Автореферат (1151745), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Сложность расчета тканевых сооружений в общем видесостоит в значительной громоздкости и высоком порядке нелинейных разрешающих уравнений. Физическая нелинейность задачи обусловлена соотношениями, связывающими усилия с деформациями. Геометрическая нелинейностьзаключается в нелинейных соотношениях, связывающих деформации с перемещениями. При построении уравнений равновесия тканевого сооружения вдеформированном состоянии должны использоваться неразрывности деформаций, что представляет наибольшие трудности для получения подобных уравнений равновесия оболочки. Такой вариант, но с использованием линейных геометрических уравнений, приведен в монографии по теории оболочек профессора А.Л.
Гольденвейзера. В работах профессора В.И. Усюкина показано, что подобные уравнения могут быть получены с использованием вариационного подхода. Нелинейные геометрические уравнения обоснованны В.В. Новожиловым.В работе рассмотрены уравнения равновесия, физические уравнения,уравнения Гаусса-Петерсона-Кодацци и уравнения связи деформированного инедеформированного состояний с 12 неизвестными, в случае, когда система является замкнутой. Используя обобщенные зависимости теории тканевых оболочек, получены следующие уравнения для параметров геотекстильного контейнера в конечном деформированном состоянии:Периметр контейнера, L (м):(1),Высота, Н (м):,(2)Величина прилегания в плане, А (м):,(3)Площадь сечения, ω (м2 ):,Давление в илосодержащей пульпе контейнера, Р (кПа):,(4)(5)Усилие в материале контейнера,Т (кН/м):,(6)B, C – длина и соответственно ширина контейнера, м;где;– эллиптические интегралы первого и второго рода;- полные эллиптические интегралы первого и второго рода;16– модульный угол эллиптических интегралов.К недостаткам вышеуказанных выражений, как зачастую отмечается винженерных работах, относится то, что зависимости требуют наличия таблицполных эллиптических интегралов с достаточно полным разбиением по модулярному углу θ.Эллиптические интегралы можно представить через логарифмическиефункции.
В принятых нами обозначениях выражения для полных эллиптических интегралов имеют вид:,(7)(8)Применение логарифмических функций позволяет уйти от использования таблиц полных эллиптических интегралов, но и в таком виде расчет остается довольно громоздким.Анализ конструкций и имеющихся схем геотекстильных фильтрующихконтейнеров для обезвоживания донных отложений позволил разработатьпринципиально новую схему в соответствии с разработанными методикамирасчета (рис. 4).Рисунок 4.
Расчетная схема геотекстильного контейнераН – максимальная высота геотекстильного контейнера; H1 – высота заполнения контейнера; H11 – высота центра ребра контейнера; h – рабочая высотаконтейнера; А – ширина прилегания контейнера в планеПредставленная расчетная схема позволяет наглядно показать геометрические параметры геотекстильного контейнера.При эксплуатации геотекстильных контейнеров немаловажным параметром является процент его заполнения, т.к. в зависимости от степени заполненияконтейнера, изменяются его геометрические и физические характеристики(таблица 7).17Таблица 7 – Изменения параметров геотекстильных контейнеров в зависимостиот степени их заполненияСтепеньзаполнения, %61,472,081,988,993,096,9θ, град888580757060Усилие, Т,кН/м15,2726,2144,6266,7693,56174,24Периметр,L, м18,518,518,518,518,518,5Высота, Н, м2,382,973,553,974,284,82Площадьсечения, ω, м216,7919,7422,4124,3325,4426,50Основываясь на работах В.А. Волосухина, для определения продольных икольцевых напряжений в геотекстильном контейнере, была получена следующая зависимость:,(9)где ω – площадь поперечного сечения контейнера, м2;L – периметр геотекстильного контейнера, м;Т – кольцевое усилие в геотекстильном контейнере, кН/м;γ – удельный вес осадков (шлама) в геотекстильном контейнере, кН/м3.При проектировании геотекстильных контейнеров расчетные параметрыдолжны быть понятны как рабочим, так и лицам, выполняющим очистные работы по данной технологии.
Приведенные выше расчетные зависимости контейнеров упрощены, но остаются громоздкими, и требуется дополнительноевремя для определения параметров, а также применимы только в конечном деформированном состоянии контейнера. Для упрощенного проектирования геотекстильных контейнеров и мониторинга их параметров в период эксплуатации(полный цикл работы контейнера от его заполнения до конца обезвоживания)нами были разработаны эмпирические зависимости между основными параметрами контейнера и на их основе - программа расчета параметров.
Разаботанная методика расчета позволяет проектировать геотекстильные контейнерыбез сложных вычислений и в короткий срок, что необходимо для производстваи эксплуатации данной технологии.Для проверки расчетных зависимостей методом сшивания был изготовлен опытный образец геотекстильного контейнера. Контейнер был изготовлениз технической ткани ТЛФ-5-2 и заполнялся одновинтовым насосом Бурун®СХ 0,9/4-0,25/8 (производитель ОАО «ГМС «Насосы», г. Ливны) обводненнымгрунтом вязкостью до 3000 МПа под давлением 0,4 Мпа (рис. 5).
Производительность насоса составляла 0,4 м3/ч.Опытный контейнер был заполнен на 93 %. При такой степени заполнения модулярный угол эллиптических интегралов равен θ = 70°. Отклонениерасчетных параметров от натуральной величины в данном случае не более 5 %.Принимая во внимание погрешность измерительных инструментов, разницу натуральных размеров опытного образца геотекстильного контейнера от рекомендуемых в работе, считаем полученное отклонение в расчетах допустимым.18Рисунок 5. Процесс заполнения опытного образца контейнераВ пятой главе «Экономическая эффективность и перспективы применения геотекстильных контейнеров в мелиоративном строительстве»приведен расчет затрат на осуществление работ по удалению донных отложений с использованием геотекстильных контейнеров и рекомендации по комплексу мероприятий для совершенствования мелиорации малых рек.Основными показателями экономической эффективности геотекстильныхконтейнеров являются:- стоимость установки и размещения геотекстильных контейнеров относительно специальных илохранилищ;- достижение экономического эффекта за счет использования новой конструкции геотекстильного контейнера многократного применения;- увеличение срока заиления русла реки после рекультивации за счетудержания 100 % твердых частиц донных отложений в контейнере;- сокращение площади размещения донных отложений за счет укладкиконтейнеров многоярусным способом.Для сравнения стоимости проведения очистных работ в диссертации были рассмотрены следующие способы удаления донных отложений: механический, гидромеханический и гидромеханический с применением геотекстиольных контейнеров (таблица 8).Сравнительный анализ сметной стоимости показал, что использованиеспособа гидромеханизации с применением геотекстильных контейнеров приудалении 10 000 м3 донных отложений приносит следующий экономическийэффект:- 834 645 руб.
– экономия в сравнении со способом механизации;- 2 018 490 руб. – экономия в сравнении со способом гидромеханизации.19Таблица 8 – Сравнительный анализ сметной стоимости проведения работСпособ проведенияработМеханизированныйГидромеханизированныйГидромеханизированный сприменением геотекстильных контейнеровОбъем извлеченных донных отложений, м310 00010 00010 0003 642 012,604 825 857,11Стоимость удаления 1 м3 донныхотложений, руб/м3364,20482,592 807 366,82280,74Общая стоимостьработ, руб.Рекомендации по совершенствованию комплекса мероприятий поочистке и восстановлению р.
ТемерникИз анализа технологий разработки донных отложений и предложений поих усовершенствованию вытекают рекомендации, направленные на оптимизацию очистки и восстановление русла реки Темерник, находящейся в условияхплотной застройки поймы:- при разработке донных отложений в населенных пунктах целесообразноприменять малогабаритные универсальные земснаряды на собственном ходу,которые позволяют проводить работы как насосом, так и ковшом.
При помощитаких земснарядов можно выполнять другие работы по восстановлению руселрек: окашивать траву, камыш и мелкие кустарники;- при рекультивации русла целесообразно использовать геотекстильныеконтейнеры, что позволит предотвратить нарушение и загрязнение прибрежныхтерриторий, а также сократить площадь, занимаемую под складирование донных отложений;- рекомендуется использовать конструкцию контейнера многократногоприменения. При помощи шнуровки контейнер разворачивается для удалениядонных отложений и сворачивается для повторного использования, что сокращает затраты;- после обезвоживания осадка контейнер или его содержимое должнобыть удалено за пределы водоохраной зоны и утилизировано.
При высокойтоксичности донных отложений они должны быть вывезены на специальныеплощадки или санкционированные полигоны твердых бытовых отходов;- необходимо осуществлять контроль качества изымаемых донных отложений и качества речных вод. После проведения мероприятий по очистке руслаот донных отложений рекомендуется проведение зонирования по токсичностивоздействия вод.Оценивая перспективы применения результатов исследований, можносделать вывод о широком географическом диапазоне использования предлагаемой технологии не только на территории Ростовской области, на которойпреобладают малые реки, и их экологическое состояние оценивается как катастрофическое, но и в целом по России.
Из-за бесконтрольного забора воды многие малые реки пересыхают, заиливаются, а некоторые исчезают. Поступающиетревожные сигналы свидетельствуют о том, что необходима планомерная мелиорация малых рек и улучшение экологической обстановки, что открываетширокие перспективы для применения результатов исследования.20ВЫВОДЫ1. Эффективным средством по очистке и восстановлению малых рек является удаление донных отложений как вторичного очага загрязнения водоема.Наибольшее распространение при удалении донных отложений получили маханизированный и гидромеханизированный способы, однако, в условиях плотной застройки их реализация ограничена отсутствием свободных территорий,невозможностью подъезда тяжелой техники к месту работы, возможным загрязнением поймы и пляжных зон, недопустимостью хранения продуктов расчистки рек в городской среде.2.
Выполнены натурные обследования бассейна р. Темерник, по результатам которых оценено экологическое состояние реки, основные параметры (длина l=35,5 км, уклон iср=2,3 ‰, глубина: 0,3-0,8 м, площадь Sвод=293 км2) и качество воды и донных отложений, а также установлены особо опасные места впределах бассейна: кладбища, участки хранения донных отложений после проведения очистных работ и участки русла, в пределах которых происходит систематический сброс загрязняющих веществ.3. Впервые для условий плотной застройки территории, прилегающей креке, разработана новая технология удаления донных отложений гидромеханизированным способом с применением фильтрующих геотекстильных контейнеров, которая позволяет сократить площадь, отводимую под размещение донныхотложений, снизить нагрузку за счет применения тяжелой техники и обеспечить снижение затрат.4. Определены рациональные параметры геотекстильных контейнеров:рабочая высота H = 2,5 м, периметр L = 13,2 м, расчетный диаметр Dр = 4,2 м, адлина контейнера зависит от объема принимаемых донных отложений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
