При коэффициентах заложения откоса воронки для гравия m1 = 1,45 и глины m2 = 1,0 (см. таблицу Д.1), толщине слоя гравия D = 1,0 м и соответствующих глубинах местного размыва в глине из-за заноса воронки гравием равно
 | |
| 246 × 48 пикс. Открыть в новом окне | |
поэтому принимаем hd = 0.
Тогда фактическая глубина размыва в глине h2 - hd = 3,2 м.
Полученная глубина размыва больше суммарной толщины слоев гравия и глины 1,0 + 1,6 = 2,6 м, поэтому вскрывается нижележащий грунт - песок, в котором будет происходить размыв.
5. Для песка со средним диаметром частиц 0,66 мм имеем (по аналогии, как для гравия): ω = 0,08 м/с; υ0 = 0,92 м/с; υв = 1,67 м/с и υн = 0,28 м/с.
По формуле (5.2) глубина размыва в песке
 | |
| 436 × 51 пикс. Открыть в новом окне | |
6. Полученная глубина размыва больше толщины слоев над вскрываемым грунтом (песком), поэтому указанный грунт будет участвовать в процессе местного размыва. В то же время вышележащие слои (включая сюда и донные наносы) могут оказывать влияние на формирование глубины размыва:
- во-первых, более крупный (гравийный) грунт верхнего слоя будет уменьшать глубину размыва в песке (гравий будет ссыпаться в воронку размыва);
- во-вторых, поступающие в воронку размыва наносы также могут уменьшить глубину размыва.
7. Занос воронки будет происходить только гравийным материалом (отрываемые отдельности глины будут уноситься потоком). При коэффициентах заложения откосов воронки для гравия m1 = 1,45 и нижележащего слоя песка m2 = 1,6 (см. таблицу Д.1), толщине слоя гравия D = 1,0 м и соответствующих глубинах местного размываh1 = 2,57 м и h2 = 3,7 м по формуле (И.2) уменьшение глубины местного размыва в песке из-за заноса воронки гравием равно
 | |
| 280 × 48 пикс. Открыть в новом окне | |
Соответственно h2 - hd = 3,7 - 1,65 = 2,05 м.
8. Полученная глубина размыва в песке с учетом заноса гравием оказалась меньше и глубины размыва в заносимом материале (2,57 м), и суммарной толщины слоев гравия и глины (2,60 м). Поэтому, если бы поток не влек донные наносы, к расчету следовало бы принимать глубину размыва до отметки верха песка (2,60 м).
Так как поток влечет наносы, то следует сопоставить полученную глубину размыва 2,60 м с глубиной, которую формируют донные наносы. Из примера Г.1 известно, что эта глубина размыва равна 3,4 м, что больше полученной. Следовательно, окончательно расчетная глубина местного размыва в рассматриваемых условиях равна 2,60 м.
9. Следует обратить внимание на казалось бы парадоксальное обстоятельство: если бы не было слоя глины, глубина размыва (принципиально) оказалась бы меньше принятой, т.е. h = 2,57 м. Эту глубину следует назначать согласно таблице И.1 (при дополнительных условиях h2 - hd < h1 и h2 > h1).
Такой «парадокс» объясняется тем, что при вскрыше нижнего песчаного слоя размеры воронки в плане значительно превосходят эти размеры при формировании воронки в связном материале (коэффициент заложения откосов воронки в глине и песке соответственно равны 1,0 и 1,6). Поэтому и больший объем гравия в первом случае будет засыпать воронку.
Приложение К (рекомендуемое) Значение коэффициента kt при определении размывов у дамб и конусов моста
Коэффициент Kt, характеризующий увеличение скорости потока в голове дамбы или в верховой части конуса при длине сооружения вверх по течению от оси подходной насыпи lвф меньше требуемой длины (вылета) lв для плавного его обтекания, следует определять по таблице К.1, составленной по формуле
Kt = ехр[0,35l2(1 - lвф / lв)2],
где l - требуемое для плавного обтекания отношение полуосей дамбы.
Расчетные плановые размеры дамб и конусов рекомендуется определять в плоскости, соответствующей РУВВ - расчетному уровню воды в створе моста.
Если при расчете коэффициента Kt окажется, что Kt ³ 0,75
, то следует принимать Kt = 0,75
, где υдм - расчетная скорость потока у подошвы в створе моста (в процессе общего размыва на момент наибольшего подпора).
, то следует принимать Kt = 0,75 , где υдм - расчетная скорость потока у подошвы в створе моста (в процессе общего размыва на момент наибольшего подпора).Таблица К.1 - Коэффициент Kt
TO0000007'>lв | Значение Kt при требуемом l | ||||
1,25 | 1,6 | 1,75 | 2,0 | 2,25 | |
0,9 | 1,00 | 1,00 | 1,01 | 1,01 | 1,02 |
0,8 | 1,02 | 1,03 | 1,04 | 1,06 | 1,09 |
0,7 | 1,05 | 1,07 | 1,10 | 1,13 | 1,22 |
0,6 | 1,09 | 1,13 | 1,19 | 1,25 | 1,42 |
0,5 | 1,15 | 1,22 | 1,30 | 1,42 | 1,72 |
0,4 | 1,22 | 1,33 | 1,47 | 1,66 | 2,21 |
0,3 | 1,30 | 1,47 | 1,69 | 1,98 | 2,91 |
0,2 | 1,42 | 1,60 | 1,98 | 2,44 | 4,04 |
0,1 | 1,55 | 1,89 | 2,12 | 3,10 | 5,90 |
Приложение Л (справочное) Пример расчета глубин местного размыва у струенаправляющей дамбы и конуса моста
Пример. Определить глубину местного размыва у левобережной струенаправляющей дамбы и правобережного конуса. В расчетный паводок коэффициенты стеснения потока подходами на левой пойме dл = 0,42, на правой dп = 0,06; глубина воды у голов дамб в бытовых условиях соответственно Нбл = 2,0 м и Нбп = 2,5 м; средний уклон свободной поверхности потока в районе моста i = 0,0002.
Левая пойма сложена суглинком с расчетным сцеплением ср = 2,02 × 105 Па; правая пойма - мелким однородным песком со средним диаметром частиц 0,3 мм.
В процессе проектирования мостового перехода определены предмостовой подпор Dhв = 0,25 м и расстояниеХ0 = 650 м от моста до вертикали, где устанавливается предмостовой подпор.
Плановые размеры левобережной дамбы приняты полученными по расчету (т.е. дамба имеет достаточную длину вылета и хорошо обтекается потоком); крутизна откосов дамбы m = 2.
У правого устоя запроектирован конус (учитывая малое стеснение потока на пойме). Ширина его вверх по течению от оси подходной насыпи на уровне УВВ составляет lвф = 25 м, хотя по расчету требуется дамба с длиной вылета lв = 42,5 м и отношением полуосей l = 1,5. Крутизна откосов конуса m = 1,5.
Решение. 1. Левая пойма пропускает значительно больший расход воды, чем правая, поэтому с нее надо начинать расчет размывов у дамб. Для этого, в первую очередь, определим глубину Нгл = Нгм и скорость υгл = υгмпотока у подошвы головы левобережной дамбы.
2. Глубину потока у подошвы головы левобережной дамбы определим по формуле (6.10)
Нгм = 2,0 + 0,25 = 2,25 м.
По формуле (6.5) коэффициент Шези (принимаем коэффициент шероховатости русла nр = 0,03)
Сгм = 2,251/6/0,03 = 38,3 (м0,5/с).
3. С учетом относительного расхода воды, проходящего на ширине отверстия моста при отсутствии стеснения,
QL / Q = 1 - (dл + dп) = 1 - (0,42 + 0,06) = 0,52 и соответственно
Q / QL = 1 / 0,52 = 1,925 по формуле (6.9)
 | |
| 294 × 46 пикс. Открыть в новом окне | |
4. По формуле (6.8) средний уклон свободной поверхности потока перед мостом, как бы вызванный стеснением левой мощной поймы,
iм(м) = 0,0002 + 0,845 × 0,25 / 650 = 0,0002 + 0,000325 = 0,525 × 10-3.
5. По формуле (6.3) скорость потока в голове левобережной дамбы
υг(м) = 38,3
(0,2 × 10-6 × 0,525)1/4 = 0,68 м/с.
(0,2 × 10-6 × 0,525)1/4 = 0,68 м/с.6. Для правобережного конуса по формуле (6.10)
Нгп = Нгс = 2,5 + 0,25 = 2,75 м.
7. Для определения скорости потока в верховой части правобережного конуса υr(с) по формуле (6.4) предварительно найдем:
- по формуле (6.9)