Как рассчитать водопропускную способность дренажной мембраны за подпорной стеной возле дороги при заданном расходе грунтовых вод?

Обеспечение эффективного дренажа за подпорной стеной — ключевое условие ее устойчивости. Дренажная система должна справляться с отводом всего объема поступающей воды, не допуская создания избыточного гидростатического давления. При использовании современных дренажных геокомпозитов (профилированная мембрана + геотекстиль) перед проектировщиком встает задача: проверить, будет ли водопропускная способность выбранного материала достаточной для конкретных гидрогеологических условий объекта.

Расчет водопропускной способности дренажной мембраны сводится к сравнению двух величин:

Требуемая водопропускная способность (Q_треб), которая определяется на основе гидрогеологических изысканий и равна расчетному притоку грунтовых вод к стене.
Фактическая водопропускная способность геокомпозита (Q_факт), которая берется из технических характеристик производителя.

Расчет считается выполненным, если Q_факт≥k⋅Q_треб, где k — коэффициент запаса.

Процедура расчета и проверки состоит из трех последовательных шагов.

Шаг 1: Определение требуемой водопропускной способности (Q_треб)

Эта величина представляет собой максимальный поток воды, который дренажная система должна отвести от одного погонного метра стены. Она рассчитывается на основе данных инженерно-гидрогеологических изысканий.

Формула (Закон Дарси)

$ Q_{треб} = k_ф \cdot i \cdot A $

где:

Q_треб — приток воды на 1 п.м. стены, м³/с на 1 м.
k_ф — коэффициент фильтрации окружающего грунта, м/с (определяется по данным изысканий).
i — гидравлический градиент (напор), безразмерная величина. Для вертикального пристенного дренажа его можно принять равным 1.
A — площадь фильтрации на 1 п.м. стены. Принимается равной высоте дренируемого слоя, м. A=H_дрен⋅1 м.

Пример:

Подпорная стена высотой 5 м. Грунт засыпки — песок средней крупности с k_ф=5 м/сут.

Переведем k_ф в м/с: 5/(24⋅3600)≈5.8⋅10^(-5) м/с.
Q_треб=(5.8⋅10^(-5) » м/с»)⋅1⋅(5″ м»⋅1″ м»)=2.9⋅10^(-4) м³/с на 1 м.
Для удобства переведем в л/с на 1 м: (2.9⋅10^(-4))⋅1000=0.29 л/с на 1 м.

Проектируете? Мы готовы на всё, чтобы увидеть свой материал в Ваших проектах. Мы нацелены на долгосрочное и взаимовыгодное сотрудничество с проектными бюро и индивидуальными проектировщиками! Сопровождаем проект на всех стадиях развития!

Шаг 2: Определение фактической водопропускной способности (Q_факт)

Эта характеристика является паспортной для каждого типа дренажного геокомпозита и должна быть предоставлена производителем.

На что обратить внимание: Водопропускная способность материала (ее называют «дренажной способностью в плоскости полотна») зависит от двух факторов:

Гидравлического градиента (i): Чем больше уклон, тем больше воды протекает. Обычно производители дают значения для i=1 и i=0.1. Для вертикальной стены мы берем значение при i=1.

Прижимного давления (σ): Чем сильнее грунт давит на мембрану, тем больше сжимаются дренажные каналы и тем меньше их пропускная способность. Производители предоставляют графики или таблицы зависимости Q_факт от давления (σ=γ⋅h, где γ — удельный вес грунта, h — глубина).

Пример (продолжение):

Из каталога производителя для выбранного геокомпозита находим водопропускную способность при градиенте i=1 и давлении, соответствующем середине нашей стены (например, на глубине 2.5 м). Допустим, это значение равно Q_факт=0.8 л/с на 1 м.

Оптовые скидки

Присылайте Ваши заявки - убедитесь в этом!

Доставка - молния

День - в - день отгрузим до ТК или привезем.

Адекватная поддержка

На этапе проектирования и строительства.

Ждем Ваших звонков

+7 (495) 780 21 92

С понедельника по пятницу. С 9 до 18.

Ждем Ваших заявок

INFO@GEOISOL.RU

Всегда

Шаг 3: Сравнение и проверка условия

Для надежной работы дренажа его фактическая пропускная способность должна быть больше требуемой с учетом коэффициента запаса.
Условие:

$ Q_{факт} \ge k_{зап} \cdot Q_{треб} $

k_зап — коэффициент запаса, который учитывает возможную частичную кольматацию (засорение) фильтра со временем, неоднородность грунта и т.д. Для дренажных систем его принимают в диапазоне от 1.5 до 3.

Пример (завершение):

Примем k_зап=2.
Проверяем условие: 0.8″ л/с» ≥2⋅0.29″ л/с»
0.8≥0.58

Условие выполняется. Следовательно, выбранный дренажный геокомпозит подходит для использования в данных условиях. Если бы условие не выполнялось, необходимо было бы выбрать другой тип геокомпозита с большей дренирующей способностью.

Заключение

Расчет водопропускной способности дренажной мембраны — это несложная, но обязательная проверочная процедура, которая гарантирует работоспособность пристенного дренажа. Она сводится к сравнению расчетного притока воды, определенного по закону Дарси на основе геологии участка, с паспортной дренирующей способностью материала, взятой из каталога производителя с учетом давления грунта и необходимого коэффициента запаса. Выполнение этой проверки позволяет инженеру-проектировщику быть уверенным в том, что подпорная стена будет надежно защищена от губительного воздействия гидростатического давления.

ГОСТ Р 52132-2003 Изделия из сетки для габионных конструкций

ГОСТ 10180-2012 Бетоны - методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродстая

ГОСТ 27751-2014 - Надежность строительных конструкций

ГОСТ Р 56419-2015:

ГОСТ Р 56338-2015:

ГОСТ Р 55028-2012:

СП 250.1325800.2016 "Здания и сооружения. Защита от подземных вод"