Движение грунтовой воды к осушительным каналам и дренам


После прорытия осушительного канала или устройства дрены в водонасышенном грунте в последнем под действием силы тяжести и разности напоров начинается движение грунтовой воды к каналу или дрене и осушение верхнего слоя грунта.

Наблюдения над движением воды в однородном грунте к дренам или каналам показывают, что это движение происходит по кривым линиям тока, как изображено на рис. 3.14. Окрашенные струйки воды движутся к периметру канала как сверху, так и с боков и снизу. В зависимости от интенсивности притока воды к осушаемому участку и скорости удаления фильтрационных вод по обе стороны осушителя с течением времени может установиться некоторый постоянный или колеблющийся в некоторых пределах уровень грунтовой воды, поверхность которой имеет падение в направлении к каналу и называется депрессионной поверхностью (рис. 3.14).

 

 

Рис. 3.14. Движение грунтовых вод к осушителям

АВ – свободная поверхность; ВС – участок выклинивания (высачивания); а – дрена; б открытый канал

 

Рис. 3.15. Схема депрессионной поверхности

 

На депрессионной поверхности, являющейся свободной поверхностью, давление равно атмосферному.

Если грунт обладает капиллярными свойствами, то давление на свободной поверхности будет меньше на высоту капиллярногодавления, свободной поверхностью при этом будет поверхность менисков.

Депрессионная поверхность при выходе на откос не смыкается с урезом воды в канале, но выклинивается выше, в некоторой точке В. Участок ВС называют участком выклинивания (высачивания) грунтового потока. Возвышение точки В над урезом воды (точка С) представляет тот остаточный напор, который необходим для преодоления сопротивления при выходе воды в канал через его смоченный откос (периметр).

Высота выклинивания на откосе при установившемся движении вообще является незначительной и при гидравлических методах в расчетах не учитывается.

Как известно, движение грунтовых вод подчиняется закону Дарси, согласно которому скорость этого движения (скорость фильтрации) υ и расход Q выражаются формулами

υ = КфΙ и Q = ωКфΙ ,

где ω– площадь поперечного сечения (пор и твердых частиц) грунта, нормальная к направлению грунтового потока;

Кф – коэффициент фильтрации, имеющий размерность скорости (м/с или м/сутки), определяется опытным путем;

Ι – пьезометрический уклон (гидравлический градиент), представляющий падение напора ΔH на единицу длины l, так же ; при этом согласно основному уравнению гидростатики H = hp+У, где hp – пьезометрическое давление в рассматриваемой точке грунтового потока;

У– высотная отметка этой точки.

Для неравномерного, медленно изменяющегося движения грунтовых вод, каковым оно в большинстве случаев и является, скорость фильтрации выражается формулой Дюпюи, по которой

, (3.35)

где dH/dl – падение напора dH на длине dl. dH берется со знаком минус, указывающим на убывание напора.

Скорость фильтрации в любой точке депрессионной кривой

, (3.36)

где dH – падение напора на бесконечно малой длине dl.

Линия депрессии выклинивается на откос по касательной со скоростью фильтрации υ = Кф Sin α. Непосредственными наблюдениями установлено, что поверхность депрессии в сферах действия каналов имеет форму эллипса, параболы и тому подобных кривых, понижающихся в направлении к каналу. Форма и положение депрессионной поверхности не остаются постоянными: они изменяются в зависимости от метеорологических условий, свойств осушаемого грунта, глубины каналов, расстояния между ними.

В малопроницаемых грунтах – кривая депрессии, начиная от канала, круто поднимается вверх, и уже на расстоянии 10 – 12 м от него (предел влияния канала на понижение уровня грунтовых вод) она становится почти горизонтальной поверхностью.

В более проницаемых грунтах депрессионная поверхность грунтового потока имеет более пологий профиль. Под влиянием засухи уровень грунтовой воды между соседними каналами может устанавливаться по линии горизонта воды в каналах, а иногда и ниже.

Величина радиуса влияния может быть установлена опытным путем, по данным опытных откачек из скважин. Приближенное его значение можно определить по формуле

, (3.37)

где h1 – глубина грунтового потока до осушения; h2 – бытовая глубина воды в канале (см. рис. 3.15); tgα = (h1 – h2)/R - средний уклон кривой депрессии или средняя величина минимального угла тангенса депрессии (tgα).

 

 

Рис. 3.16. Схема к определению радиуса влияния канала

 

Величина tgα зависит главным образом от водопроницаемости грунта, т. к. от нее зависит предел влияния канала на понижение уровня грунтовой воды. Чем водопроницаемость грунта больше, тем меньше угол кривой депрессии, тем меньше tgα.

Таблица 3.13

Значение среднего уклона (tgα) линии депрессии

Породы tg α Угол α, град.
Пески 0,005 – 0,2 0,3 – 11
Супесчаные 0,02 – 0,05 1,4 – 2,9
Суглинистые 0,05 – 0,10 2,9 – 5,7
Глинистые 0,10 – 0,15 5,7 – 8,5
Низинный торф слаборазложившийся 0,02 – 0,06 1,4 – 3,4
Верховой торф слаборазложившийся 0,06 – 0,12 3,4 – 6,8

 

ПРИМЕР 3.3. Определить радиус влияния канала для верховой и низинной торфяной залежи. h1 = 2,0 м; h2 = 0,2 м; Значения tg α принять из таблицы.

Радиус влияния канала на верховой залежи: R = (2 – 0.2)/0,1 = 18 м ; на низинной - R = (2 – 0.2)/0,6 = 30 м.

Если бы расстояние между каналами составляло более двойной величины радиуса их влияния, то при положении уровня грунтовой воды вровень с поверхностью почвы кривая депрессионной поверхности при установившемся движении и при отсутствии испарения имела бы вид, показанный на рисунке 3.17 «а». В действительности же, вследствие испарения она будет расположена по пунктирной кривой. В том случае, когда производственными условиями ставится требование, чтобы точка перегиба кривой депрессии лежала от поверхности почвы на глубину h0, то очевидно, что расстояние между осушительными каналами должно быть менее двойной величины радиуса их действия (рис. 3.17 «б»).

 

«а» «б»

 

Рис. 3.17. Кривые депрессии при различном расстоянии между каналами

 

Для определения глубины потока Y на любом расстоянии от канала Х можно использовать формулу (см. рис. 3.16):

(3.38)

где R – радиус влияния канала, м; h1 – глубина грунтового потока до осушения; h 2 – глубина воды в канале.

Эта формула справедлива для условия движения грунтовой воды к каналу или дрене, заложенным на горизонтальном подстилающем водоупорном слое без учета инфильтрации поверхности.

Пример 3.4. Рассчитать глубину потока грунтовых вод при следующих данных: R = 10 м; h1 = 2,0 м; h2 =0,2м. Результат расчета сведем в таблицу.

Расчет осушителей

Задача расчета заключается в определении притока воды к осушителю, построении кривой депрессии и определении расстояния между осушителями.

Рассмотрим две схемы осушителей, наиболее часто встречающихся в практике осушения.

 

Осушители на водоупоре с инфильтрацией атмосферных осадков.

Поступление грунтовой воды в канал происходит только через откосы канала.

 

Рис. 3.18. Схема осушителей на водоупоре с инфильтрацией атмосферных осадков.

1 – кривая депрессии; 2 – капиллярная зона; 3 – зона пленочного увлажнения; 4 – водоупор.

 

Гидромеханические решения являются сложными для инженерных расчетов. Поэтому практически ограничиваются гидравлическим расчетом, рассматривая движение воды к осушителю с образованием кривой депрессии с использованием формул Дарси и Дюпюи:

(3.39)

(3.40)

Расход воды на единицу длины осушителя при двустороннем притоке на расстоянии Х от канала определяется следующим образом. Возьмем произвольное живое сечение с глубиной грунтовой воды «у».

1) (3.41)

С другой стороны тот же расход будет равен инфильтрующемуся количеству воды

(3.42)

где А – модуль внутреннего стока, т.е. объем воды, поступающий в канал от просочившихся атмосферных осадков с единицы поверхности в единицу времени, м3/(с∙м2).

Приравняв оба выражения для Q , получим:

Проинтегрировав это выражение для у от h до y и для х от 0 до х найдем уравнение кривой депрессии

 

(3.43)

Наиболее высокий уровень воды будет посредине между осушителями при х = S = L/2:

(3.44)

Если значение h0 мало по сравнению с h , то им можно пренебречь и тогда

(3.45)

Обычно задача сводиться к определению расстояния между осушителями L = 2S, при которой достигалось бы необходимое понижение уровня воды от поверхности земли С = l + a. Величина С, равная расстоянию от точки перегиба кривой депрессии до дневной поверхности залежи, является нормой осушения. Выполнив расчет по формуле (3.45), определим расстояние между осушителями для заданной величины h или С.

(3.46)

Для получения величины удельного двустороннего притока воды в канал в форме инфильтрации надо принять х = 0, что дает

Если в это уравнение вместо А подставить его значение из формулы (3.45), то для двустороннего притока воды к осушителю получим

(3.47)

Модуль внутреннего стока определяет количество воды, поступающее в осушители от просочившихся атмосферных осадков. Наиболее совершенной формулой для определения модуля внутреннего стока является зависимость академика А.Н. Костякова

(3.48)

где P – количество атмосферных осадков, выпавших за расчетный период, м; α – коэффициент просачивания осадков; β – коэффициент, зависящий от скорости просачивания воды и степени осушения; t – число суток периода; η = 1 – σ – коэффициент поглощения осадков почвой, где σ – коэффициент поверхностного стока.

Коэффициент β приближается к единице по мере увеличения проницаемости грунта и интенсивности осушения. Для торфяных грунтов значение β мало отличается от 1.

Для определения коэффициента α академик А.Н. Костяков приводит его среднемесячные значения для минеральных и торфяных грунтов (табл. 3.14).

Таблица 3.14

Значения коэффициента α

Грунт Значение коэффициента α по месяцам
Мине-ральный 0,57 0,66 0,97 0,43 0,30 0,22 0,20 0,08 0,14 0,27 0,39 0,47
Торф-яной 0,80 0,96 1,00 0,57 0,35 0,10 0,12 0,11 0,19 0,43 0,39 0,60

 

Числовые значения коэффициента поглощения η по данным А.Н. Костякова изменяются в пределах 0,6 – 0,9, а в среднем составляет 0,75. Из-за чрезвычайно большой влагоемкости торфов, особенно верховых, коэффициент поглощения η для них будет приближаться к крайнему пределу 0,9.

Пример.3.4 Рассчитать кривую депрессии и расстояние между осушителями для следующих данных.

Торф верховой, R = 25 %, шейхцериево-сфагновый; Кф = 0,2×10-5 м/с;норма осушения С = 1,0 м. Глубина залегания водоупора H0 = 1,8 м. За 14 суток выпало 74 мм осадков. Тверская область. Торфяное месторождение «Оршинский Мох».

 

Решение. Найдем модуль внутреннего стока А для июня

Расстояние между осушителями

С учетом требований технологии добычи торфа принимаем L = 20 м. (S = 10 м).

Рассчитаем и построим кривую депрессии. По формуле (3.41) рассчитаем ординаты «у» для различных значений «х». Результат расчета сведем в таблицу.

х, м 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
у, м 0,56 0,63 0,68 0,70 0,71

 

 

Рис. 3.19. Расчетная депрессионная кривая

Осушители в водоносном слое с инфильтрацией атмосферных осадков

Для рассматриваемого случая можно воспользоваться решением академика А.Н. Костякова для закрытых дрен, перенеся его на открытую осушительную сеть. Расчетная схема приведена ниже (рис. 3.20).

 

Рис. 3.20. Схема осушителей в водоносном слое

 

Инфильтрующееся количество атмосферных осадков из формулы (3.42) приравниваем к количеству воды, поступающей в осушитель на единицу длины. Для определения притока осушителя фильтрующая поверхность ω принимается круговой

(3.49)

где α (угол в радианах) – принимается по А.Н. Костякову:

(3.50)

где угол φ принят равным тангенсу среднего угла депрессии φ = tgφ = h/S.

Величина его зависит от характера грунта и определяется опытным путем или теоретически из уравнения

. (3.51)

Приняв начало координат на уровне воды в осушителях, расход при градиенте dy/dx получим равным

(3.52)

Приравняв оба выражения притока, будем иметь

(3.53)

Проинтегрировав это выражение в пределах для «x» от b0 до «x» (сечение канала приближается к прямоугольному) и для «у» от 0 до «у» находим ординату кривой депрессии

 

(3.54)

Если b0<<S , то ею можно пренебречь и тогда при х = S и y = H глубина грунтового потока между осушителями будет равна

. (3.55)

Представляя уравнение (3.55) в виде

(3.56)

можно определить расстояние между осушителями L = 2S при заданной норме осушения. Это определяется графически построением двух кривых F1 и F2 как функции S. Левую часть уравнения (3.56) обозначим как F1, а правую – как F2. Точка пересечения дает искомое значение S.

В мелиоративной практике применяется большое количество теоретических и эмпирических формул, по которым можно определить расстояние между открытыми и закрытыми осушителями. Для расчета расстояний между картовыми каналами можно пользоваться формулами С.Ф. Аверьянова, А.Н. Костякова, А.И. Ивицкого, В.Н. Шестакова, А.Я. Олейника, А.И. Мурашко и др.[8].

Для определения расстояния между каналами может быть использована формула И.Роте

(3.57)

где hос – норма осушения;

ε – коэффициент инфильтрации, характеризующий количество выпадающих атмосферных осадков за расчетный период на единицу площади, вызывающих подъем УГВ.

Формула С.Ф. Аверьянова

 

В =2,07∙√ Кф∙t∙Tc∙α/[δ∙lg

 

или формула А.И. Головинова

 

B = 2

 

где t – расчетное время;

Tc – мощность водоносного слоя;

α – коэффициент висячести;

δ ­– водоотдача;

H0 – превышение УГВ по середине полосы между дренами над уровнем воды в них в начале расчетного времени;

Т – гидравлическая проводимость слоя;

С – скорость снижения уровня воды у дрен;

φ1 – коэффициент, определяемый по специальной таблице в зависимости от относительного времени.

Л.И. Кутаисом и А.И. Басукинским предложена эмпирическая формула, позволяющая ориентировочно определить эффективное расстояние между картовыми каналами для торфяной залежи верхового типа, которая имеет вид

,

где hk – глубина картового канала;

ho – положение грунтовых вод (норма осушения). (Все величины в этой формуле выражены в сантиметрах).

ПРИМЕР.

hk = 180 см; ho = 120 см. Тогда В = (180-120)2/2 = 1800 см или 18 м.

Здесь под глубиной осушителей понимается эффективная глубина, которая остается после выпора дна, оплывания откосов вслед за копающей машиной и глубиной воды в осушителе.

На практике, с учетом многолетнего опыта и требований технологии, принято расстояние между картовыми каналами для верховой залежи равным 20 м, для низинной – 40 м.

Для участков добычи кускового торфа фрезформовочным способом расстояние между картовыми каналами составляет 30 м.

 

 

Этапы осушения

В соответствии с нормами технологического проектирования предприятий торфяной промышленности торфяные месторождения по сложности строительства сети осушения и обеспечения проходимости машин в период болотно-подготовительных работ подразделяются на 3 категории.

 

1 категория -в основном месторождения низинного типа с влагосодержанием залежи W не более 8 кг/кг (относительная влажность ω≤89%) и сопротивлением сдвигу (τ1) в верхнем метровом слое залежи не менее 15 кПа;

2 категория – месторождения низинного, переходного, смешанного и верхового (мелкозалежные) типов: W = 8 ÷ 12 кг/кг, (ω =89 ÷92%); τ1 = 8÷15 кПа;

3 категория- глубокозалежные торфяные месторождения верхового типа, в том числе и с грядо-мочажинным и озерно-мочажинным комплексами: W≥12 кг/кг (ω≥92%); τ1≤ 8 кПа.

В соответствии с последовательностью ведения работ при строительстве каналов различают предварительное, эксплуатационное и донное осушение.

Для месторождений 2-й и 3-й категорий необходимо предусматривать проведение работ по предварительному осушению с целью увеличения несущей способности метрового слоя залежи до 12 кПа.

Предварительное осушение предопределено самой природой торфяных залежей. Торф исключительно медленно отдает избыточную влагу и медленно изменяет свои физические свойства. Увлажненная торфяная залежь, особенно верхового типа, при вскрытии каналами оползает и оплывает. При этих условиях осушение залежи может быть только рассредоточенным по годам с последовательным углублением каналов.

Конечная цель предварительного осушения - стабилизация торфяной залежи, т.е. ее усадка и уплотнение, в результате чего сводится до минимума деформация каналов.

При последовательном углублении осушительной сети торфяная залежь, постепенно уплотняясь в верхних слоях, позволяет производить болотно-подготовительные работы тяжелыми машинами в нормальных условиях, обеспечивая их проходимость. В этом заключается вторая, не менее важная роль предварительного осушения.

Длительность работ по предварительному осушению зависит от типа торфяной залежи и характера подстилающих грунтов. Считается, что предварительное осушение должно быть начато в среднем за 3-4 года и закончено за один год до начала добычи торфа.

При осушении торфяных залежей верхового типа повторные работы для доведения каналов до проектных глубин проводятся в течение 4-5 лет, чем и определяется длительность периода предварительного осушения залежи верхового типа.

Выбор технологических регламентов и составление схем осушения, глубины осушительных каналов и количество этапов при их строительстве для некоторых различных по сложности осушения видов торфяной залежи приведен в таблице.

 

 

Таблица

Технологические регламенты на строительство осушительной сети для некоторых видов торфяной залежи верхового типа

 

СВОЙСТВА ЗАЛЕЖИ И НАИМЕНОВАНИЕ РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕГЛАМЕНТЫ
ВИДЫ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
СОСНОВО-ПУШИЦЕВАЯ МАГЕЛЛАНИКУМ И ФУСКУМ ЗАЛЕЖЬ ШЕЙЦЕРИЕВО-СФАГНОВАЯ, КОМПЛЕКСНАЯ
1.СОПРОТИВЛЕНИЕ СДВИГУ В ЗОНЕ КАНАЛА, кПа   >15   10 - 13   9 -10   9 - 10   7 - 8   5 - 6
2. ПРОВЕДЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ   НЕ ТРЕБУЕТСЯ   ТРЕБУЕТСЯ
3. НАЧАЛЬНАЯ ГЛУБИНА КАНАЛОВ, М 1,8 1,4 -1,6 1,3 -1,4 1,3 -1,4 1,0 – 1,2 0,8 – 1,0
4. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАШИНЫ ЭКСКАВАТОР ТИПА МТП-71 ЭКСКАВАТОР МТП-71 ИЛИ МАШИНА КПО МТП-37, КПО, МТП-71
5. КОЛИЧЕСТВО ЭТАПОВ ВЫПОЛНЕНИЯ КАРТОВЫХ КАНАЛОВ            
6. ИНТЕРВАЛЫ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ УГЛУБЛЕНИЯМИ КАНАЛОВ, МЕСЯЦ   2 - 3   2 - 3   3 - 4   3 – 4   3 - 4   2 - 6
7. РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ КАРТОВЫМИ КАНАЛАМИ, М       ПЕРВЫЙ ПРОХОД ЧЕРЕЗ 10 М, ПОСЛЕДУЮЩИЕ – ЧЕРЕЗ 20 М ПЕРВЫЕ 2 ПРОХОДА ЧЕРЕЗ 10 М, ПОСЛЕДУЮЩИЕ – ЧЕРЕЗ 20 М
8. СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ, МЕСЯЦЫ   АПРЕЛЬ -НОЯБРЬ   ЯНВАРЬ - ДЕКАБРЬ

 

 

Рекомендуемые начальные глубины каналов и расстояния между картовыми каналами определяются в зависимости от сопротивления сдвигу в верхнем 2-х метровом слое залежи и принимаются по табл.

Положение в плане каналов предварительного осушения следует, по возможности, совмещать с положением и направлением сброса воды каналов эксплуатационного осушения.

Интенсивность и скорость изменений свойств торфяной залежи в процессе осушения весьма неравномерна во времени. В связи с этим очень важно, в особенности для трудноосушаемых сильно обводненных торфяных месторождений верхового типа правильно определить сроки очередных

 

 

Таблица

 

Начальная глубина каналов

 

  Сопротивление сдвигу, τ1, кПа   Глубина каналов не более, м Расстояние между картовыми каналами, м
Валовых Картовых
0,7 0,6
1,0 0,9
1,2 1,1
1,4 1,3
1,8 1,6

 

углублений каналов в ходе поэтапного их строительства. При этом необходимо соблюдать условия: максимум всех преобразований, т.е. изменений вводно-физических и структурно-механических свойств, должен произойти до проведения очередного углубления, а характер изменений свойств торфяной залежи должен перейти в так называемую стадию затухания – стабилизации.

Изменение этих свойств носит затухающий характер. Например, характер деформации поперечного сечения каналов имеет вид, показанный на рис. и аппроксимируется уравнением

 

λ = 15,8∙t0,2 ,

 

где λ – уменьшение сечения картового канала, %;

t – время после прокопки канала, дни ;

 

Рис. Изменение поперечного сечения канала (а) и

 

Максимальные изменения (80-90% от общих) происходят в первые 3 – 4 месяца.

На сильно обводненных торфяных месторождениях верхового типа (в основном грядово-мочажинного комплекса) сеть предварительного осушения рекомендуется располагать: МК – по краю торфяного месторождения; ВК – по возможности параллельно линиям стока (для грядово-мочажинного комплекса, по возможности, перпендикулярно направлениям гряд).

Для остальных торфяных месторождений расположение осушительной сети в плане традиционно. Расположение сети предварительного осушения в плане, как правило, совпадает со схемой эксплуатационного осушения.

Расстояние между картовыми каналами для торфяных месторождений верхового типа назначается в зависимости от водно-физических свойств и величины сопротивления сдвигу (τ) двухметрового слоя торфяной залежи: при τ≤ 6 кПа первые два прохода делаются через 10 м; последующие – через 20 м; при τ = 7 – 10 кПа – первый проход через 10 м, последующие – через 20 м; при τ>10 кПа – все проходы через 20 м.

Очередное углубление осушителей рекомендуется производить не ранее, чем через 2-4 месяца. Промежуточные каналы засыпаются в процессе углубления постоянных осушителей грунтом, вынимаемым при углублении последних.

При прорытии «одиночных» , например пожарных, каналов, проходящих по торфяной залежи с τ<12 кПа (ω>94%) рекомендуется предусматривать следующие дополнительные работы: в 10 м от оси одиночного канала с обеих сторон прокладываются параллельные каналы; перпендикулярно им нарезаются «усы» через 10 м длиной 20 м (рис. ).

 

 

Рис. Схема прокладки дополнительных каналов

 

 

Строительство каналов на первых этапах предварительного осушения следует осуществлять машинами высокой проходимости (с малым удельным давлением). При использовании для этих целей экскаваторов работу их предусматривать на щитах или по намороженной полосе в зимнее время. Для месторождений 3-ей категории при необходимости можно предусматривать прокладку временных сбросных каналов параллельно валовым.

Правилами технической эксплуатации предприятий торфяной промышленности предусмотрено строительство осушительных каналов в период с мая по ноябрь месяцы. Однако освоение крупных торфяных месторождений, особенно с наличием грядово-мочажинных комплексов на большой площади, требует круглогодичного производства земляных работ, что позволит более равномерно использовать землеройную технику на протяжении всего года и повысит эффективность строительства.

Возможность использования землеройной техники в зимнее время обусловлена величиной промерзания торфяной залежи, которая, с одной стороны, должна быть достаточной, чтобы обеспечить ее проходимость, а с другой, не превышать величины, обеспечивающей экскавацию грунта без предварительного рыхления.

Для интенсификации осушения сильно обводненных торфяных залежей верхового типа может быть использована технологическая схема с применением машины для предварительного осушения МТП-37 (КПО). По данной технологии каналы отрывают машиной

МТП-37 (или экскаватором МТП-71 в зимнее время) на рассчитанную глубину вначале на половину проектной длины (рис. «а»).

 

Рис. Схема интенсивного осушения сильно обводненных

торфяных залежей

 

Затем через 2-6 месяцев производят их углубление и одновременно доводят до проектной длины (500 м) (рис. «б»).

После этого вновь через 2-6 месяцев на половине длины осушителей (250 м) прокладывают перпендикулярно им сбросной канал 2 и производят дальнейшее углубление половины осушителей, начиная от сбросного канала, и прокопку второй половины их вглубь осваиваемого месторождения. Затем спустя 2-6 месяцев параллельно сбросному каналу прорывают валовый канал 3, углубляют осушители от нового валового канала (250 м) с одновременной прокопкой их до проектной длины (250 м) (рис. «в»).

Таким образом, каждый раз удлиняют осушительный канал только на половину проектной длины. При этом прокопку осушителей проводят дифференцированно с максимальной глубиной у устья и уклоном по их протяженности.

 

В качестве примера можно привести расчетные параметры осушительных (картовых) каналов при поэтапном их строительстве.

 

Таблица

Изменение параметров картовых каналов в процессе их поэтапного строительства

 

Этапы строительства каналов τ, кПа hпр., м Fпр., м2 Δ hпр., м ht, м Ft, м2 Fраз. м2 V, м3/га
Прокопка канала 8,0 1,2 0,60 0,25 0,95 0,309 0,600
1-е углубление 9,4 1,4 0,77 0,19 1,21 0,484 0,492
2-е углубление 10,3 1,55 0,91 0,18 1,37 0,616 0,466
3-е углубление 11,2 1,70 1,06 0,19 1,51 0,578 0,486
4-е углубление 11,9 1,85 1,22 0,19 1,70 - 0,642

 

Условные обозначения: τ-прочность торфяной залежи; hпр.- проектная глубина канала; Fпр- проектная площадь поперечного сечения канала; Δ hпр- уменьшение глубины канала; ht – конечная глубина канала; Ft – конечная площадь поперечного сечения канала; Fраз – площадь разрабатываемого сечения канала; V – объем земляных работ.

 

ПРИМЕЧАНИЕ. Прокопка +0,19+0,18+0,19+0,19 = 2,2 м.

Суммарная площадь поперечного сечения каналов на 1 га, разрабатываемая за пять этапов

F = 2∙0,6+0,492+0,466+0,486+0,642 = 3,29 м2.

Объем земляных работ на 1 га при строительстве осушительных каналов составит V = 3,29∙500 = 1645 м3.

Коэффициент увеличения объема земляных работ по отношению к проектному сечению канала составит К = 3,29/1,22 = 2,7.

 

Последовательность производства строительных работ предварительного осушения применима и к магистральному каналу, прокладываемому в труднопроходимых неустойчивых грунтах торфяной залежи. При проходке глубоких МК вне осушаемой площади рекомендуется предварительное осушение полосы шириной 150-200 м вдоль намечаемой трассы канала. Такое осушение производится сначала траншеей глубиной 1,5 м, устраиваемой по оси выемки канала, а затем боковыми каналами, располагаемыми с обеих сторон выемки нормально к оси канала через 25-50 м один от другого и глубиной 1,25 м. Доводка канала до проектных размеров достигается в несколько приемов с одновременным углублением боковых каналов.

В программу предварительного осушения входят работы по проходке всей осушительной сети, нагорных и ловчих каналов, регулированию водоприемников. При осушении механическим водоподъемом – строительство оградительных дамб и насосных станций; при обводнении залежи напорными грунтовыми водами – устройство дренажей по снятию пьезометрического напора.

Самое серьезное внимание при предварительном осушении должно быть обращено на своевременное и полное ограждение осушаемой площади от притока внешних вод.

. Второй этап – эксплуатационное осушение. Его целью является поддержание необходимой нормы осушения в процессе сработки торфяной залежи. Приэксплуатационном осушении предусматривается периодическое (через 2-3-4 года) углубление магистральных, валовых и картовых каналов для поддержания нормы осушения в пределах 0,8 – 1,2 м.

Для интенсификации осушения залежей верхового типа после предварительного осушения и стабилизации залежи предлагается комбинированная схема осушения в сочетании открытых картовых каналов и закрытого дренажа глубиной 1,2 м, прокладываемого перпендикулярно картовым каналам через 10 м.

Донное осушение производится с целью выработки залежи на полную глубину, а в последующем – для организации на освобождающихся площадях сельскохозяйственных или лесных угодий.

Проектное дно каналов донного осушения назначается по средней глубине сработки торфяной залежи с учетом толщины оставляемого защитного слоя торфа (от 0,15 до 0,5 м в зависимости от дальнейшего использования выработанной площади).

Глубина валового канала при донном осушении определяется наинизшим горизонтом фрезерования, который располагается выше дна валового канала на величину Н, которая в общем случае может быть представлена в виде

Н = h1 + h 2 + h3 , м,

где h1 – высота слоя воды в летний бездождный период, принимаемая равной 0,2 м;

h 2 - высота подъема депрессионной поверхности над уровнем воды в канале, равная 0,3 м;

h3 – минимальное расстояние между уровнем грунтовых вод и горизонтом фрезерования (минимальная норма осушения).

Перед окончанием эксплуатации участка для экономии на земляных работах последние циклы можно выполнять при минимальной норме осушения 0,4-0,5 м. Тогда наинизший горизонт фрезерования будет располагаться выше дна валового канала на величину (см. рис. ).

Н = 0,2 + 0,3 + 0,5 = 1 м.

 

Рис. Взаимное расположение дна валового канала

горизонта наинизшего фрезерорвания

 



Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 426;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.068 сек.