Диссертация (Экспериментальное обоснование использования геоматов с полимерным вяжущим), страница 9

Рабочий участок лотка имеет длину 6843 мм, на нём можно изменятьуклон дна, рабочий участок показан на Рисунок 2.17.Рисунок 2.17 – Фото подводящего и отводящего участка фрагмента канала68Для проведения исследований было выбрано трапецеидальное сечениерабочего участка, с вертикальным правым бортом и левым бортом в видеоткоса с заложением = 1, которое соответствовало половине реальноготрапецеидального сечения канала, принятого на практике. Такое сечениеимитировало движение воды в канале, примыкающего к нижней части левогоборта [89].

Как показано на Рисунок 2.18, на дно и левый борт рабочего участкаукладывался ковёр геомата, заполненный щебнем и битум-полимернымвяжущим. Для максимально возможного исключения влияния неровностиобшивки борта на структуру потока и уменьшения сил трения, к вертикальнойстенке крепились листы из гладкой глянцевой пластмассы.Рисунок 2.18 – Фото фрагмента канала, трапецеидального поперечногосечения натурной величины69На рабочем участке длинной 6843мм, при уклоне дна = 0,0073 ирасходах = 82,7 л/с, = 122,59 л/с и = 162,01 л/с; уклоне дна =0,0237 и расходах = 83,44 л/с, = 120,28 л/с и = 166,31 л/свыполнялисьзамерыкинематическиххарактеристикпотока.Чтобыопределить коэффициента шероховатости исследовалась кинематика потокапо всей площади створа лотка. Для определения неравномерностираспределения скоростей потока находился коэффициента Кориолиса .Измерение скоростей течения водного потока выполнялось по методике Н.М.Щапова [113].

Для этого рабочий участок был разбит на пять створов,расстояния до этих створов измерялись от начала рабочего участка исоответственно были равны 2150, 3100, 3800, 4700 и 5650 мм. Каждое сечениеразбивалось на 11 мерных вертикалей, равномерно распределённых поширине потока с одинаковыми расстояниями между ними. При помощиизмерительного оборудования, производились замеры скоростей потока,измерения выполнялись на каждой вертикали в шести точках по высоте.

Всвязи с колебаниями поверхности воды, для уменьшения их влияния нарезультатырасчетов,былоназначенобольшоеколичествомерныхвертикалей. По данным замерам производились расчёты и строились графикискоростей на вертикалях, после чего осуществлялась аппроксимацияполученных данных. Расчёт результатов исследований производился припомощи аппроксимирующих зависимостей.Изучение пульсационных характеристик.

Измерение пульсационныххарактеристик геомата, заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим,осуществлялось на рабочем участке экспериментальной установки дляопределения гидравлических характеристик, на физической модели фрагментаканала, трапецеидального поперечного сечения натурной величины. Датчикдля измерения пульсационных характеристик устанавливался на расстоянии3570 мм от начала рабочего участка. Для оценки влияния пульсаций наустойчивостьпокрытия,измерениепульсационныххарактеристикосуществлялось под покрытием и на одном уровне с поверхностью70исследуемого материала. Так как геомат, заполненный щебнем и битумполимерным вяжущим, используется как на дне канала, так и на откосе, томестом установки датчика было дно и откос экспериментальной установки, наоткосе датчик устанавливался на расстоянии 45 мм от дна.

Датчик былустановлен в одном створе в плане (плоскости) на дне и откосе. Местарасположения датчика показаны на Рисунок 2.19.Рисунок 2.19 – Фото расположения датчика ДД-1071Передначаломпроведенияэкспериментавыполнялсяпрогревоборудования и тарировка индукционного датчика давления. Измерениепульсаций производилось при трех разных расходах, уклон при этом оставалсянеизменным. Особенностью исследований было то, что все измеренияпроизводились при помощи одного и того же датчик, для исключения ошибкипри тарировке датчика. Сначала пульсационные характеристики измерялисьпод покрытием, а затем в покрытие сверлилось отверстие непосредственно надместом расположения датчика и измерялись характеристики на одном уровнес поверхностью покрытия.

Измерение скорости потока осуществлялось припомощи трубки Пито и пьезометров, а измерение поверхности потока припомощи шпитценмасштаба.Изучениефильтрационныххарактеристикматериала.Дляопределения фильтрационных характеристик исследуемый материал былраспилен на образцы размером 100х100 мм, которые соответствоваливнутреннему размеру цилиндра модифицированного прибора Дарси [1].Образцы исследуемого материала послойно размещались друг на друге наопорной решетке.

Для предотвращения фильтрации воды через зазоры междубоковыми гранями исследуемых образцов и стенками цилиндра, по торцамкаждогослояисследуемогообразцавыполняласьгерметизациягидроизолирующим материалом.Дляполученияболееобъективныхрезультатов,измеренияпьезометрического напора с одной стороны цилиндра выполнялись междуслоями материала, а с другой стороны - смещёнными пьезометрами внутрислоя, для чего посередине толщины каждого образца просверливалисьотверстия, в которые вставлялись пьезометрические трубки.

Подача воды вцилиндр осуществлялась с помощью шланга с регулируемым расходом, чтопозволило определить фильтрационные характеристики при напорах от 53 до322,9 мм.Определение фильтрационных характеристик исследуемого защитногопокрытия проводилось для напорного и свободного режима фильтрации. Для72изучения фильтрации в напорном режиме образцы материала, находящийся вцилиндре, опускались ниже уровня воды в водоотводящем резервуаре смерным водосливом.

В данном случае разность уровней воды в цилиндре ирезервуаре является действующим напором. Для изучения свободнойфильтрации, цилиндр с образцом материала находился выше уровня воды вводосбросном резервуаре. Для каждого режима фильтрации было выполненопо 8 серий замеров от максимального до минимального напора надматериалом. Потери напора по длине фильтрующегося потока определялисьпри помощи показаний соответствующих пьезометров, измеряющих давлениеводы внутри и между слоями материала.Изучение характеристик трения. Цель данных исследований –определить коэффициент трения геомата, заполненного щебнем и битумполимерным вяжущим с песчаным грунтом в насыщенном и ненасыщенномводой состоянии.

Во всех опытах использовался один образец геомата,заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим.Исследование проводилось в два этапа. На первом этапе в установкупослойно засыпался песчаный грунт, не насыщенный водой, разравнивался иуплотнялся. На поверхность грунта укладывался образец покрытия,присоединённый через динамометр и ролик к грузовой площадке, на которуюустанавливалисьразновесы.Послеэтогопостепенноувеличиваласьгоризонтальная нагрузка на образец загружением грузовой площадки грузами.В процессе увеличения нагрузки фиксировались перемещения образцапокрытия. Фиксация начальных перемещений выполнялась после полнойостановки покрытия при помощи индикатора часового типа, для фиксацииперемещенийзапределамиизмеренияиндикаторачасовоготипа,использовалась стальная линейка с ценой деления 0,1 мм. Фиксация величинысдвигающейсилыпроизводилисьприпомощидинамометра,послестабилизации его показаний.

Нагрузка считалась предельной, при резкомувеличении нарастании смещений или полном срыве пластины с песчаногогрунта.73На втором этапе исследования, перед началом эксперимента, вконтейнер подавалась вода для насыщения песчаного грунта водой, так каквнутренняя часть контейнера была герметизирована полиэтиленовой пленкой,на всём протяжении исследований влажность грунта оставалась неизменной.Методика проведения исследования была аналогичной, как и на первом этапеэксперимента, только еще определялась весовая влажность грунта.В процессе исследований испытуемый образец также пригружался, длясоздания вертикальной нормальной нагрузки на образец. В качестве пригрузаиспользовался песчаный грунт, заполненный в квадратную форму, бортакоторой, были выполнены из оргстекла, а дно было сделано из плёнки.Размеры формы соответствовали размерам образца, грунт был равнораспределён по образцу исследуемого покрытия.2.6.

Выводы по второй главе1.При исследовании гидравлических характеристик покрытия изгеомата, с заполнителем из щебня и битум-полимерного вяжущегоиспользовалась физическая модель фрагмента канала, трапецеидальногопоперечногосечениянатуральнойвеличины,выполненнаянаэкспериментальной установке для изучения гидравлических характеристикпотока, которая соответствовала натурным условиям потока. Исследованиегидравлических характеристик выполнялось в лотке с трапецеидальнымсечением, ковёр исследуемого геомата располагался на откосе с заложениемm=1 и дне лотка, а вертикальный борт лотка был обшит глянцевымипластмассовыми листами для максимально возможного исключения влияниянеровностей борта на структуру потока.