Определение верхней границы укрепления откосов (отметки бермы)

Определение параметров волнового воздействия в пойме реки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ (ОТМЕТКИ БЕРМЫ)

При сооружении насыпей на поймах для защиты ее от повреждения паводковыми водами и ледоходом устраивают берменные присыпки (или просто бермы). Возвышение (отметка) бровки бермы Н_бр над расчетным уровнем воды, а также выбор типа укреплений откосов насыпей определяется параметрами водного волнового воздействия.

Расчетной высотой h_d волны называется вертикальное расстояние между ее вершиной и подошвой с заданной вероятностью превышения этой высоты i%.

Длиной волны l_d называется горизонтальное расстояние между смежными вершинами или подошвами волн.

Крутизной волны называют отношение h_d/l_d, пологостью волны - отношение l_d/ h_d.

Периодом Т волны называется время перемещения гребня волны в горизонтальном направлении (без учета скорости течения) на длину l_d.

Разгоном L ветровых волн называется протяжение по направлению ветра водной поверхности, охваченной ветром и вызывающим образование и развитие волн.

Глубина до дна водоема d_f у подошвы насыпи, которая принимается совпадающей с расчетным статистическим уровнем Н_ст, т.е. d_f= Н_ст.

Максимальная расчетная скорость ветра V_w (м/с) определяется на высоте 10 м над уровнем водоема.

Расчеты элементов волн h_d, l_d, Т производятся с учетом деления водоема (прибрежного волнового поля) на следующие по глубине зоны: глубоководную, мелководную, прибойную и приурезовую.

В глубоководной зоне дно не влияет на основные характеристики волн (d_f>0.5l_d). В мелководной зоне дно оказывает влияние на развитие волн и основные их характеристики (d_f<0.5l_d). В этой зоне волна трансформируется, становится круче - увеличивается ее крутизна h_d/l_d из-за сопротивления дна. В прибойной зоне начинается и завершается разрушение волн (d_f»2h_d). Волна достигает наибольшей крутизны, опрокидывается и образуется бурун. В пределах прурезовой зоны поток от разрушенных волн периодически накатывается на берег (d_f»1.3h_d).

Величина отметки бермы Нбр принимается равной отметке верха укрепления откоса и вычисляется по формуле (рис. 1.3)

Рис.1.3 Схема к определению отметки незатопляемой бермы

, (2.1)

где d_f- глубина под подошвой насыпи (или Н_ст- статистический горизонт воды), м;

d_подп - высота подпора воды, возникающего из-за стеснения живого сечения реки искусственными сооружениями, d_подп=0,25 м;

Dh_set - высота ветрового нагона воды, м; принимается по данным натуральных наблюдений, а при их отсутствии определяется расчетом;

h_run-1% - высота наката на откос, обеспеченностью 1% по накату, м;

а - конструктивный запас (0,25м).

Высота ветрового нагона воды Dh_set определяется по формуле:

(2.2)

где К_w - коэффициент, зависящий от скорости ветра;

d_L - средняя глубина воды на длине ветрового разгона;

V_w- скорость ветра на высоте 10 м;

L -длина разгона волны;

b_w - угол между продольной осью водоема и направлением ветра;

Величина Dh_set находится подбором. Первоначально принимаем в правой части формулы Dhset = 0. Полученную величину снова подставляем в формулу. Если величины Dh_set совпали, расчет сделан правильно.

Высота наката на откос волн h_run-1% равна:

h_run-1% = K_r×K_p×K_sp×K_run× h_d-1%× K_b, (2.3)

h_{run-1%=1*0,9*1,5*1,3*0,95*1,63=2,72 (м)}

где K_r и K_p - коэффициенты, учитывающие шероховатость и проницаемость покрытия K_r=1, Kp=0,9.

K_sp=1,5 - коэффициент, зависящий от крутизны поверхности наката.

K_run=1,3 - коэффициент, зависящий от крутизны поверхности наката и пологости волны l_d/ h_d (где l_d - длина волны, h_d-1% - высота волны).

K_b=0,95 - коэффициент, учитывающий изменение высоты наката в зависимости от угла b подхода фронта волны к сооружению.

Найдя все коэффициенты и рассчитав все величины была найдена отметка

бермы равная Н_б=6,62 метра.

X	Eoп
	34,7193
3,5	92,39922
	149,6903
4,5	202,3464
	248,7903
5,5	269,395
	286,1794
6,5	298,4695
	304,0071
7,5	304,7256
	300,1875
8,5	290,1953
	274,9168
9,5	254,5348
	229,2465
	179,3228
11,5	155,1891
	127,1816
12,5	96,67513
	64,97257
13,5	32,56304
	-11,1803
14,5	-53,7391
	-94,6503
15,5	-133,433
	-169,582
16,5	-202,558
	-231,776
17,5	-256,591
	-276,283

Таблица 1.3 Проектирование поперечного профили насыпи.

	Объект: ПК
	Откос: Левый
	Тип расчета: Статический
	Вариант расчета: Фиксированная точка
	Максимальная интенсивность нагрузки, кПа Pmax = 0
	Минимальный коэфициент устойчивости, Kmin = 1,536
	Координаты точки выклинивания на основную площадку, м: X,Y = (2,5; 0)
	Координаты точки выклинивания на откос, м: X,Y = (18,25; 7,09)
	Угол наклона вспомогательной прямой, град U = 0
	Радиус кривой скольжения, м R = 9,4
	Допускаемый коэффициент устойчивости [К] = 1,2
	Оползневое давление в последнем блоке,кПа Eop = -276,29
	Характеристики элементов
	Наименование элемента	Нагрузка	Поперечник	ИГЭ 1	ИГЭ 2	ИГЭ 3	ИГЭ 4
	Уд.сцепление С, кПа			22,26	11,13	11,13	29,3
	Угол внутр.тр. j, град			26,6	19,95	19,95
	Уд.вес g, кН / м^3			20,21	21,39	11,58	10,84
	Показатель текучести Jl
	Наименование ИГЭ
	X1
	Y1			9,38	10,66	13,42
	X2	1,5	7,6	26,46	29,02	35,49
	Y2			9,38	10,66	13,72
	X3	1,5	18,25
	Y3	-0,79	7,1
	X4	2,45	22,25
	Y4	-0,79	7,1
	X5	2,45	35,49
	Y5	-4,75	13,72
	X6	5,15
	Y6	-4,75	13,72
	X7	5,15
	Y7	-0,79
	X8	6,65
	Y8	-0,79
	X9	6,65
	Y9
	X10	7,6
	Y10

Так как коэффициент устойчивости грунта для данной насыпи меньше нормативного (удельный вес частиц грунта равен 27,0 кН/м³,

сцепление С=29,3 кПа, угол внутреннего трения φ=14°), мы меняем грунт на другой с увеличением сцепления и угла внутреннего трения на 40%. сцепление С=41,02 кПа, угол внутреннего трения φ=19,6°),

Таблица 1.3 Проектирование поперечного профили насыпи.

	Объект: ПК 1
	Откос: Левый
	Тип расчета: Статический
	Вариант расчета: Общий
	Максимальная интенсивность нагрузки, кПа Pmax = 0
	Минимальный коэфициент устойчивости, Kmin = 1,138
	Координаты точки выклинивания на основную площадку, м: X,Y = (2; 0)
	Координаты точки выклинивания на откос, м: X,Y = (35,49; 13,72)
	Угол наклона вспомогательной прямой, град U = 2
	Радиус кривой скольжения, м R = 19,8
	Допускаемый коэффициент устойчивости [К] = 1,2
	Оползневое давление в последнем блоке,кПа Eop = 146,14
	Характеристики элементов
	Наименование элемента	Нагрузка	Поперечник	ИГЭ 1	ИГЭ 2	ИГЭ 3	ИГЭ 4
	Уд.сцепление С, кПа			22,26	11,13	11,13	29,3
	Угол внутр.тр. j, град			26,6	19,95	19,95
	Уд.вес g, кН / м^3			20,21	21,39	11,58	10,84
	Показатель текучести Jl
	Наименование ИГЭ
	X1
	Y1			9,38	10,66	13,42
	X2	1,5	7,6	26,46	29,02	35,49
	Y2			9,38	10,66	13,72
	X3	1,5	18,25
	Y3	-0,79	7,1
	X4	2,45	22,25
	Y4	-0,79	7,1
	X5	2,45	35,49
	Y5	-4,75	13,72
	X6	5,15
	Y6	-4,75	13,72
	X7	5,15
	Y7	-0,79
	X8	6,65
	Y8	-0,79
	X9	6,65
	Y9
	X10	7,6
	Y10

1.4 Расчет укрепления откоса.

Тип укрепления откоса выбирается, исходя из определенных выше параметров волнового воздействия и высоты бермы. Наиболее распространенными являются два способа:

· укрепление железобетонными плитами;

· укрепление каменной наброской.

Окончательное решение вопроса о выборе типа укрепления принимается на основе технико-экономического сравнения этих двух способов.

Рассмотрим укрепление откосов насыпи железобетонными плитами. Необходимая толщина плит d определяется, исходя из требования обеспечения плиты от всплытия (из-за противодавления), сдвига и опрокидывания расчетной волной:

(2.4)

где К_б - коэффициент запаса;

h_пл - коэффициент, учитывающий тип покрытия;

h_d - высота волны;

l_d - средняя длина волны;

В - размер плиты;

g_пл - удельный вес материала плиты (24 кН/м3);

g_а - удельный вес воды (9,81 кН/м3);

m=2 - показатель заложения откоса.

Принимаем железобетонную плиту с размерами 250 ´ 300´ 15 см.

Дата добавления: 2015-08-31