Диссертация (1141510), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В случае, когда вяжущий материал в избытке, он незастывает в достаточной степени, вследствие этого, при физическомвоздействии водного потока, будет происходить вымывание щебня и незастывшего битум-полимера, а также будет перерасход битум-полимерноговяжущего. В обоих случаях покрытие будет не пригодно для дальнейшейэксплуатации.4.По результатам исследований, для изготовления геомата, какматериала для защиты откосов гидротехнических сооружений, рекомендуется42использовать соотношение твёрдого заполнителя и битум-полимера 1:1, сдопустимым отклонением в пределах 15%, которые не повлекут за собойзаметного ухудшения характеристик противоэрозионного покрытия.5.В проанализированных нормативных базах и литературе не былонайдено характеристик данного противоэрозионного покрытия, в результатечего можно сделать вывод, что для обоснования применения данногозащитного покрытия, в качестве противоэрозионного, необходимо выполнитьряд исследований, в результате которых будут получены необходимыехарактеристики противоэрозионного защитного покрытия.43ГЛАВА 2.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК.ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯЭКСПЕРИМЕНТА И ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ2.1. Цели и особенности проведения экспериментаНесмотря на развитие ЭВМ и использование программного обеспечениядлятеоретическихрасчётовгидротехническихсооружений,многиепараметры невозможно определить с достаточной для практики точностью инадёжностью.
Для получения более точных результатов проводят физическиелабораторныеисследования,которыепозволяютсдостаточнойдостоверностью прогнозировать поведение исследуемых явлений и получитьискомые результаты. В лаборатории исследуют самые разнообразные явления,процессы и их влияния на гидротехнические сооружения, а также материалыприменяемыевгидротехническомстроительстве[88].Спомощьюлабораторных исследований возможно изучение процессов и явлений сминимальными затратами времени, средств и материалов [86].Предметом для исследования в данной диссертации было полотно,применяемое для защиты грунтовых откосов от водной эрозии.
Защитноеполотно состоит из геомата, наполненного смесью из минеральногозаполнителя в виде щебня с фракцией от 6 до 10 мм и модернизированногобитум-полимерного вяжущего.Для проектирования сооружений с применением в качестве защитногопокрытия – геомата, заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим,необходимо знать ряд параметров данного покрытия. Поскольку покрытиеявляется новым и ранее не изученным, появилась необходимость в проведенииисследованийрядахарактеристикданногозащитногопокрытия.Исследования выполнялись в лаборатории водопропускных сооруженийкафедры гидротехнических сооружений Института мелиорации, водногохозяйства и строительства имени А.Н. Костякова ФГБУ ВО «РГАУ – МСХАимени К.А.
Тимирязева» с использованием экспериментальных установок:44установкадлямодифицированныйизученияприборгидравлическихДарсиихарактеристиксдвиговойлоток,впотока,котороммоделируется основание сооружения. Для получения большей точности иисключениявлиянияискажениямасштабовмоделинарезультатыэкспериментов, все исследования проводились в условиях, приближенных кнатурным.Целью проведения экспериментов было определение характеристик ипоказателей, необходимых для расчёта и проектирования сооружений, сприменением покрытия из геомата, с заполнителем из щебня и битумполимерного вяжущего. Для этого в лабораторных условиях были изученыследующие параметры:коэффициент шероховатости n при разных расходах и уклонах;коэффициент Кориолиса ;воздействие пульсаций давления и скоростей потока на одномуровне с поверхностью покрытия и под исследуемым покрытием;коэффициент фильтрации k и скорости фильтрации Vф, принапорной и свободной фильтрации;коэффициент трения fтр для песчаного грунта в насыщенном иненасыщенном водой состоянии;визуальноенаблюдениезаработойисследуемогопротивоэрозионного защитного покрытия.Для расчёта пропускной способности канала, в котором будетиспользоваться противоэрозионная одежда в виде геомата, заполненногощебнем и битум-полимерным вяжущим, необходимо знать коэффициентшероховатости.
С этой целью в лаборатории проводились гидравлическиеисследования данного покрытия, особенностью этого эксперимента являлосьто, что исследование коэффициента шероховатости осуществлялось нафизической модели, выполненной в виде фрагмента канала трапецеидальногосечения, с условиями потока, близким к натурным.45При использовании защитного покрытия на дне и откосе канала, напокрытие будут воздействовать пульсации скоростей и давления потока. Привозникновении ситуации, когда пульсации давления потока под покрытиембольше, чем на одном уровне с его поверхностью, происходит отрывпокрытия.
Для определения пульсационного давления, возникающего подпокрытием и сравнения его с давлением на одном уровне с поверхностьюпокрытия, были выполнены исследования пульсационных характеристик.При использовании защитного противоэрозионного покрытия в каналахна него будут воздействовать волны и могут воздействовать грунтовые воды.В момент ската волны с откоса и повышения уровня грунтовых вод вышеуровня воды в канале, защитное противоэрозионное покрытие будетподвергаться противодавлению потока, которое зависит от коэффициентафильтрации защитного покрытия.
Поскольку исследуемое защитное покрытиенаходиться как выше, так и ниже уровня воды в канале, исследованиекоэффициента фильтрации выполнялось для свободного и напорного режимафильтрации.Исследуемое покрытие будет применяться на грунтовых откосах, в томчисле и для защиты откосов, выполненных из песчаного грунта. Как правило,в большинстве случаев перед укладкой защитного покрытия на грунтовомоткосе делается песчаная подготовка.
Для расчёта грунтовых откосов сиспользованием в качестве защитного покрытия геомата, заполненногощебнем и битум-полимерным вяжущим, необходимо знать устойчивость этогопокрытия на грунтовом откосе. С этой целью в данных исследованияхопределялись характеристики трения данного покрытия и песчаного грунта.Так как покрытие планируется укладывать на откос как выше, так и нижеуровня воды, исследования проводились с песчаным грунтом в насыщенном иненасыщенном водой состоянии.462.2. Описание экспериментальных установокЭкспериментальная установка для определения гидравлическиххарактеристик. Экспериментальная установка для изучения гидравлическиххарактеристик потока выполнена в виде лотка прямоугольного поперечногосечения с переменным уклоном, фото установки показано на Рисунок 2.1.
Вэкспериментальной установке была возможность изменения уклона дозначений = 0,05, заложения откоса и расхода поступающей воды.а)б)в)г)Рисунок 2.1 – Экспериментальная установка а) Общий вид на установку; б)Рабочий участок; в) Вид на лоток установки; г) Насосное оборудованиеВ приёмный бак установки вода поступала из водонапорного бакаоборудованного системой перелива, для отвода излишек воды и поддержания47постоянного напора, соединения данных баков осуществлялось при помощипитающего трубопровода. Приёмный бак соединяется с подводящим лотком,который был выполнен из стальных листов со следующими размерами: высота– 500 мм; длинна – 2500 мм; ширина – 800 мм. Для выравнивания скоростейпотока в начале лотка была установлена успокоительная решетка, показаннаяна Рисунок 2.2. Для обеспечения равномерного режима по всей длине рабочегоучастка канала, вода на него подавалась по схеме истечения из-под затвора.Размер отверстия соответствовал нормальной глубине потока в канале длязаданного расхода.
Для предупреждения чрезмерного сжатия потока приистечении из-под затвора, его нижнее ребро было оформлено в видецилиндрической поверхности диаметром = 100 мм, затвор показан наРисунок 2.2. За подводящим лотком начинался рабочий участок срегулируемым уклоном дна. План и продольный разрез экспериментальнойустановки представлен на Рисунок 2.3.а)б)Рисунок 2.2 – Элементы экспериментальной установки: а) успокоительнаярешетка б) затвор с нижним ребром в виде цилиндрической поверхности14142150624055907713160551 створ95364882 створ7090802,53 створ1014004 створ95255 створ101,51599111397910111110012Рисунок 2.3 – Схема экспериментальной установки для определения гидравлических характеристик1- Питающий трубопровод; 2 - Приёмный бак; 3 - Успокоительная решетка в приёмном баке; 4 - Опорожняющий трубопровод; 5- Подводящий лоток; 6 - Успокоительная решетка перед рабочим участком; 7- Плоский затвор8 - Рабочий участок; 9 - Подъёмный механизм; 10 - Водосборный лоток; 11 - Жалюзный затвор; 12 - Отводящий лоток; 13 - Опорные конструкции; 14 - Пьезометр в начале лотка; 15 - Пьезометр в конце лотка314612300324849Рабочий лоток установлен на ферме для придания продольной ипоперечной жесткости, сечение лотка собрано из деревянных гладких досок.Ферма выполнена из стальных уголков с размерами полок 63х63 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
