Диссертация (1151746), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Степень фильтрации рассчитывалась за время активного обезвоживания иловых отложений и составила: для ткани ТЛФ-5-2 – 0,28 л/(м2*с); для тканиGeolon PP80 – 0,17 л/(м2*с). Наилучшие результаты обезвоживания илистых донныхотложений получены для ткани отечественного производства ТЛФ-5-2.После окончания опыта проводилось определение размера пор и оценка тканина кольматацию.
Для этого образцы ткани до проведения опыта исследовались подстереомикроскопом марки «Stemi 2000С» при 25-кратном увеличении. (фото 1, 2).Исследования показали, что средний размер пор у ткани ТЛФ-5-2 составляет250 микрон, а у ткани Geolon PP80 около 300 микрон.95Фото 1. Замер пор ткани ТЛФ-5-2 подмикроскопом (ув. x25)Фото 2.
Замер по ткани Geolon PP80под микроскопом (ув. х25)Исследование ткани ТЛФ-5-2 на степень кольматации пор показало, что обезвоженный ил покрывает ткань сверху тонкой коркой (рис. 3), а в сами поры твердыечастицы илового осадка не проникают. Это позволяет говорить о возможности повторного использования материала для обезвоживания.
Также установлено, чтовнешняя сторона ткани чистая, что говорит о полном удержании твердых частицвнутри опытного образца контейнера. Исследование ткани Geolon PP80 на степенькольматации пор показало аналогичные результаты с тканью ТЛФ-5-2: обезвоженный осадок иловых отложений покрывает ткань, но не проникает в поры (фото 4).Фото 3. Определение степени кольматации ткани ТЛФ-5-2 (ув. x10)Фото 4. Определение степени кольматации Geolon PP80 (ув. х25)96Таким образом, можно с уверенностью констатировать, что отечественную иимпортную ткани можно использовать для изготовления контейнеров для обезвоживания илистых осадков многократно, в том числе и донных отложений.Отобранные пробы фильтрата и обезвоженного ила после окончания опытабыли переданы в лабораторию ФГБУ ГЦАС «Ростовский» для проведения химического анализа (табл.
3.7).Таблица 3.7. – Химический состав фильтрата и обезвоженныхиловых отложенийПоказателиФильтрат,мг/лИловые отложения,г/кгPHТяжёлые металлыZnNiPbCu7,30,00320,0180,0137,411,621,936,2CrHg0,0050<0,02<0,0000128,630,40,028Сопоставление химического состава фильтрата и обезвоженного иловогоосадка показал, что основное количество тяжелых металлов остается в иловых отложениях.
Фильтрат по химическому составу не превышает значения показателейводы из реки Темерник и не окажет негативного влияния на прирусловые территории, что подтверждает перспективность применения разработанной автором технологии удаления донных отложений в геотекстильных контейнерах.3.5.5. Рекомендации по подбору оптимальных (заводских) параметровгеотекстильных контейнеров, изготавливаемых на основе отечественных технических тканей.Инженерами предприятия ООО «Рассвет-К» г. Курск совместно с сотрудниками кафедры «Строительная механика» НГМА (г. Новочеркасск) разработаны технические условия (ТУ 1234-147-000 142 34-12) на геотекстильные контейнеры«Оболочки эластичные фильтрационные», которые базируются на следующих параметрах, полученных рассматриваемым путем (таблица 3.6).97Таблица 3.8.
– Соотношение параметров геотекстильных контейнеров1Рабочая высота,Н, м0,3Периметроболочки, L, м1,66Расчетныйдиаметр, м0,5320,63,21,00,9731,06,282,00,8942,08,82,80,9152,513,24,20,9563,016,65,00,97№Отношение В/Н0,93Эмпирическая зависимость усилия в геотекстильном контейнере для материала ТЛФ-5-2 имеет вид [42]:4где T – усилие в материале, кН/м,e – относительная деформация в долях.608 ∙ eB,Если e представлена в процентах %, выражение имеет вид:4так как относительная деформация – этоe6,08 ∙ e,fдеф ff,где L0 – начальная (заводская) длина геоконтейнера;Lдеф – длина периметра геоконтейнера, заполненного иловым материалом.Для материала ТЛФ – 5-2 получена эмпирическая зависимость для усилия вматериале (Т, кН/м):41,04fдефf61 .Так как для деформированного состояния усилия в геоконтейнере равны:4m̀Jklэто позволяет определить Lдеф.jf`деф ∙Mab` Nno pqr sno ,tu ,` pqr s!#vb Xw mw m w ` !∙Mab` Nx`,Несколько иное выражение получаем для материала ТБГ, позволяющее определить периметр геотекстильного контейнера в деформированном состоянии (Lдеф):9841,13fдефf610,5fдефf"61 .По величине деформированного периметра в конечном состоянии находимвысоту геоконтейнера (Н1), площадь поперечного сечения (y), объем илового материала в геоконтейнере (V=yB), геометрические параметры геоконтейнера (A, X, y,h, H и др.) Это позволило определить оптимальные заводские параметры геотекстильного контейнера (таблица 3.7).Таблица 3.9.
– Оптимальные (заводские) параметрыгеотекстильных контейнеровРабочая высота, Н, мПериметр оболочки, L, м Расчетный диаметр, м2,08,82,82,513,24,23,016,65,0Взяв за постоянную величину рабочую высоту контейнера Н, изменением степени наполнения α, можно найти оптимальное соотношение усилия Т, создаваемогов контейнере, и принимаемого им объема ω пульпы, основанных на расчете данных,необходимых для его изготовления.ВЫВОДЫ1.
Приведена экологически безопасная технология очистки русел малых рек отдонных илистых отложений с использованием способа гидромеханизации с геотекстильными контейнерами, которая позволяет сохранять прибрежные территории,сокращать площадь, отводимую под размещение донных отложений, уйти от применения тяжелой и сложной техники, а также уменьшить экономические затраты.Особенно актуальны геотекстильные контейнера при удалении донных отложений впределах населенных пунктов и городов, где наблюдается плотная застройка поймыи нижних террас.2. Разработана новая конструкция геотекстильного контейнера многократногоприменения, приведена принципиальная конструктивная схема и рекомендации по99ее использованию.
Повторное использование контейнера позволит сократить затраты и снизить антропогенную нагрузку за счет снижения количества утилизируемыхконтейнеров.3. Приведены экспериментальные исследования прочности технических тканей. Технические характеристики отечественных тканей были сопоставлены с характеристиками импортных. Анализ показал, что отечественные ткани по своим характеристикам не уступают импортным и значительно меньше по стоимости. На основании полученных данных приведены рекомендации по подбору материалов дляизготовления геотекстильных контейнеров.4.
Разработаны технические условия (ТУ 1234-147-000 14234-12) на геотекстильные контейнеры «Оболочки эластичные фильтрационные». Технические условия позволили дать рекомендации по подбору оптимальных (заводских) параметровгеотекстильных контейнеров.1004. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ ИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ТКАНЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ4.1. Тканые контейнеры в условиях геометрической и физической нелинейностиСложность расчета тканевых сооружений в общем виде состоит в значительной громоздкости и высоком порядке нелинейных разрешающих уравнений.
Физическая нелинейность задачи обусловлена соотношениями, связывающими усилия сдеформациями [139, 140, 142, 143, 186, 215]. Геометрическая нелинейность заключается в нелинейных соотношениях, связывающих деформации с перемещениями.Возможныдвапринципиальноразличныхпутиобоснованиянапряженно-деформированного состояния (НДС) тканевых сооружений.
В первом случае решение строится по аналогии с классической теорией тонких оболочек и заключается вполучении разрешающей системы уравнений в перемещениях. Как и в теории упругости, разрешающие уравнения получаются с таким расчетом, чтобы они выражаликак условия равновесия, так и совместности деформаций [31, 32, 70].Наиболее просто расчетные уравнения получаются, когда криволинейные координаты на недеформированной поверхности являются линиями главных кривизн(F = 0; М = 0; χ = π/2), но даже в этом случае уравнения отличаются значительнойгромоздкостью, поэтому мы ограничимся только обоснованием принципиальногопути решения задачи. Расчетные уравнения в сокращенном виде представлены вопубликованных работах [29, 32, 38, 137, 138] и в полном объеме приведены в отчетах по НИР по проблеме 0.52.08.04 и 0.04.05.01, ответственным исполнителем в которых является В.А.
Волосухин. Наиболее громоздкий вид имеют уравнения равновесия тканевого сооружения в деформированном состоянии, отнесенные к начальному состоянию с учетом больших перемещений. При их построении должны использоваться условия неразрывности деформаций. Наиболее трудоемкий путь получения подобных уравнений равновесия оболочки в деформированном состоянии инелинейных геометрических уравнений. Такой вариант, но с использованием линейных геометрических уравнений, приведен в монографии по теории оболочек101профессора А.Л.
Гольденвейзера [52]. В работах профессора В.И. Усюкина [169]показано, что подобные уравнения могут быть получены с использованием вариационного подхода.Полагая в начальном состоянии χ = π/2, М = 0 применительно к тонкостеннойоболочке, нелинейные геометрические уравнения, путь получения которых обоснован академиком В.В. Новожиловым [121], имеют вид:11J ! 11J !"111" ! "111" ! cos {1eJ !"5J"e" !"5""eJ !j`zJ" ;z"" ;e" !j1zJ z" ,(4.1)где l1, l2 – удлинения линейных элементов, отнесенные к начальным размерам вдольлиний α0 и β0 (элемент дуги вдоль линии α0 на деформированной поверхности равенА1dα0, а на недеформированной – Аdα0, тогда|J} ]~•]~}]~6 1.}}Принцип получения уравнений (4.1) очень прост, но довольно громоздок.В уравнениях (4.1) положено:eJ€•}5JJ‚∙}ƒ}„‚•}66…•…†€∙}ƒ}}„€†; e"; 5";"‚ƒ„€ƒ„66…ƒ„€∙„•}„‚∙„•}„…†`;‚†`;(4.2),где индексы означают частные производные по этим величинам.Дифференциальные уравнения равновесия тканевого оболочечного элемента вдеформированном состоянии, отнесенные к недеформированному состоянию косоугольной системы координат ({; ˆ , М ˆ 0), при любых значениях относительных‰"деформаций и при любых перемещениях функционально имеют вид:+J 4J , 4" , Œ, eJ , e" , 5J , 5" ,‹+" 4J , 4" , Œ, eJ , e" , 5J , 5" ,+$ 4J , 4" , Œ, eJ , e" , 5J , 5" ,J, "!J, "!J, "!0;0;0.(4.3)102В частном случае из них вытекают уравнения равновесия, если на недеформированной поверхности криволинейные координаты являются линиями главных кривизн.Нелинейные физические уравнения представим в виде:где l12 = χ0 – χ1.4J(J |J , |" , |J" !; 4"(" |J , |" , |J" !; Œ($ |J , |" , |J" !,(4.4)Тканевая оболочка должна иметь плавно изменяющуюся непрерывную поверхность.
Нагрузка на тканевую оболочку должна быть плавной и непрерывной.Уравнения (11) – (14) принципиально можно свести к трем уравнениям в перемещениях:ZJ •, , O!0;Z" •, , O!0;Z$ •, , O!0.(4.5)Расчет тканевых сооружений в наиболее общем случае с использованием полных нелинейных геометрических и физических уравнений является достаточносложной математической задачей. При решении практических задач по обоснованию НДС тканевых сооружений мелиоративных систем возможно использованиетолько принципиального подхода, принимая те или иные допущения для конкретного типа поверхности, действующих нагрузок, граничных условий.Для уравнений связи тканевого сооружения в начальном и конечном состояниях используем выражения для первой квадратичной формы поверхностей, находящихся в недеформированном и деформированном состояниях:cŒ;"отсюда‘JcŒ"]’~]’~""; cH;"cH}]~} ]~2"; ‘"2‰; ; cos "∙ cos {]’“„]“]’“„ ]“""; c•; ;"c•,;5‰"(4.6)6 {.(4.7)Формулы (4.7) имеют наиболее простой вид для осесимметричных тканевыхоболочек, где степени деформации в меридиональном (λ1) и широтном (λ2) направлениях соответственно равны:‘J]f]f; ‘"””.(4.8)103Получены уравнения равновесия, физические уравнения, уравнения ГауссаПетерсона-Кодацци и уравнения связи деформированного и недеформированногосостояний с 12 неизвестными - 4J , 4" , Œ, , , +, B, •, –, ‘J , ‘" , 5, то есть система явля-ется замкнутой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
