Цель: Расчетное обоснование конструкции бесполостного дренажа, обеспечивающей эффективное осушение слабоводопроницаемых грунтов. Ранее была разработана методика гидравлического расчета бесполостной дрены составного профиля, закладываемой с уклоном, но без включения в нее дренажной трубы. Дренажная труба усиливает водоотводящую способность бесполостной дрены с сохранением всех остальных ее преимуществ. Методы: Использовано известное дифференциальное уравнение фильтрации жидкости в грунте. Особенно важно, что метод расчета может быть использован при всех режимах движения воды в дренаже: ламинарном, переходном или турбулентном. Для переходного и турбулентного режима применены зависимости, обоснованные экспериментами, проводившимися Северным научно-исследовательским институтом гидротехники и мелиорации. Сложная форма поперечного сечения дренажа учитывается с помощью специального коэффициента, который приводит ее к эквивалентному по площади прямоугольному сечению. Доказывается, что такой переход не приводит к значимой погрешности полученных результатов. Результаты: Получены зависимости, позволяющие рассчитать расходы, протекающие по бесполостной части дрены и по дренажной трубе. Если дрена имеет большую протяженность, то от нее целесообразно периодически отводить воду в поперечном направлении коллекторами. Выведены зависимости, по которым определяется расстояние между промежуточными коллекторами, куда вода поступает от дрен, закладываемых с уклоном и глубину воды в бесполостной части дрены в характерных сечениях. Практическая значимость: Бесполостной дренаж применяется в сельском хозяйстве, в системах инженерной защиты от подтопления и загрязнения окружающей среды. Бесполостные дрены составного профиля привлекли внимание железнодорожников: обеспечивая эффективное осушение земляного полотна, они одновременно увеличивают его несущую способность. Особенно эффективно его применение в слабоводопроницаемых грунтах при заложении в зону сезонного промерзания грунтов.
Бесполостная дрена, гидравлический расчет, дренаж, земляное полотно, составное сечение
1. Kolos A. Reducing of negative heavy axle load impact on the railway track structure / A. Kolos, A. Petriaev, I. Kolos et al. // AIP Conference Proceedings. — 2021. — DOI: 10.1063/5.0063962.
2. Kolos A. Railway subgrade stressed state under the impact of new-generation cars with 270 kN axle load / A. Kolos, A. Romanov, V. Govorov et al. // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2020. — I. 49. — Pp. 343–351. — DOI: 10.1007/978-981-15-0450-1_35.
3. Kolos A. Bearing capacity of high embankment clay soils in terms of heavy axle load operation / A. Kolos, A. Romanov, E. Shekhtman et al. // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2020. — I. 49. — Pp. 403–412. — DOI: 10.1007/978-981-15-0450-1_42.
4. Lazorenko G. Dynamic behavior and stability of soil foundation in heavy haul railway tracks: A review / G. Lazorenko, A. Kasprzhitskii, Z. Khakiev et al. // Construction and Building Materials. — 2019. — DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.184.
5. Kolos A. Study on railway elastic substructure vibration under heavy axle load / A. Kolos, A. Petriaev, A. Konon // AIP Conference Proceedings. — 2021. — DOI: 10.1063/5.0063961.
6. Blazhko L. S. Enhancement of Subgrade's Bearing Capacity in Low Water Permeable (Clay) Soils / L. S. Blazhko, V. I. Shtykov, E. V. Chernyaev // Procedia Engineering. — 2017. — Vol. 189. — Рp. 710–715.
7. Bogomolova N. The study of railway embankment deformations in cold regions / N. Bogomolova, M. Bryn, A. Nikitchin et al. // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2020. — Iss. 50 — Pp. 223–229. — DOI: 10.1007/978-981-15-0454-9_24.
8. Yang G. S. Study of thawing and consolidation law of ice-rich embankment / G. S. Yang, B. Bai, X. L. Yao // Yantu Lixue. Rock Soil Mech. — 2020. — Iss. 41.
9. Bogomolova N. Features of engineering surveys in areas of permafrost prevalence by the example of the project “northern latitudinal way” / N. Bogomolova, Y. Milyushkan, S. Shkurnikov et al. // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2020. — Iss. 50. — Pp. 215–221. — DOI: 10.1007/978-981-15-0454-9_23.
10. Yang G. L. Study on earth pressures in expansive soil roadbed under weather influence / G. L. Yang, X. J. Huang // Chinese J. Geotech. Eng. — 2005. — Iss. 27.
11. Nguyen T. T. Mud pumping under railtracks: Mechanisms, assessments and solutions / T. T. Nguyen, B. Indraratna, R. Kelly et al. // Australian Geomechanics Journal. — 2019. — Iss. 54(4).
12. Leus O. Strength properties of ballast layer, created from new and recycled crushed stone ballast / O. Leus, I. Menendez Pidal, A. Kolos et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2021. — Iss. 942(1). — DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012026.
13. Kaushik M. K. Drainage Performance of Different Sizes Tire Chips used Alone and Mixed with Natural Aggregates as Leachate Drainage Layer Material / M. K. Kaushik, A. Kumar, A. Bansal // Geotech. Geol. Eng. — 2016. — DOI: 10.1007/s10706-015-9937-x.
14. Shtykov V. I. Hydraulic calculation of non-cavity triangular cross-section drains in transient regime / V. I. Shtykov, A. B. Ponomarev // Proceedings of Petersburg Transport University. — Saint-Petersburg, 2019. — Vol. 16., iss. 3. — Pp. 523–532. — DOI: 10.20295/1815-588X-2019-3-523-532.
15. Shtykov V. Hydraulic Analysis of a Sloped Trapezoidal Non-cavity Drain Improved by a Pipe Drainage / V. Shtykov, A. Ponomarev, J. Yanko // Transportation Research Procedia. — 2021. — Iss. 54. — Pp. 768–774. — DOI: 10.1016/j.trpro.2021.02.129.
16. Shtykov V. I. Hydraulic calculation of non-cavity complex cross-section drains / V. I. Shtykov, Yu. G. Yanko // Bulletin of scientific research results. — 2021. — Iss. 1. — Pp. 33–49. — DOI: 10.20295/2223-9987-2021-1-33-49.
