Способ оценки фильтрационной устойчивости грунтов придренной зоны закрытого горизонтального дренажа

 

Изобретение касается строительства закрытого горизонтального дренажа на мелиорируемых землях. Цель изобретения - повышение эффективности работы дренажа . Для этого измерение градиента напора ведут в зоне контакта грунта и дрены. По зависимости а А -У2, установленной экспериментально , оценивают фильтрационную устойчивость грунтов придренной зоны , где Y - градиент напора; А и апостоянные величины для каждого грунта. При расчете дренажа необходимо учитывать, чтобы расчетный градиент напора (Ypac) в придренной зоне грунта не превышал критический градиент напора (YKp). В частности , для лессовидных суглинков Ypac должен быть меньше или равным четырем. Сохранение этого равенства достигается путем введения в расчетный параметр дренажа поправочного коэффициента а. Полученная при этом зависимость для лессовидных суглинков имеет следующий вид Kt 2,3 . Вывод о том, что требуется уменьшить расстояние между дренами сделан на основании следующего: известно, что фактические градиенты напора в придренной зоне могут достичь значительных величин. При работе дрена с такими градиентами напора, например, в лессовидных суглинках расчетный коэффициент фильтрации грунта уменьшается в несколько раз, а следовательно, уменьшится и расстояние между дренами. 2 ил. С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 02 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с (21) 4465041/15 (22) 01.08,88 (46) 07.01.91. Бюл. % 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костя кова (72) Е.Е.Терешкина (53) 626.86 (088.8) (56) Сторожук С.И. Автореф. канд. дис., Ташкент, 1972, с. 23.

Истомина В.С. Фильтрационная устойчивость грунтов. — M., 1975, с. 297. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВ ПРИДРЕННОЙ ЗОНЫ ЗАКРЫТОГО

ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ДРЕНАЖА (57) Изобретение касается строительства закрытого горизонтального дренажа на мелиорируемых землях. Цель изобретения— повышение эффективности работы дренажа. Для этого измерение градиента напора ведут в зоне контакта грунта и дрены. По зависимости а = А тР, установленной экспериментально, оценивают фильтрационИзобретение относится к строительству закрытого горизонтального дренажа на мелиорируемых землях, Целью изобретения является повышение эффективности работы дренажа путем определения структурной деформации грунта.

На фиг. 1 представлена зависимость коэффициента фильтрации от активной пористости; на фиг. 2 — зависимость показателя а от градиента напора.

„„!Ы,„, 1618829 А1 ную устойчивость грунтов придренной эоны, где У вЂ” градиент напора; А и а- постоянные величины для каждого грунта, При расчете дренажа необходимо учитывать, чтобы расчетный градиент напора (Ypac) в придренной зоне грунта не превышал критический градиент напора (У,р). В частности, для лессовидных суглинков Урас должен быть меньше или равным четырем, Сохранение этого равенства достигается путем введения в расчетный параметр дренажа поправочного коэффициента а. Полученная при этом зависимость для лессовидных суглинков имеет следующий вид К =23 КY, Вывод отом, что

-0,55 требуется уменьшить расстояние между дренами сделан на основании следующего: известно, что фактические градиенты напора в придренной зоне могут достичь значительных величин. При работе дрена.с такими градиентами напора, например, в лессовидных суглинках расчетный коэффициент фильтрации грунта уменьшается в несколько раз, а следовательно, уменьшится и расстояние между дренами. 2 ил.

Сущность способа заключается в следующем.

Оценка фильтрационной устойчивости грунта характеризуется критическим градиентом напора УкР, который удовлетворяет равенству К = К . Это равенство сохраняется лишь при фильтрации с градиентом напора, силовое воздействие которого на грунт не превышает его предельной прочности в связях между структурными элементами, а при фильтрации с градиентом напора, силовое воздействие которого превышает проч1618829 ность в связях, развивается процесс деформации.

Количественной характеристикой фильтрационной устойчивости грунта служит показатель а, который определяется по зависимости

Ко а=

K)

Показатель а можно использовать как поправочн ый коэффициент к расчетному коэффициенту фильтрации грунта Крас (м/сут), о

Крас —— а

Фильтрационно устойчивый грунт имеет показатель а, равный единице (а = 1).

При наличии процесса суффозии, который сопровождается выносом суффозионных частиц из пор грунта, при этом увеличивается состав его активных пор, нарушается равенство равновесия, показатель К увеличивается, а показатель а уменьшается, При развитии процесса структурной деформации, который сопровождается перемещением (под действием гидродинамических сил) структурных элементов (частиц, агрегатов, полуагрегатов), слагающих скелет грунта, в результате перемещения они сосредотачиваются в пределах меньшего объема, при этом увеличивается его обьемная масса, уменьшается состав активных пор (поры, диаметр которых больше 0,003 мм), нарушается равенство, показатель К уменьшается, показатель а увеличивается.

Для оценки фильтрационной устойчивости грунта фильтрация воды через его поры осуществляется с различными градиентами напора, которые изменяются в следующей градации: 1, 2, 4, 6, 8, 10 и т.д.

Исследования по оценке фильтрационной устойчивости грунта проводят следующим образом.

В фильтрационные приборы закладывается грунт с известными параметрами, исходный коэффициент фильтрации грунта Ка и его активная пористостыпак . Фильтрационные приборы подключают к различным напорным сосудам, которые устанавливают на нужной высоте для создания определенного градиента напора для фильтрации воды через поры грунта.

Во время эксперимента ведутся измерения объема профильтровавшейся воды в единицу времени, температуры этого стока, пьезометрического напора, фиксируется начало процессов суффозии и отслаивания.

После фильтрации в грунте определяют показатель коэффициента Кф и активную пористость п1акт.

25

40 структурной деформации, а это приводит, в

5

Экспериментально установлена зависимость водопроницаемости грунта Кф от его активной пористости maKT, Кф =A man . а и показателя а от градиента напора Y:

a=AY где А и а — постоянные величины для каждого грунта.

При проведении исследований установлено, что фильтрационная устойчивость грунта а является функцией градиента Y фильтрационного потока, измеренного в зоне контакта естественной (грунта) и искусственной (дрена) фаз. Эта зависимость имеет вид а а=АУа где А и а — постоянные величины для каждого грунта, определяемые расчетным путем при аппроксимации опытных данных по зависимости общего вида (парная корреляция)

При наличии процесса суффозии, который сопровождается выносом частиц из пор грунта, увеличивается состав его активных пор, показатель К увеличивается, а показатель а уменьшается. При развитии процесса структурной деформации показатель К1 уменьшается, показатель а увеличивается.

Экспериментально определенные значения величин У<р подтверждены теоретически.

Пример. Установлено, что критический градиент напора для лессовидных суглинков равен четырем (Укр = 4). При этом градиенте напора грунт фильтрационно устойчив, показатель а равен единице.

При фильтрации воды через поры лессовидных суглинков с градиентом напора более 4(Y > 4) в грунте развивается процесс конечном итоге, к образованию придренной зоны с пониженной водопроницаемостью, что обусловливает дополнительное фильтрационное сопротивление потоку грунтовых вод, что в свою очередь не учитывается при проектировании дренажа.

Водопроницаемость грунта характеризуется коэффициентом фильтрации, который в свою очередь является расчетным параметром дренажа, и при уменьшении коэффициента фильтрации грунта уменьшается междренное расстояние, а это влечет за собой увеличение протяженности дренажа на 1 ra дренируемой площади.

При расчете дренажа необходимо учитывать, чтобы расчетный градиент напора

У»с в придренной зоне грунта не превышал критический градиент напора У<р.

Урас 4Yxp.

1618829

В частности, для лессовидных суглинков Урас должен быть меньше или равным четырем.

Сохранение этого равенства достигается введением в расчетный параметр дренажа (коэффициент фильтрации) поправочного коэффициента а:

Кс = 2,3 Ко Y

Зависимость получена для определения расчетного коэффициента фильтрации лессовидного суглинка путем введения в формулу поправочного коэффициента а.

Вывод о том, что требуется уменьшить расстояние между дренами, сделан на основании следующего. Известно. что фактические градиенты напора в придренной зоне могут достигать значительных величин (30 и более). При работе дренажа с такими градиентами напора, например, в лессовидных

Об

5 10 Ю Ю

Извержение а гранте антадных. пор, е а

Риг.t еР з о ф

Ъ

3 gg

6 ф

4 цг ф е. Р1

Ъ суглинках расчетный коэффициент фильтрации грунта придренн и эоны уменьшается в несколько раз, а следовательно, уменьшается и расстояние между дренами.

Формула изобретения

Способ оценки фильтрационной устойчивости грунтов придренной эоны закрытого горизонтального дренажа, включающий

10 измерение градиента напора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности работы дренажа. градиент напора измеряют в зоне контакта грунта и дрены, а фильтрационную устойчи15 вость грунтов оценивают по зависимости а=А Y где Y — градиент напора, А и а- постоянные величины для каждого грунта.

1618829

Редактор И.Шмакова

Заказ 26 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101

ЛО

Составитель О.Крылова

Техред M.Моргентал Корректор