Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные дноуглубительные работы на затруднительном участке реки. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине Водные
.pdf
12
2. Вычерчивают поперечные профили русла во всех поперечных сечениях
для расчетного уровня дноуглубительных работ Н
расчета заносятся в табл. 5.1 для каждого поперечного сечения отдельно.
(рис.5.2.). Результаты
раб
3. Разбивают поперечный профиль вертикалями на характерные участки
bi, определяют их ширину и заносят в первую строку таблицы
4. Во вторую строку таблицы выписывают значения глубин h на
вертикалях.
5. Вычисляют величины h
выделенных участках (строка 4) и произведение b
6. Последовательно суммируют значения b
5/3
(строка 3), их среднее значение h
5/3
h
i
5/3
h
i
(строка 5).
ср,i
и результат заносят в
ср,i
строку 6.
13
5/3
ср,
на
i
7. По формуле (5.5) находят значение величины
для данного
nI /
поперечного сечения. Полный расход Q берется по указанию преподавателя.
8. Вычисляют ординаты интегральной кривой распределения расхода по
ширине русла путем умножения результатов строки 6 на величину
nI /
Результат заносят в строку 7. При этом в конце поперечного сечения должен
получиться полный расход Q.
9. По данным строки 7 строится интегральная кривая распределения
расхода воды по поперечному сечению русла.
10. Конечную ординату интегральной кривой, представляющую собой
полный расход Q , делят на равные части по числу N плановых струй, тем
самым определяя расход струи Q
=Q/N. Число плановых струй для сечений
ст
всего участка одинаково ( обычно берется 5 - 7).
11. Точки раздела ординаты сносят горизонтально на интегральную
кривую, а с последней – вертикально на линию уровня воды. Точки
пересечения вертикальных линий с уровнем воды дают границы струй с
равным расходом в рассматриваемом поперечном сечении.
12. Перенося точки, соответствующие границам струй, на план участка
(по всем рассчитанным поперечным сечениям) и проводя через них плавные
линии, получают план течений.
Исходя из анализа планов течений, окончательно назначается
расположение судового хода, судоходных прорезей, мест отвалов грунта (для
переката, сложенного несвязными грунтами). Отвал грунта, извлекаемого из
прорези на перекате, сложенном связными грунтами, организуется за
пределами рассматриваемого участка реки.
Основные требования, предъявляемые к судоходным прорезям и отвалам
грунта, приведены в подразделах 5.1 и 5.2.
Далее переходят к построению плана течений на перекате, сложенном
несвязными грунтами, для проектного состояния русла, то есть с учетом
прорези и отвалов грунта. Для этого заново рассчитывают распределение
расхода по ширине только тех поперечников, которые пересекают прорезь и
отвалы.
Графоаналитический расчет распределения расхода по ширине
поперечного сечения русла оформляется, как показано на рис. 5.2.
В графах таблицы 5.2 для русла с прорезью и отвалом грунта значения
величин h и h
5/3
на границах прорези выписываются дважды – для бровки и
для дна прорези.
Планы течений для бытового и проектного состояния русла совмещаются
и оформляются на отдельно вычерченном плане переката, на котором помимо
линий тока показываются только нулевая и проектная изобаты, прорезь и
отвалы грунта ( рис. 5.3).
.
14
15
+0,5
+0.5
1.5
- прорезь;
- отвал грунта;
1
2
3
4
5
- без прорези и отвала грунта;
Рис. 5.3. Совмещенный план течений
- с прорезью и отвалом грунта;
20
90
50
30
50
001403
,
СТ
,
НР
d
d
h,dU
5.4 Оценка устойчивости прорези в несвязном грунте
5.4.1. Расчет гидравлических элементов потока в расчетных струях,
качественная оценка устойчивости прорези
Расчет гидравлических элементов потока выполняется при проектном
состоянии русла для одной или двух струй, проходящих по полосе прорези.
Во всех расчетных поперечных сечениях для выбранных струй
определяют гидравлические элементы потока: площадь поперечного сечения
струи ст, ширину струи по свободной поверхности b
струе h
=ст/ b
ст
, среднюю скорость в сечении струи U
ст
неразмывающей и размывающей скоростей.
Неразмывающая скорость определяется по формуле В.Н.Гончарова:
, среднюю глубину в
ст
=Qст/
ст
, значения
ст
,м ∕с, (5.7)
16
где d50 и d90 – диаметры частиц грунта обеспеченностью 50 % и 90 %
НРР
U,U 31
№
струи
№
сечения
ст,
м
2
bст,
м
hст,
м
Qст,
м
3
/c
Uст,
м/с
Uнр,
м/с
Uр,
м/с
1 2 …
1 2 …
Рис. 5.4. График изменения скоростей U
ст
, Uнр, U
р
и начальной
скорости деформациин по длине струи №…
U
ст
Uр
Uнр
+
+
н
-
н
м/сут
0
м/с
U
1
2
3
4
5
L
L
м
м
5
4
3 2 1
а)
б)
соответственно по кривой гранулометрического состава, м (принимаются по
указанию преподавателя).
Размывающая скорость связана с неразмывающей зависимостью
(5.8)
Результаты расчета целесообразно представить в табличной форме
согласно табл. 5.2.
Таблица 5.2.
Гидравлические элементы потока в струях
По данным табл. 5.2 строятся совмещенные графики изменения скоростей
по длине струи: U
=f(L), Uнр=f(L), Uр=f(L) (рис 5.4,а), по которым дается
ст
предварительное качественное заключение об устойчивости прорези.
5.4.2. Количественная оценка устойчивости прорези
17
Количественная оценка устойчивости прорези производится на
01
,
,
,
t
Z
b
L
Q
jД
jСТ
j
jS
b
Z
b
iСТiНРiСТ
iНР
iСТ
iS
bUUd
U
U
Q
,,,50
3
,
,
,
015.0
jСТ
j
jS
jН
bL
Q
,
,
,
)1(
86400
tZ
jН
jД
,
,
основании результатов расчета деформации дна. Расчет деформации дна
основан на уравнениях деформации, записанных в конечных разностях для
участков, выделенных ранее расчетных струй:
Q,s,j =Qs,j-Qs,j+1 (5.9)
ст,j
=(b
ст.i+bст.i+1
)/2
где
Qs,j - расхода наносов на j-м участке, м³/с
Q
– приращение расхода наносов на j-м участке, м³/с;
i
s,
Lj – длина j–го участка (расстояние по оси струи между j–м и j+1-м
сечениями),м;
– среднее приращение отметки дна на j-ом участке,м;
д,j
– средняя на участке ширина струи, м;
ст,j
-коэффициент пористости несвязного грунта;
t – расчетный интервал времени, с.
Расход влекомых наносов в i-м сечении струи вычисляется по формуле
К.В.Гришанина:
, м³/с (5.10)
Начальная скорость деформации ςн, м/сут. вычисляется по зависимости:
, м/сут.
(5.11)
а деформации дна за период времени t, – по формуле:
(5.12)
В курсовой работе интервал времени t принимается равным 5 суткам.
Результаты расчета оформляются в табличной форме согласно табл. 5.3
18
Таблица 5.3.
№ струи
№ сечения
Uст,
м/с
b
ст,
м
Uст/Uнр
(Uст/Uнр)3
Uст-Uнр,
м/с 1 2
3 4 5 6 7 3 1
2 … I
bст.,
м
Qs,
м3/с
№ участка
b
ст,j
,
м
Q
s,j
,
м3/с
Lj,
м
н,j
,
м/сут
Z
д,j
,
м 8 9
10
11
12
13
14
15
1
… J
Параметры начальной деформации русла
По результатам расчетов строятся графики начальной скорости
деформации по длине струй Н=f(L), которые располагаются под графиками
изменения скоростей (см. рис. 5.4,б).
На основании полученных данных делается окончательный вывод об
устойчивости прорези. Прорезь считается устойчивой, если скорость течения в
ней больше неразмывающей, преобладают деформации размыва, а деформации
намыва, если таковые имеют место, происходят с незначительной скоростью.
При отрицательном результате, т.е. при преобладании в пределах прорези
деформаций намыва, следует предусмотреть переуглубление прорези с учетом
запаса на возможную заносимость или внести коррективы в расположение
прорези и отвалов грунта.
5.5. Составление схемы обвехования прорезей
Обвехование прорези заключается в разбивке временных створов,
закрепляющих на местности кромки прорези и границы серий. В курсовой
работе длину серий можно принять равной около 100 м. Пример обвехования
прорези представлен на рис. 6.1.
19
hTh
ГП
4
2
,,0,
,
iПiiЛ
iСРi
FFF
BW
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Объем выемки грунта подсчитывается по сериям, на которые разбита
прорезь. Для этого стоятся продольные профили дна по обеим кромкам и оси
прорези, как это показано на рис. 6.2. Полезная толщина снимаемого слоя
определяется относительно проектного дна по формуле:
,м, (6.1)
где h – бытовая глубина в рассматриваемой точке при проектном уровне.
Объем полезной выемки грунта в пределах каждой серии вычисляется по
формуле
, (6.2)
где В
– средняя ширина прорези в пределах рассматриваемой серии;
ср,i
i – номер серии;
F
– площадь срезаемого слоя грунта на продольном профиле в пределах
i
рассматриваемой серии. Индексы “л”, “о”, “п” отмечают соответственно
продольные профили левой кромки, оси и правой кромки прорези.
20
Объем переуглубления для прорези в несвязном грунте, разрабатываемой
ПЕРiiПЕР
hSW
,
ЗiiПЕР
hSW
,
iПЕРiiП
WWW
,,
землесосом, в пределах серии определяется как
, (6.3)
где S
- площадь i-й серии;
i
h
– величина технологического переуглубления, принимаемая при
пер
траншейном способе разработки прорези равной 0,7…0,8 м.
Для варианта прорези в связном грунте, разрабатываемой
многочерпаковым земснарядом
, (6.4)
где hз=0,1 м - запас на неровность выработки.
Полный объем выемки грунта на серии
(6.5)
Суммируя полные объемы выемки по вcем сериям получают полный
объем выемки грунта для прорези в несвязном и связном грунтах W
объемов дноуглубительных работ сводится в табл. 6.1.
. Подсчет
п
21
Таблица 6.1.
Наименование
прорези
№
серии
B
ср,i
м
Si,
м2
F
л,i
,
м2
F
о,i
,
м2
F
п,i
,
м2
Wi,
м
3
W
пер,i
, м3
W
п,i
,
м3
Прорезь в
несвязном
грунте
Полный объем выемки грунта Wп=……, тыс. м3
Прорезь в
связном грунте
Полный объем выемки грунта Wп=……, тыс. м3
П
П
СН
S
W
h
Наименование
прорези
Lп, м
В
п
, м
S
п
, м
2
W
п
, м
3
hсн, м
Прорезь в
несвязном грунте
Прорезь в
связном грунте
tk
W
Q
Э
П
Г
Объемы дноуглубительных работ на прорези
На основании данных табл. 6.1. составляется сводная таблица объемов
дноуглубительных работ (табл. 6.2) с указанием для каждой прорези ее длины
L
, ширины В
п
, площади Sп, полного объема выемки грунта Wп и средней
п
толщины снимаемого слоя hсн, который определяется по формуле:
(6.6)
Таблица 6.2
Сводная таблица объемов дноуглубительных работ
Исходя из рассчитанного полного объема выемки грунта, желаемого
времени выполнения работ (7 - 10 сут.) и коэффициента эксплуатации
k
= 0,5 - 0,7, для переката с несвязным грунтом определяется потребная
э
производительность землесоса а для переката со связным грунтом – потребная
производительность многочерпакового земснаряда.
, (6.7)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]