Пояснительная записка Алехина (1207772), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Прииспользовании неоднородной (горной) массы для укрепления откосов неизбежны его деформации, которые объясняются выносом из укрепления мелкихфракций. Стабилизация размыва наступает в том случае, кода откос вымостится крупными фракциями горной массы (произойдет естественная отмостка).84Рисунок 9.1.

Укрепление откоса насыпи каменной наброской в виде защитной призмы: а, б– соответственно при неразмываемых и размываемых грунтах основания; 1 – каменнаянаброска, содержащая камень расчетной крупности d к в количестве более 50 % (размерыв метрах)Известно, что частицы не перемещаются при скорости даже больше размывающей, если шероховатость дна определяют более крупные частицы. Исследования показали, что в отмостку входят частицы, которые не мельче, чемв три раза однородных частиц, устойчивых на откосе (при тех же гидравлических характеристиках потока).Это условие позволяет определять среднюю крупность отмащивающихкамней и дать критерий однородности материала.

Так, камень в наброске работает как однородный материал (т. е. не будут выноситься мелкие частицы),если отношение среднего диаметра камней к минимальным не превышаеттрех.Величину размыва горной массы при образовании естественной отмосткинаходят, исходя из следующих предпосылок:соблюдается равенство веса отмащивающих частиц в объеме деформированной части укрепления и в слое отмостки;отмащивающих частиц достаточно для образования защитного слоя,предохраняющего от размыва мелкие фракции наброски.85Из второго условия следует, что размыв будет тем меньше, чем большуюплощадь закрывают отмащивающие фракции (при одном и том же их весе).Поэтому в расчет необходимо вводить коррективы на форму и неоднородность отмащивающих частиц.Поток воздействует на откос неодинаково.

Наибольшая продольная скорость v отк , составляющая 75 % скорости потока вблизи подошвы откоса, находится на вертикали с глубиной, равной 2/3 глубины потока у основания откосаили берега (рисунок 9.2). По данным о размывах укрепления на различныхвертикалях можно построить поперечный профиль откоса после размыва, покоторому определяют необходимый для укрепления откоса объем наброски.Рекомендуется толщину слоя наброски назначать не менее тройного расчетного размера камня (после деформации откоса).Рисунок 9.2. Деформация горной массы на откосе: 1 - эпюра распределения скоростей потока на недеформированном откосе; 2 - то же после размыва; 3 - участок скатывания камнейс откоса; 4 - поперечное сечение откоса до размыва; 5 - то же после размыва; 6 - частьпризмы, разрушаемой при размыве дна; 7 - линия дна после размываДля обеспечения устойчивости каменной наброски на откосе устраиваютупорную призму, размеры которой назначают так, чтобы в призме было достаточно камней как для механического удержания вышележащей конструкции86укрепления (это необходимо только при коэффициенте заложения укрепляемого откоса менее двух), так и для защиты образуемого при размыве откосаниже упорной призмы (см.

рисунок 9.2). Часть объема призмы, предназначаемую для защиты образующегося ниже ее подошвы откоса, определяют из расчета однослойной укладки камней, отмащивающих этот откос.Согласно заданию на проектирование, требуется выполнить расчёт каменной наброски для укрепления откоса насыпи, сооружаемой вдоль постоянноговодотока. Требуется определить размеры укрепления откоса горной массой.Сооружаемая насыпь имеет со стороны русла откос крутизной m  2,0 ,расположенной в пойме реки и отсыпаемая вдоль водотока. Поток плавно обтекает откос насыпи: а  0 , КУГ  1 . При пропуске расчётного паводка(ВП 100%) прогнозируют скорость и глубину потока при расчетном паводке:v  2,9 м/с и h  4,2 м.

До постройки насыпи ожидаемая глубина потока у берега в расчетном створе при пропуске паводка однопроцентной обеспеченности ожидалась 3,7 м. Грунт насыпи – крупнозерный песок размером частиц 0,8мм. Средний размер частиц отсыпаемого камня составляет 0,12 м. Гранулометрический состав горной массы представлен в таблице 9.1.Таблица 9.1Диаметр камней, мм500-300300-100100-2020-5Весовое содержание фракции, %4164535Метод расчета.а) Камень в наброске для укрепления насыпей подходов и берегов считаютоднородным, еслиdd min 3,(9.1)где d – средний диаметр камней в наброске;dmin – минимальная крупность камня, принимаемая как средняя для наиболее мелких частиц в 15 % веса наброски.87б) Крупность устойчивого однородного камня dк определяют в зависимости от глубины потока на рассматриваемой вертикали откоса hотк по формулам:при hотк  2 / 3h d к при0,27  v 4g2  h  К 2;2 hотк0,17  v 4 1 dк  2;3hg  hотк  К 2(9.2а)(9.2б)5,3h 0,54   отк   v 4h h при 0  отк  2 / 3 d к ,hg 2  hотк  К 2(9.2в)где v, h – скорость и глубина потока вблизи подошвы откоса;g – ускорение силы тяжести;К – понижающий коэффициент, равный для откосов берегов прямолинейных участков реки, пойменных насыпей, траверсов, дамб и других регуляционных сооружений:2m К  1   o   КУГ , m(9.3)где mo – коэффициент заложения естественного откоса камней под водой (дляпрактических расчетов mo = 1,3 – 1,15, где большие значения принимают длякруглых, а меньшие – для угловатых камней);m – коэффициент заложения укрепляемого откоса или берега;К УГ – коэффициент, учитывающий уменьшение размывающей скоростипри косом набегании потока.По формуле (9.2а) получают наибольшую крупность однородного камня,устойчивого на откосе.в) Расчетный диаметр отмащивающих частиц D определяют в такой последовательности:1) рассчитывают по формулам (9.2а) – (9.2в) для соответствующей вертикали на откосе крупность однородных устойчивых на откосе камней dк;882) по гранулометрическому составу горной массы (при наличии в ней камней крупнее dк) находят фракции, которые крупней диаметра dк/3; минимальная из этих фракций dк(min) является и наименьшей в отмащивающем слое.

Тогда:d к (max)Dгде p did к (min) pip,(9.4)pк (max) pi – весовое содержание в наброске всех фракций, отмащивающихpк (min)откос;pi , p к (max) , p к (min) – весовое содержание в наброске i-ой, наибольшей инаименьшей фракции крупностью соответственно d i , d к (max) , d к (min) , вошедших в слой отмостки.г) Глубину размыва горной массы на откосе определяют по формулеh 0,7  D (1   н   ф  p ),н  ф  p(9.5)где  ф – коэффициент формы отмащивающих камней: для грубоколотого (неплоского) камня  ф  0,8  1,0 , а для лещадного (плоского)  ф  1,2  1,4; н – коэффициент неоднородности отмащивающих камней, определяемыйпо формуле:Dн ppк (max)pк (min)pi.di(9.6)д) Для построения поперечного профиля откоса после размыва (см.

рисунок 9.2) определяют:1) наибольшую глубину размыва hmax , которая располагается на вертикали, где на момент стабилизации размыва глубина потока hотк  2 / 3h; этавертикаль II перемещается вверх по откосу от вертикали I (см. рисунок 9.2) с89такой же глубиной до размыва на расстоянии на расстояние mк hmax , гдеm к – коэффициент заложения недеформированного откоса;2) понижение отметки верха упорной призмы (вертикаль III);3) глубину потока на откосе h IV (вертикаль IV), на которой размыва не будет, по формулеhIV gK 2,6h   v2, 4 (h  d min ) 0,6 .(9.7)При построении поперечного профиля откоса после размыва следует иметьв виду, что коэффициент заложения деформированного откоса не может бытькруче коэффициента естественного откоса под водой для наброски.

Если припостроении поперечного профиля откоса получится m < mo, то деформация откоса будет происходить за счет скатывания камней на крутом участке (см. рисунок 9.2).Объем камня в упорной призме для защиты подошвы укрепляемых откосов и берегов от подмыва определяют из условия, что вес 1 погонного метрапризмыG об  h1  D 1  mo21 ,н  ф  p(9.8)где  об – объемный вес камня (обычно принимают  об  1,7 т/м3);h1 – глубина размыва у подошвы откоса или берега (см.

рисунок 9.2);mo1 – коэффициент естественного откоса размываемого грунта под водой,принимаемый равным 1,6 – 2,0.Если упорную призму отсыпают из однородного камня, то в формуле (9.8)принимают D=dн, р=1 и αн=1.Исходя из веса упорной призмы, находят ее геометрические размеры. Приэтом высоту призмы принимают не менее трех-четырех расчетных диаметровкамней, а ширину (в направлении, нормальном к течению) – минимальной поусловиям стеснения живого сечения.90Минимальную ширину призмы, необходимую для защиты подошвыукрепляемых откосов и берегов, определяют по формуле:l min G,   об(9.9)где  – высота упорной призмы после ее деформации.По формуле (9.3) находим коэффициент К, учитывающий уменьшение размывающей скорости на откосе для пойменных насыпей. Для горной массыпринимаем mo = 1,2.2 1,2 К  1     1  0,8. 2 Рассчитываем по формуле (9.2а) наибольшую необходимую крупность однородного камня (на вертикали II):dк 0,27  2,9 49,8  4,2  0,822 0,074 м.Определяем однородность горной массы, приняв в качестве минимальнойкрупности камня средний диаметр фракции 20 – 5 мм.

При d = 120 мм иdmin = 12,5 мм имеемdd min 3. Следовательно, горная масса неоднородна ивозможны ее деформации на откосе.Найдем расчетный диаметр отмащивающих камней D на вертикали II. Минимальная крупность камня на этой вертикали, который не будет уноситься соткоса, равнаd к 0,074 0,025 м.33Поэтому в состав отмостки, образующегося на откосе в створе с наибольшей скоростью потока, войдут фракции со средним диаметром камней500  300300  100 400 мм, 200 мм и часть фракции с размером камней от22100 до 20 мм. Если считать, что весовое содержание всех крупностей во фракции одинаково, то камней, крупностью до 25 мм в этой фракции должно быть9145 % 100  25100  25 62,5 мм.

Ве 42 % , а средний диаметр таких камней100  202совоесодержаниекамней,вошедшихвслойотмостки,будетр  0,04  0,16  0,42  0,62 , а средний диаметр по формуле (9.4):D400  0,04  200  0,16  62,5  0,42 120 мм.0,62Коэффициент неоднородности отмащивающих камней определяем по формуле (9.6):н 120  0,04 0,16 0,42   1,47 .0,62  400 200 62,5 Принимаем для грубоколотого камня в горной массе  ф  0,8 . Тогда поформуле (9.5) наибольшая глубина размыва на откосе (на вертикали II):h 0,7  0,12 (1  1,47  0,8  0,62)  0,03 м.1,47  0,8  0,62Так как толщина слоя наброски должна быть не менее тройного расчетногоразмера камня после деформации откоса, минимальная толщина укладкикамня на вертикали II (см.

рисунок 9.2):1  m21  223d к  h  3  0,074  0,03  0,28 м.m2По конструктивному соображению принимаем 2 м.С учетом возможных деформаций горную массу отсыпают с более пологимоткосом m к , чем откос насыпи. Принимаем mк  2,2 . Тогда расстояние междувертикалями I и II mк  h  2,2  0,03  0,07 м.Определим вертикаль IV на откосе, выше которой размыва не будет. Глубину потока на этой вертикали h IV найдем по формуле (9.7), приняв в качественаименьшей частицы наброски:d min 20  5 12,5 мм = 0,0125 м;292hIV 9,8  0,8  2,6  4,2  2,92, 4 (4,2  0,0125) 0,6  1,7 м.Основание упорной призмы расположено на отметке дна до постройкиукрепляемого откоса (при глубине потока 3,7).

Высоту призмы назначаем0,5 м. Тогда глубина потока над недеформированной упорной призмойhотк  3,7  0,5  3,2 м, аhотк 3,22 0,762  . Поэтому крупность непередвиh4,23гаемого однородного камня определяем по формуле (9.2б):0,17  2,9 4dк 9,82  3,2  0,82 0,061.Минимальная крупность камня, которая не будет уноситься с поверхности упорной призмы (вертикаль III):d к 0,061 0,02 м.33Следовательно, в состав отмостки на поверхности упорной призмы войдуттри фракции со средним диаметром500  300300  100 400 мм, 200 мм и22100  20 60 мм.2Весовое содержание этих камней в горной массе:р  0,04  0,16  0,45  0,65 , а средний диаметр по формуле (9.4):D400  0,04  200  0,16  60  0,45 115 мм.0,65По формуле (9.6) коэффициент неоднородности частиц отмостки:н 115  0,04 0,16 0,45   1,50,65  400 20060 Понижение отметок верха упорной призмы найдем по формуле (9.5):hIII 0,7  0,115 (1  1,5  0,8  0,65)  0,02 м.1,5  0,8  0,6593По данным о размывах на вертикалях II, III, IV строится поперечное сечение деформированного укрепления на откосе.

Характеристики

Список файлов ВКР