Диссертация (1141510), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Оценка сил трения производится на основанииэмпирических данных. Для измерения силы трения достаточно измерить силу,при которой тело начинает двигаться без ускорения. Расчёт коэффициентатрения производится по формуле: тр =⃗⃗||,(4.12)где: – сила трения скольжения;- модуль вектора силы нормальной реакции.Откуда сила нормальной реакции находится по формуле: = (п.
+ пр. ) ∙ ,(4.13)где: п. – масса образца покрытия п. = 4487 г;пр. – масса пригруза; – ускорение свободного падения = 9,80665 м/с2 .Расчётная схема для определения коэффициента трения представлена наРисунок 4.15.132NmпригрузаFтрPmпокрытия-FтрmgPРисунок 4.15 – Расчётная схема для определения коэффициента тренияИсходя из полученных данных был произведён расчёт коэффициентатрения, возникающего между поверхностями соприкосновения фрагментазащитного покрытия и песчаного грунта в насыщенном и ненасыщенномводой состоянии.Результаты расчёта коэффициента трения, полученные для песчаногогрунта в ненасыщенном и насыщенном водой состоянии, представлены вТаблица 4.1:Таблица 4.1 – Коэффициент трения при песчаном грунте в ненасыщенном инасыщенном водой состоянииПригруз наКоэффициентисследуемыйобразецКоэффициентКоэффициенттрения покоятрения скольжениятр - при песчаномБез пригруза0,530,68грунте вПригруз 3 кг0,50,69ненасыщенномПригруз 6 кг0,520,64водой состоянииПригруз 10 кг0,540,65тр - при песчаномБез пригруза0,680,85грунте вПригруз 3 кг0,70,86насыщенномПригруз 6 кг0,680,84водой состоянииПригруз 10 кг0,670,81133По данным Таблица 4.1 видно, что коэффициент трения с песчанымгрунтом в насыщенном водой состоянии получился больше, чем с грунтом вненасыщенном водой состоянии.
Получившийся результат можно объяснитьпоявлением молекулярных сил притяжения мельчайших частиц песчаногогрунта, при его насыщении водой. Данный процесс также наблюдается взависимости неразмывающих средних скоростей от диаметра частиц иглубины потока. На зависимости, показанной на Рисунок 4.16, в определённыймомент с уменьшением диаметра частиц средние неразмывающие скоростиначинают возрастать [46].Рисунок 4.16 – Зависимость допускаемых (неразмываемых) средних идонных скоростей от диаметра частиц и глубины потока [46]По результатам, представленным в Таблица 4.1, были выведены средниезначения коэффициента трения.
Впредь до накопления более обширныхэкспериментальных данных, коэффициент трения покоя возникающий междусоприкосновением нижней поверхности геомата, заполненного щебнем ибитум-полимерным вяжущим и песчаным грунтом в ненасыщенном водойсостоянии, будет равен тр = 0,52, для песчаного грунта в насыщенном водойсостоянии - тр = 0,68, а коэффициент трения скольжения будет равен тр =1340,66 с песчаным грунтом в ненасыщенном водой состоянии и тр = 0,85 спесчаным грунтом в насыщенном водой состоянии.4.11. Выводы по четвёртой главе1.Исследования коэффициента фильтрации проводились при двухрежимах: при напорной и свободной фильтрации.
Исследование этих режимовбыло необходимо, в связи с тем, что защитное покрытие располагается какниже, так и выше уровня воды в канале.2.По результатам исследований были получены следующиекоэффициенты фильтрации: для напорного режима ф = 2,24 см/сек; длясвободного режима ф = 2,34 см/сек.3.Полученные значения коэффициента фильтрации являютсядостаточно большими. Данное покрытие планируется использовать какпротивоэрозионное, большая пропускная способность профильтровавшейсяводы через структуру геомата будет преимуществом данного покрытия.4.Поскольку покрытие будет укладываться на песчаный грунт, тонеобходимо провести эксперименты для изучения сопротивления сдвигуисследуемого покрытия по песчаному грунту.
В результате исследованийбыли получены значения коэффициентов трения, возникающих междугеоматом, заполненным биту-полимерным вяжущим и песчаным грунтом.5.Для песчаного грунта в ненасыщенном водой состоянии,коэффициент трения покоя будет равен тр = 0,52, для грунта в насыщенномводой состоянии - тр = 0,68, а коэффициент трения скольжения будет равентр = 0,66 с песчаным грунтом в ненасыщенном водой состоянии и тр = 0,85с песчаным грунтом в насыщенном водой состоянии.6.Как правило, в большинстве случаев с увеличением влажностиуменьшается коэффициент трения и скольжение начинает происходить применьшей нагрузке. Но как видно по результатам исследований, коэффициенттрения при песчаном грунте в не насыщенном водой состоянии, оказался135меньше, чем при грунте в насыщенном водой состоянии.
Назвать этотрезультат случайным нельзя, поскольку при проведении экспериментов сразными пригрузами над исследуемым образцом, коэффициент трения сгрунтом в насыщенном водой состоянии, всегда оказывался большекоэффициента трения с грунтом в ненасыщенном водой состоянии. Данныйрезультат можно объяснить появлением молекулярных сил притяжениямельчайших частиц песчаного грунта, при его насыщении водой. Это явлениепроявляется и при размыве мелкозернистого грунта, при котором суменьшением частиц грунта меньше 0.15 мм размывающая скорость потоканачинает расти. Наличие таких значений коэффициентов трения показывает,что защитное покрытие имеет достаточное сцепление с песчаным грунтом, иможет использоваться на откосах, выполненных из песчаного грунта.136ЗАКЛЮЧЕНИЕВ диссертационном исследовании дано описание процесса водной1.эрозии,рассмотреныпоследствиявоздействияводнойэрозиинагидротехнические сооружения и откосы.
Выполнен обзор противоэрозионныхкреплений и современных материалов используемых для защиты откосов отводной эрозии.2.защитногоПредметом исследований являлось изучение характеристикпротивоэрозионногопокрытия,выполненногоизгеомата,заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим, используемого вкачестве защиты грунтовых откосов. Все исследования выполнялись принатурных условиях работы защитного покрытия.3.Для определения коэффициента шероховатости в лабораториина экспериментальной установке была создана физическая модель фрагментаканала, трапецеидального поперечного сечения натуральной величинысоответствующая натурным условиям потока, одна из стенок которого былавыполнена вертикально, а другая с заложением откоса = 1. Вэкспериментальной установке была предусмотрена возможность измененияуклона дна канала и расхода.
На данной модели производились замерыгидравлическихпараметровпотока.Коэффициентшероховатостирассчитывался при двух уклонах дна лотка равных = 0,0073 и = 0,0237 итрех расходах для каждого уклона, всего было выполнено шесть серийиспытаний.Всегобылопосчитано180значенийкоэффициентовшероховатости. Одна из стенок установки была покрыта глянцевымипластиковыми листами, поэтому изначально рассчитывался обобщённыйкоэффициент шероховатости ср учитывающий поверхности с разнойшероховатостью, а именно глянцевых пластмассовых листов, покрывающихвертикальную стенку и геомата, покрывающего дно и откос, после чеговычислялсякоэффициентшероховатостиисследуемогопокрытия.Максимальное значение коэффициента шероховатости = 0,0175, было137посчитано по формуле Маннинга. Значение коэффициента шероховатости =0,0162, рассчитанное по формуле Гангилье-Куттера получилось меньшеостальных значений.
Коэффициента шероховатости = 0,0170, посчитанныйпо формуле Н.П. Павловского, оказался средним между значений,посчитанных по первым двум формулам. Проанализировав полученныерезультаты расчётов коэффициента шероховатости при разных расходах иуклонах дна лотка, для покрытия, выполненного из геомата, заполненногощебнем и битум-полимерным вяжущим, можно рекомендовать значение =0,0175, рассчитанное по формуле Маннинга.4.физическойИсследование пульсационных характеристик выполнялось намоделиканалатрапецеидальногосеченияспомощьюиндукционного датчика давления ДД-10 и сопутствующего оборудования,обрабатывающего сигналы, полученные с датчика.
Измерения пульсационныххарактеристик выполнялось на дне и откосе физической модели канала, наодном уровне и под исследуемым защитным покрытием. Всего быловыполнено 4 серии испытаний. Исследования проводились при трех расходах.По результатам проведенных исследований было получено, что пульсации,возникающие под исследуемым покрытием меньше, чем над ним.5.Для исследования фильтрационных характеристик и определениякоэффициента фильтрации был сделан модифицированный прибор Дарси.Определение фильтрационных характеристик выполнялось для напорного исвободного режима фильтрации. Для каждого режима выполнялось по 8 серийиспытаний.
Коэффициент фильтрации рассчитывался по формуле =ф.Врезультате исследований получились следующие коэффициенты фильтрации:для напорного режима ф = 2,24 см/с; для свободного режима ф =2,34 см/с.6.Исследование характеристик сопротивления сдвигу по контактуподошвы геомата с грунтом основания выполнялось в установке, состоящейиз контейнера, заполненного песчаным грунтом и нагрузочного устройства,138для создания горизонтальной нагрузки. Для исследования был использованфрагмент геомата, заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим.Было проведено четыре испытания: без пригруза над фрагментом защитногопокрытия и с пригрузами массой 3, 6 и 10 кг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
