которых грунт под подушкой не будет промерзать.

Список использованной литературы

1. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. – М.: Транспорт, 1987. – 497с.

2. Фришман М.А., Хохлов И.Н., Титов В.П. Земляное полотно железных дорог. - М.: Транспорт, 1972. – 288с.

3. Конструкция противопучинных подушок. – М.: Транспорт, 1978с.

4. Технические указания по устранению пучин и просадок железнодорожного пути/ МПС СССР. – Транспорт, 1978. – 42с.

5. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. Под ред. А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова – Транспорт. – 1978. – 766с.