Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

«Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» Михайлов Евгений Дмитриевич

«Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях»
<
«Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях» «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях»
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Михайлов Евгений Дмитриевич. «Обоснование конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой на низконапорных грунтовых сооружениях»: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.23.07 / Михайлов Евгений Дмитриевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева], 2017

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Водосбросные сооружения на низконапорных гидроузлах с грунтовымиплотинами 11

1.1 Классификация вспомогательных водосбросных сооружений 11

1.2 Современное состояние низконапорных гидротехнических сооружений в России и зарубежных странах 14

1.3 Анализ состояния водосбросных сооружений низконапорных гидроузлов с грунтовыми плотинами 21

1.4 Анализ аварий низконапорных грунтовых плотин в СССР и России 25

1.5 Анализ опыта применения резервных водосбросов на грунтовых плотинах 26

1.6 Анализ технических решений конструкций резервных водосбросов 30

Выводы по главе 1 38

ГЛАВА 2. Разработка новой конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой 39

2.1 Описание новой конструкции резервного водосброса с размываемой вставкой 39

2.2 Обоснование основных конструктивных элементов резервного водосброса

2.2.1 Размываемая вставка 42

2.2.2 Защитное покрытие из полимерной геомембраны и ее закрепление на верховом откосе водосливного порога резервного водосброса . 43

2.2.3 Водосливная часть резервного водосброса 45

2.2.4 Быстроточная часть резервного водосброса 47

2.2.5 Устройство нижнего бьефа резервного водосброса 49

Выводы по главе 2 50

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования резервного водосброса на физической модели 51

3.1 Методика лабораторных исследований и состав опытов 51

3.1.1 Состав лабораторных опытов 51

3.1.2 Методика исследований резервного водосброса 52

3.1.3 Описание лабораторной установки и исследуемой модели резервного водосброса 52

3.1.4 Выбор масштаба модели резервного водосброса 55

3.2 Моделирование резервного водосброса 57

3.2.1 Оценка относительной погрешности результатов исследований 60

3.2.2 Применение теории планирования эксперимента при проведении лабораторных исследований 63

3.2.3 Методика исследований коэффициента расхода резервного водосброса после размыва грунтовой вставки 69

3.2.4 Результаты исследований коэффициента расхода резервного водосброса после размыва грунтовой вставки. 72

3.2.5 Результаты сопоставления опытных данных коэффициентов расхода с экспериментальными данными других известных авторов 76

3.2.6 Методика исследований и результаты опытов по размыву грунтовой вставки резервного водосброса 82

Выводы по главе 3 89

ГЛАВА 4. Расчетное обоснование основных параметров резервного водосброса с размываемой вставкой и теоретические исследования надежности его работы 91

4.1 Гидрологическое обоснование расчетного расхода резервного водосброса с размываемой вставкой 91

4.2 Методика расчета основных параметров резервного водосброса с размываемой вставкой 95

4.3 Гидравлическая модель расчета размыва грунтовой вставки резервного водосброса 98

4.4 Методика гидравлического расчета резервного водосброса с учетом этапов его работы 103

4.5 Теоретическая оценка надежности работы резервного водосброса с размываемой вставкой по методу Байеса 109

Выводы по главе 4 116

ГЛАВА 5. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации резервных водосбросных сооружений 117

5.1 Область применения резервных водосбросных сооружений 117

5.2 Проектирование резервных водосбросных сооружений 118

5.3 Технология строительства резервных водосбросных сооружений 119

5.4 Правила технической эксплуатации резервных водосбросных сооружений 122

5.5 Оценка экономической эффективности при строительстве резервных водосбросных сооружений на низконапорных гидроузлах 124

Выводы по главе 5 129

Заключение 130

Список Литературы

Анализ состояния водосбросных сооружений низконапорных гидроузлов с грунтовыми плотинами

Водосброс (водосбросное гидротехническое сооружение) – гидротехническое сооружение (ГТС), обеспечивающее регулируемый сброс транзитных и избыточных вод во избежание переполнения водных объектов [78]. Согласно СП 58.13330.2012 [40] водосбросными сооружениями (водосбросами) называют ГТС, предназначенные для пропуска паводковых вод на водоподпорных гидроузлах во избежание переполнения водоема и перелива воды через гребень плотины.

По напору водосбросы делят на низконапорные (H 12 м), средненапорные (12 H 60 м) и высоконапорные (H 60 м). Их классифицируют по общим признакам и гидравлическим условиям работы. Водосбросы по условиям работы разделяют на постоянные и временные сооружения. Класс основных (постоянных) водосбросных сооружений, входящих в состав напорного фронта, должен устанавливаться по сооружению, отнесенному к более высокому классу, а временные сооружения следует относить к IV классу. В случае если разрушение последних может вызвать последствия катастрофического характера или значительную задержку возведения основных сооружений I и II классов, допускается их относить при надлежащем обосновании к III классу [40].

В составе низконапорных гидроузлов при строительстве прудов и малых водохранилищ применяют открытые и закрытые водосбросы. При больших сбросных расходах и при соответствующих топографических условиях в составе гидроузла устраивают кроме основного водосброса вспомогательные (резервные или аварийные), которые осуществляют сброс в нижний бьеф паводки поверочной расчетной обеспеченности или превышающие расчетную обеспеченность.

Водосброс резервный – дополнительное к основному водосбросу водосбросное сооружение, устраиваемое для сброса из водохранилищ критических расходов воды редкой повторяемости (т. е. «малой обеспеченности») [78]. Через резервный водосброс в целях предотвращения разрушения сооружения или создания аварийной ситуации не предусматривают пропуск льда и других крупногабаритных плавающих предметов. В состав резервного водосбросного сооружения входят четыре основные части: подводящая, водосливная, сопрягающая и устройство нижнего бьефа. Водосливной порог резервного водосброса располагают значительно выше дна русла и поймы водотока, поэтому он не предназначен для опорожнения водохранилища и пропуска строительных расходов.

На настоящий момент времени классификации вспомогательных водосбросных сооружений не существует, но на основании общепринятых классификаций по водосбросным сооружениям, а также существующих технических решений конструкций резервных водосбросов, автором работы были выявлены характерные признаки, по которым составлена классификация вспомогательных водосбросов, представленная на рисунке 1.1.

По функциональному назначению вспомогательные водосбросные сооружения делят на аварийные и резервные. К первым относят сооружения, применяемые на низконапорных гидроузлах грунтовых плотин или каналах для полного опорожнения водоема или водотока. Аварийные водосбросы делятся на поверхностные и глубинные [79]. Ко вторым относят сооружения, применяемые только на низконапорных гидроузлах грунтовых плотин, которые различают по гидравлическим условиям их работы, по типу конструкции и по типу защитного покрытия водослива. По гидравлическим условиям резервные водосбросы бывают без размыва и с размывом легкоразрушаемого грунта. По типу конструкции делятся на сооружения с размываемой вставкой, без размываемой вставки и комбинированные. Защитное покрытие водослива резервного водосброса выполняют из бетона, каменной наброски или полимерных материалов. К легко размываемым грунтам относят несвязные грунты, например, песок и супесь. Без размываемой вставки конструкции бывают с водоприемными оголовками, водовыпусками и водосливными стенками.

По данным Международной комиссии по большим плотинам (СИГБ), во всем мире насчитывается более 800 тыс. плотин различных типов, из которых около 50 тысяч имеют высоту более 15 м [27]. Мировая база данных по авариям ГТС собрана только по большим плотинам с высотой Н 15 м и объемом водохранилищ W 1 млн м3 [31]. Таким образом, из выше представленных данных следует, что в мире более 750 тыс. плотин или 94 % от всех плотин могут быть отнесены к низконапорным с Н 15 м, из которых низконапорных грунтовых плотин будет не менее 70 %.

Количество аварий грунтовых плотин в мире на 1984 г. [1] составило 322, распределение которых по высоте представлено на рисунке 1.2. Как свидетельствуют эти данные, наибольшее количество аварий было зарегистрировано для плотин высотой 15–30 м и составило 168 или 52 % от общего числа аварий, затем для плотин высотой 30–50 м с количеством аварий 73 (22,6 %), далее для плотин высотой 5–15 м – 59 (18,3 %) и для плотин высотой 50–100 м – 17 (5,3 %).

Очевидно, что представленные данные об авариях плотин до 1984 г. являются не полными, поскольку Технический комитет СИГБ под руководством проф. М. Роша [145] в докладе приводит сведения об авариях до 1984 г. в количестве 1105 для плотин всех типов, хотя по данным Н. С. Розанова [1] на этот период было зарегистрировано всего 466 аварий всех типов плотин. Кроме того, данные об авариях грунтовых плотин высотой менее 15 м явно сильно занижены и, по-видимому, будут гораздо больше, чем для плотин высотой 15–30 м. Такое положение объясняется тем, что сведения об авариях в основном учитывались только для зарегистрированных больших плотин с Н 15 м, а в некоторых странах, например в США, регистрируются плотины только выше 30 м [145]. Для оценки безопасности ГТС более достоверной характеристикой является вероятность возникновения их или среднегодовая частота разрушений.

Защитное покрытие из полимерной геомембраны и ее закрепление на верховом откосе водосливного порога резервного водосброса

Автором диссертации совместно с сотрудниками отдела ГТС и гидравлики ФГБНУ «РосНИИПМ» разработана новая конструкция резервного водосброса грунтового подпорного сооружения, защищенная патентом (патент на изобретение № 2573328) [132].

Резервный водосброс имеет водосливной порог, который расположен на отметке НПУ. На пороге находится водосливная часть резервного водосброса трапецеидальной формы, в ложе которой уложено защитное покрытие в виде полимерной геомембраны. Основным конструктивным элементом резервного водосброса является размываемая грунтовая вставка, выполненная из несвязных грунтов (песок). Она расположена в ложе водосливной части резервного водосброса.

Для отвода потока, проходящего водосливную часть, на низовом откосе плотины выполнен быстроток в виде лотка, на дно и откосы которого уложено защитное покрытие, состоящее из двух полотнищ геомембраны, одно из которых выполнено с отверстиями. Под перфорированной частью защитного покрытия находится дренажный слой из геотекстиля. Такое покрытие лотка быстротока необходимо для предотвращения фильтрационных деформаций грунта и отвода фильтрационного потока в отводящий канал. В нижнем бьефе за быстротоком в качестве гасителя энергии устроен водобойный колодец, на дно которого уложено такое же защитное покрытие, как в быстроточной части резервного водосброса.

Защитные покрытия резервного водосброса укладывают вручную и соединяют их между собой с помощью сварки, и закрепляют железобетонными плитами и анкерами. Для того чтобы закрепить геомембрану в нижнем бьефе, водобойный колодец выполнен с каменной наброской. На рисунке 2.1 представлена схема резервного водосброса в период нормальной работы.

Разработанную конструкцию применяют в качестве вспомогательного водосброса для пропуска паводков редкой повторяемости, при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Пропуск паводковых вод через резервный водосброс осуществляется в том случае, когда основной водосброс не справляется с пропуском расчетного расхода из-за заиления пруда или водохранилища и, как следствие, уменьшения регулирующей емкости и увеличения сбросных расходов воды.

Принцип работы резервного водосброса заключается в том, что при подъеме уровня воды в верхнем бьефе пруда или водохранилища до отметки ФПУ, поток переливается через верх грунтовой вставки, размывая ее до защитного покрытия из полимерной геомембраны и освобождая водосливную часть конструкции для пропуска паводковых вод. Для того чтобы произошел перелив воды через верх размываемой вставки, отметку ее гребня принимают ниже отметки ФПУ на 0,1–0,3 м. Пропуск паводковых вод через резервный водосброс будет осуществляться до отметки НПУ во избежание сброса полезного объема воды, который предназначен для водопользователей. После паводка размываемую вставку восстанавливают до первоначального вида.

Новую конструкцию следует применять на низконапорных грунтовых сооружениях с относительно небольшими сбросными расходами – до 50 м3/с. На крупных гидроузлах ее использовать нецелесообразно ввиду необходимости пропуска больших расходов воды и устройства значительной длины водосливного фронта резервного водосброса, где будет устроена размываемая перемычка (например, гидроузлы Эппалок и Бокс Бьют) [39, 42].

Разработанный резервный водосброс устраивают в береговой части тела плотины, когда основной водосброс, например береговой, расположен в пойме или когда основной водосброс расположен в теле плотины, например в виде водослива или водосброса трубчатого типа, а резервный расположен в пойме, местном понижении рельефа или береговом канале.

Использование данного технического решения позволит упростить конструкцию резервного водосброса и повысить эффективность сработки размываемой вставки, а также сократить время на ее создание. К тому же новая конструкция резервного водосброса повысит эффективность и надежность работы всего гидроузла в целом.

Размываемая вставка выполняется из несвязных грунтов (песок), изучением свойств которых занимались Н. М. Герсеванов [37], Н. Н. Маслов [100], М. Н. Гольдштейн [44], И. В. Попов [138], В. А. Приклонский [142], Ц. Е. Мирцхулава [107, 108], Б. И. Студеничников [159], И. И. Леви [96] и др. [61, 112, 118]. Изучением процессов размыва грунтовых вставок и плотин занимались А. М. Прудовский [68, 135, 137], К. Р. Пономарчук [137], И. Ф. Пикалова и Т. В. Наумова [133], П. М. Богославчик [19–23, 122] и др [52].

Основными факторами, влияющими на размыв грунтовой вставки резервного водосброса, являются свойства грунта, размывающая способность потока и вид растительного покрова вставки, который образовался в период длительной эксплуатации сооружения.

Размываемую вставку рекомендуется выполнять из песка, поскольку зернистые грунты естественного происхождения не обладают силами сцепления между частицами грунта и легко размываются. Сила, с которой водный поток воздействует на частицу, находящуюся в состоянии покоя, подвержена мгновенным изменениям, обусловленным турбулентным характером движения. Начало движения частиц, по современным представлениям о процессе размыва песчаных грунтов, происходит путем случайного объединения различных факторов. К одним из таких факторов относят размывающую способность потока. Размыв грунта вставки будет происходить тогда, когда средняя поверхностная скорость потока будет превышать размывающую скорость для данного типа грунта. Также немаловажным фактором, влияющим на размыв грунтовой вставки резервного водосброса, является вид растительного покрова. Корневая система растительного покрова, в зависимости от вида растения, закрепляет, как бы армирует, поверхность грунтовой вставки, подвергающейся размыву, и тем самым повышает сопротивляемость разрушающему действию водного потока.

Применение теории планирования эксперимента при проведении лабораторных исследований

Методика исследований представляет собой совокупность способов, приемов исследования, в результате которых могут быть получены определенные данные, характеризующие процесс изучаемого явления. Она должна включать план работы, оборудование, количество опытов и измерений, затраты времени и средств. Количество опытов намечается из соображений, что число полученных результатов позволит выявить действительную функциональную зависимость между изучаемыми величинами.

В качестве основных изучаемых факторов примем коэффициент расхода и размывающую способность потока. Для определения коэффициента расхода требуется пять опытов для описания соответствующей зависимости. При учете и других основных факторов – отношение высоты водосливного порога к напору P/H и отношение ширины водосливного отверстия по дну к ширине подводящего русла b/B достаточно двух градаций по каждому из них. Так как исследуемую зависимость можно считать однофакторной, поскольку основной фактор – коэффициент расхода, то для описания достоверной закономерности, согласно методике расчета количества необходимых экспериментов [117], будет достаточно 60 опытов.

Для исследования размывающей способности потока требуется пять опытов. При учете и других основных факторов – времени размыва грунтовой вставки t достаточно двух градаций. Поскольку исследуемую зависимость можно считать однофакторной, то согласно методике расчета [117] достаточно 30 опытов. Таким образом, для описания достоверных закономерностей и получения новых эмпирических зависимостей достаточно 90 опытов. 3.1.2 Методика исследований резервного водосброса

Основной научной проблемой в области гидравлики является пропуск воды через водосбросные сооружения, поэтому к главной задаче экспериментальных исследований относится изучение работы резервного водосброса с размываемой грунтовой вставкой. Таким образом, в соответствии с этой задачей были определены следующие вопросы исследований: - изучение основных гидравлических характеристик при пропуске расхода через резервный водосброс после размыва грунтовой вставки; - изучение основных гидравлических характеристик при размыве грунтовой вставки резервного водосброса; - изучение процесса размыва грунтовой вставки, расположенной в теле резервного водосброса.

Для достижения поставленной задачи в лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования в гидравлическом лотке на неразмы-ваемой модели резервного водосброса и размываемой модели грунтовой вставки, расположенной в теле резервного водосброса, где определялись расходы, напоры, скорости движения воды, коэффициенты расхода, а также числа Рейнольдса и Фруда. По опытным данным получена эмпирическая зависимость для определения коэффициента расхода резервного водосброса и определенно время размыва грунтовой вставки. Выполнено сопоставление результатов расчета с зависимостями других авторов.

В практике гидравлических исследований гидротехнических сооружений масштаб моделирования и диапазон режимов определяется техническими возможностями гидравлической лаборатории, лимитирующими условиями, в которых являются либо размеры лабораторных установок, либо их пропускная спо 53 собность. Модельные гидравлические исследования резервного водосброса про водились на гидравлическом лотке, представленном на рисунке 3.1. - прозрачное органическое стекло; 2 - металлические фермы; 3 - водонапорный бак;

Гидравлический лоток имеет прямоугольную форму, длина которого составляет 6 м, ширина 1 м и высота 0,55 м. Боковые стенки лотка выполнены из прозрачного органического стекла. Он включает в себя: - успокоительные камеры до исследуемой модели и перед водосливом-водомером Томсона; - подводящие и отводящие трубопроводы с задвижками для подачи воды в водонапорный бак и лоток и для сброса воды после проведения опытов; - водонапорный бак, обеспечивающий поддержание необходимого уровня воды при проведении опытов и сброса воды после проведения опытов; - сбросной карман, оборудованный треугольным водосливом-водомером Томсона, с помощью которого измерялся подаваемый расход.

В лотке, для исключения влияния потока воды при входе, на расстоянии 1 м от водонапорного бака была установлена исследуемая модель резервного водосброса, которая расположена в теле плотины размером 1,0x2,07x0,35 м. Верховой и низовой откосы плотины выполнены соответственно 1:2,0 и 1:3,0 [134]. Модель выполнена из металлического листа толщиной 0,01 м и покрыта защитным покрытием из черной полиэтиленовой пленки (рисунок 3.2).

Резервный водосброс представляет собой водослив с широким порогом, который имеет трапецеидальную форму, как в продольном, так и в поперечном сечении. Откосы водослива при продольном его сечении выполнены аналогично откосам плотины, а в поперечном сечении – 1:2,0. В теле резервного водосброса вы полнена размываемая грунтовая вставка из песка (рисунок 3.3). _, – плотина; 2 – размываемая грунтовая вставка Рисунок 3.3 – Схема модели резервного водосброса с размываемой грунтовой вставкой (размеры в сантиметрах) 3.1.4 Выбор масштаба модели резервного водосброса При проведении лабораторных исследований резервного водосброса необходимо решить вопрос выбора размера модели, чтобы она соответствовала принятым критериям подобия натурной конструкции. Выбор масштаба модели обусловлен размерами гидравлического лотка. При выборе масштаба модели мы исходили из следующих соображений: - масштабные эффекты должны отсутствовать, а модель должна быть достаточно большой, чтобы ее можно было точно изготовить и воспользоваться стандартными средствами измерения; - модель должна разместиться в гидравлическом лотке и расход, который необходимо пропустить через нее, должен соответствовать пределам рабочей характеристики имеющегося насоса.

Технология строительства резервных водосбросных сооружений

Расход воды определялся с помощью мерного водослива, расположенного в конце гидравлического лотка. Для того чтобы замерить расход в определенный момент времени размыва тела вставки, в нижнем бьефе перед началом проведения опытов была установлена бытовая глубина. Ширина по верху размываемой грунтовой вставки фиксировалась с помощью фотосъемки градуированной рейки, которая была расположена над гребнем модели. Масштаб размеров изображений на фотопленке определялся с точностью до 1 мм. Отметка гребня грунтовой вставки и напор переливающегося потока с учетом скорости подхода на модели определялись с помощью игольчатого уровнемера (шпитценмасштаба). Результаты экспериментальных исследований размыва грунтовой вставки приведены в таблице 3.11.

Исследования проводились так, что вначале опыта уровень воды в верхнем бьефе поднимался от отметки 0,3 до 0,32 м, а затем после начала размыва уровень воды поддерживался постоянным на отметке 0,31 м с помощью автоматического регулятора уровня воды. По мере размыва модели грунтовой вставки проводились замеры гидравлических характеристик за малые промежутки времени (5-8 с), которые изменялись в следующих диапазонах: отметка гребня вставки 2гр.вст от 0,3 3/ до 0,2 м; поверхностный расход воды Q от 0,0009 до 0,0160 м с; напор переливающегося потока на модели Нп от 0,01 м до 0,11 м; ширина по верху размываемой грунтовой вставки Ввст от 0,64 до 0,24 м.

При переливе поверхностного потока через гребень и размыве грунта вставки наблюдается неустановившееся движение потока, расчет которого можно выполнить с использованием одномерных уравнений Сен-Венана численным методом на ЭВМ (например, программы River и Mike-11) [167, 168]. С целью упрощения расчетов в дальнейшем примем допущение, что движение потока при размыве грунтовой вставки за малые промежутки времени будет установившимся неравномерным [75].

Поскольку экспериментально определить критическую глубину потока в процессе размыва грунтовой вставки сложно, то преобразовав формулу (3.46) для трапецеидального сечения водосливного отверстия, вычислим h , м, по сле кр.тр дующей формуле: h /л2 zz з кр.тр (3.56) \ 2\В + тпН ) ] О \ вст и п / Определение опытного значения коэффициента расхода на модели проводилось по формуле (3.44) с учетом того, что за высоту водосливного порога Р принималась высота размываемой грунтовой вставки Нвст. Средние скорости потока для трапецеидального сечения в сечении критических глубин вычислялись по формуле: Q ик =-7 . (3-57) кр [В + mnh W \ вст 0 кр.тр / кр.тр Допускаемые неразмывающие скорости течения и , см/с, для модели грун товой вставки из песка dср = 0,32 мм определялись по формуле В. С. Кнороза для несвязных грунтов при 0,25 dср 1,5 мм [156]: (3.58) , 7,5R 7 и = 32d 25 доп ср Iff 5,5а О ср d . ср J где dср - средний диаметр частиц модели грунтовой вставки, см; R - гидравлический радиус, принимаемый приближенно, равным R « h , см. кр.тр Размывающие скорости и , при которых происходит перемещение частиц разм грунта, установились согласно исследованиям В. С. Кнороза, Г. И. Шамова и А. К. Латышенкова [143] в пределах: и =(l,l -1,3)- и . (3.59) разм \ У доп Анализ результатов экспериментальных исследований, представленных в таблице 3.11 показывает, что процесс размыва грунтовой вставки происходит достаточно быстро, что в свою очередь затрудняет определение точного времени размыва за отдельные промежутки времени. Поэтому было замерено общее время размыва модели грунтовой вставки, которое составило Т = 62 с. Общий объем размыва грунта вставки составлял W — 0,0132 м . Таким образом, на основании Рм проведенных опытов можно сделать следующий вывод: процесс размыва грунтовой вставки (перемещения отдельных частиц песка) в начальный период при малых глубинах переливающегося потока происходит только после того, как средние скорости потока в сечении критических глубин будут превышать допускающие неразмывающие - и и . В дальнейшем при значениях скорости потока кр доп равных или больше размывающих и и происходит массовое перемещение кр разм частиц песка, и процесс размыва становится интенсивным. В первую очередь процесс размыва начинается с бровки на низовом откосе грунтовой вставки, поэтому сначала происходит размыв низовой призмы вставки, а затем размыв гребня вставки до её основания, что детально изучено в результатах исследований, представленных в работе [133, 136].

С целью сопоставления результатов исследований модели грунтовой вставки с другими исследованиями, рассмотрим лабораторные и натурные данные времени размыва, полученные автором диссертации, а также на модели И. Ф. Пикаловой и Т. В. Наумовой [133] и расчетным путем по формуле А. М. Прудовского и К. Р. Пономарчук [135] (таблица 3.12).

Сравним результаты лабораторных исследований моделей грунтовых вставок автора работы и И. Ф. Пикаловой и Т. В. Наумовой. Параметры моделей были следующие: масштаб моделей грунтовых вставок был одинаковым а1 = 10, высота вставок моделей составляла - 0,10 м; диаметр частиц песка модели автора 0,32 мм, а по опытам [133] 0,1-0,2 мм. Однако отличались указанные модели объемом: 3 у автора - 0,0132 м , у [133] - 0,009 м , а также суммарным временем размыва вставки, соответственно, 62 с и 40 с.