SU1449626A1

SU1449626A1 - Способ возведени оградительного сооружени

Info

Publication number: SU1449626A1
Application number: SU864085521A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Сокольников; Виталий Владимирович Хомицкий; Александр Лукич Онуфриенко; Александр Борисович Зимин
Original assignee: Институт гидромеханики АН УССР
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1989-01-07

Abstract

Изобретение относитс к области гидротехнического строительства. Цель изобретени - повыгаение эффективности работ путем обеспечени динамической устойчивости поверхностей откосов сооружени и оголовка в процессе его строительства и эксплуатации при повышенной волновой нагрузке и при любом отклонении вектора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега

Description

1

Изобретение относитс к морской гидротехнике, а именно к способам возведени в прибрежной зоне водоемов оградительных сооружений, пред- назначенных дл защиты ограждаемой акватории от волн открытого водоема плавающего льда и занесени наносами.

Цель изобретени - повьшение зф- фективности работ путем обеспечени динамической устойчивости поверхностей откосов сооружени и оголовка в процессе его строительства и эксплуатации при повьшенной волновой нагрузке и при любом отклонении век- тора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега сооружени , а также снижени удельной стоимости сооружени и улучшени условий эксплуа;тации.

На фиг.1 приведен схематический план участка побережь водоема, естественна компоновка которого час то встречаетс в природе и перепек- 25 тивна дл возведени оградительного сооружени за вл емым способом; на фиг;2 - часть схематического плана; на фиг.З - компоновка тел подводной бермы и оградительного сооружени ; ,- на фиг.4 - селение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечеиие Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.З; на фиг.7 - роза волнений (ветров).

Тело коренного берега 1 (фиг.2) вл етс мысом 2, подветренный берег 5

3 которого резко повернут от вершины мыса 2 в глубь территории суши. Контур этого берега ограничивает подветренную акваторию 4, открытую в естественном состо нии действию штормовых волн водоема, плавающего льда и подверженную занесению наносами. Наветренный берег 5 мыса 2 подвержен действию односторонних господствующих по силе и продолжительности волнений, гамма которых характеризуетс формой розы волнений (ветров) 6 (фиг.7), а энергетическа равнодействующа 7 ориентирована косо к линии наветренного берега 5. Под действием односторонних господствующих по силе и продолжительности волнений, характеризующихс энергетической равнодействующей 7, вдоль наветренного берега 5 формируетс вдольбереговое волновое течение 8, направленное к вершине мыса 2, за которой на подветренной акватории 4 переходит в течение 9. Динамическа стру 10 этого течени , заключенна между свободными его границами 11, направлена в водоем вдоль продольной оси 12 течени , котора отклон етс от продолжени 13 линии наветренного берега 5 в водоем под углом с| и расшир етс по мере удалени от вершины мыса 2.

Поверхность подводного берегового, склона 14 наветренного берега 5 мыса 2 соедин етс с-поверхностью дна 15

водоема по периметру наветренного берега 5 плоскостью свала 16. Поверхность подводного берегового склона 17 подветренного берега 3 мыса 2 соедин етс с поверхностью дна 15 водоема по периметру подветренного берега 3 поверхностью свала 18,Топографи подводной части рассматриваемого участка берега 1 отражена изобатами 19.

Тело подводной бермы 20 возведено на поверхности дна 15 водоема и ориентировано вдоль продольной оси 12 течени 9 со свободными границами 11, котора совпадает с динамической струей 10 этого течени .

Впритык к телу подводной бермы 20 с подветренной стороны динамической струи 10 течени 9 со свободными границами 11 возведено тело оградительного сооружени 21. При этом корнева часть 22 подводной бермы 20 сопр жена с поверхностью подводного берегового склона 14 наветренного берега 5, а корнева часть 23 оградительного сооружени 21 пристыкована к вершине мыса 2.

С подветренной стороны оградительного сооружени 21 расположена ограждаема акватори 24, вл юща с частью подветренной акватории 4, условной границей которой вл етс продолжение 13 линии наветренного берега 5 в водоем.

Наводна территори коренного тела мыса 2 наветренного берега 5 сопр гаетс с поверхностью подводного берегового склона 14 поверхностью берегового уступа 25 по линии подножи 26 берегового уступа (фиг.4).

Над поверхностью подводного берегового склона 14 в пределах между критической глубиной подножьем берегового уступа 26 находитс пространство, в котором формируетс и течет вдольбереговое волновое течение 8.

Наводна территори коренного те- ла мыса 2 подветренного берега 3 сопр гаетс с поверхностью подводного берегового склона 17 плоскостью берегового уступа 27 по линии подножи 28 берегового уступа. На подветрен- ной акватории 4, ограниченной под- ветренньм берегом 3, при штормах возникает течение 9 со свободными .. границами 11, в которое за вершиной

0

5

0

50 55

мыса 2 переходит вдоль береговое волновое течение 8. Спокойна поверхность водоема 29 принимает прл гатор- мах волновой профиль 30, амплитуда волн которого при прохождении пространства , зан того течением 9 со свободными границами 11, уменьшаетс против исходной.

Тело подводной бермы 20 (фиг.6) возведено в пространстве, зан том течением 9 со свободными границами 11. Гребень 31 тела бермь расположен на критической глубине И цр волны расчетных параметров. и1ирина основани бермы 20 равна ширине (поверху) течени 9 со свободными границами 11, поверхность гребн 31 бермы 20 сопр жена с поверхностью дна 15 водоема, внешним откосом 32. Тело бермы 20 сопр жено с телом оградительного сооружени 21 по линии 33 контакта. Внешний откос 34 оградительного сооружени 21 сопр жен с подветренным 5 краем гребн бермы 20. Гребень 35 оградительного сооружени 21 сопр жен с поверхностью дна 15 водоема внутренним откосом 36.

Строительным работам по возведению оградительного сооружени пред- .. шествуют проектные разработки и работы по перенрсу опорной сети сооружени в натуру и по ее прив зке к топооснове.

На этапе проектных разработок определ ют расчетную ширину вдольбере гового волнового течени 8 у наветренного берега 5 мыса 2, направление динамической струи 10 течени 9 со свободными границами 11 -(В.)/ коэффициенты откосов профилей оголовка 37, а также внешнего 34 и внутреннего 36 откосов оградительного сооружени 21 (т;), длину оградительного сооружени 21 (L.) и ширину его гребн 35 (В ) .

Расчетную ширину вдольберегового волнового течени 8 (В) у наветренного берега 5 мыса 2 определ ют в соответствии с энергетической равнодействующей 7 господствующих по силе и продолжительности однонаправлен- reiix волнений среднего гидрологического года, с учетом розы волнейий (ветров)6 по зависимости

0

35

40

В

9Т

где ш - - коэффициент откоса подводного берегового склона 14

наветренного берега 5 мыса 2.

Угол If между продолжением 13 лини наветренного берега 5 в водоем и продольной осью 12, совпадающей с динамической струей 10 течени 9 со свободными границами 11, в которое за вершиной мыса 2 переходит вдольбере- говое волновое -течение 8, формирующеес при щтормах у наветренного берега 5, определ етс по зависимости

- {У-г- - где 9 - угол между направлением динамической струн 10 течени 9 со свободными границами 11 и продолжением I3 линии наветренного берега 5 мыса 2 по направлению вдольбере- гового волнового течени 8 вдоль этого берега, град; 0д - угол между энергетической равнодействующей 7 волнений, действуощих на наветренньгй берег мыса и линией этого берега, град;

Д о - пологость расчетной волны приведенного волнени ,

m - осредненный коэффициент

откоса подводного берегового склона 17 подветренного берега 3 мыса 2;

m - коэффициент откоса подводно- го берегового склона по периметру вершины мыса 2. Ширину течени 9 со свободными границами П Ъ(. принимают равной расчетной ширине вдольберегового волнового течени 8 Bg,. у наветренного берега 5 мыса 2.

В

сг

В

ВТ

Коэффициенты откосов профилей оголовка 37 оградительного сооружени 21, а также его внешнего 34 и внутреннего 36 откосов определ ют по зависимости

h

та:

« к 0,35 (

o,f

К - коэффициент уположени профилей внешнего откоса 34 оградительного сооружени , . при котором обеспечиваетс динамическа устойчивость

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поверхности откоса при однонаправленном косом подходе волн к линии берега, который увеличивают пропорционально удалению соответствующего профил откоса от места примьжани к оголовку 37 от К 1,75 до h - высота волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружени 21, м; Лд- пологость волны расчетных

параметров;

TV - длина волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружени 21; d - средневзвешенна крупность

наносов фракций смеси грунта из которого возвод т сооружение , м.

Длину Lg оградительного сооружени 21 назначают исход из текущих и перспективных размеров ограждаемой акватории 24, учитыва габариты и количество единиц флота, базирующихс на ограждаемой акватории 24, принима во внимание создание удобных подходов и маневра флота, а на основании размещени оборудовани и помещений дл обработки и ремонта флота,

Минимальна ширина гребн 35 оградительного сооружени 21 В. назначаетс исход из обеспечени нормальной работы строительных механизмов и транспортных средств на площади гребн сооружени .

Меропри ти по переносу в натуру опорной сети оградительного сооружени 21 включают известные работы по выносу и закреплению на берегу i и акватории 4 водоема или противоположном берегу бзгхты створными опорными знаками продольной оси 12 течени 9 со свободными границами 11. Работа по переносу в натуру и закреплению на берегу 1 и акватории 4 водоема створными знаками продольных осей: подводной 20-38, которую совмещают с продольной осью 12 тече-- ни 9 со свободными границами 11, и оградительного сооружени 21-39. Работы по ограждению опорными знаками, например, плавучими, на акватории 4 контура подножь 40 подводной бермы

20 и контура подножь 41 оградительного сооружени 21.

Работы по оконтуриванию опорными знаками подножий 40 и 41 соответст- венно подводной бермы 20 и оградитель- ного сооружени 21 выполн ют по мере возведени их тел.

Строительные работы по осуществлению способа начинают с возведени те ла подводной бермы 20. Возвод т берму известным способом, например, средствами гидромеханизации из местных легких грунтов, например песчаных . .

Тело подводной бермы 20 начинают возводить с корневой части 22 участка 42, расположенного у вершины мыса 2, где происходит переход вдольберегового волнового течени 8 в течение 9 со свободными границами 11. При этом участок 42 расположен на продолжении 13 линии наветренного берега в водоем.

На участке 42 поверхность гребн 31 тела бермы 20 сопр гают с поверхностью подводного берегового склона 14 наветренного берега 5 и продолжают возведение бермы в пространстве , зан том течением 9 со свобод- ными границами 11, в направлении распространени этого течени . При этом поверхность гребн г 31 располагают на критической глубине Н ц

волны расчетных параметров. На этом уровне () располагают поверхност гребн на всю его длину.

Ширину основани тела бермы 20 назначают равной ширине течени 9 со свободными границами 11 В кото руют принимают равной ширине вдоль- берегового течени 8 (Bg).

Тело бермы 20 возвод т на естественной поверхности дна 15 водоема, а поверхность гребн 31 сопр гают с дном водоема 15 внешним (наветренным ) откосом 32 бермы 20, коэффициент откоса которого

т (2,0-2.,5)m,

где m - коэффициент естественного откоса грунта из которого возвод т тело бермы 20, в водонасьщенном состо нии. Поверхность подветренного откоса бермы 20, совпадающую с линией 33 контакта, которой плоскость гребн 31 бермы 20 сопр гают с поверхностью

5

0

5 о

5

Q

.

0

дна водоема 15, выполн ют с коэффициентом откоса т„.

После того как корнева часть бермы 20 возведена в направлении течени 9 на длине равной не менее двух длин волны расчетных параметров (минимальна длина волны расчетных параметров равна 10-и высотам волн), начинают возводить корневую часть 23 оградительного сооружени 21, возвод т не одновременно, но с сохранением упом нутого опережени в две длины волны расчетных параметров . Поверхность гребн 35 оградительного сооружени 21 располагают над спокойной поверхностью водоема 29 с назначением конструктивного запаса по высоте в зависимости от класса сооружени и с учетом суммарной высоты наката и нагона волн расчетных параметров на внешний откос 34 оградительного сооружени 21.

Тело оградительного сооружени 21 возвод т с подветренной стороны тела бермы 20 впритык к нему, по плоскости подветренного откоса бермы 20, совпадающего с линией 33 контакта. Поверхность внешнего откоса 34 оградительного сооружени 21 сопр гают с подветренным краем гребн 31 бермы 20. Поверхность внутреннего откоса 36 оградительного сооружени 21 сопр гают с поверхностью дна I5 водоема . Коэффициенть откосов т профилей поверхностей внешнего 34 и внут- pe iHero 36 откосов оградительного сооружени 21 увеличивают от корневой части 23 к оголовку 37 b соответст- :л ВИИ с увеличением коэффициента К пропорционально удалению соответствующего сечени сооружени от места его примыкани к вершине мыса 2. По периметру оголовка 37 оградительного сооружени 21 значение коэффициента К принимают равным 2,0.

Предлагаемый способ возведени оградительного сооружени обеспечи- вает динамическую устойчивость неукрепленной защитной одеждой поверхности устройства, когда дл его возведени в качестве строительных материалов имеютс только легкие мест-, ные грунты, например песчаные, а сооружение подвергаетс воздействию однонаправленных и косо ориентированных к его продольной оси волн высотой более 2 м. Динамическа устойчивость сооружени достигаетс путем

использовани волногас щей способности течени со свободными границами , в которое переходит вдольберего- вого волновое течение,формирующеес у наветренного берега мыса. Волнога- с ща способность течение со свободными границами усиливаетс благодар воздействию в пространстве, занимаемом течение, тела подводной бермы ( расположение тела оградительного со- 1оружени с подветренной стороны течени со свободными границами (под его защитой) и нарастающему увеличению пологости поверхностей откосов сооружени от корневой части к оголовку по сравнению с динамически устойчивыми дл случа фронтального волнени .

Claims

Формула изобретени

I .Спосо б возведени оградительного сооружени , включающий определение размеров бермы и тела сооружени на основании расчетных зависимостей и его строительство на акватории котора ограничена подветренным крутоповернутым в глубь суши берегом мыса, а ндветренный коренной берег этого мыса, сложенный неразнывнемыми породами, подвержен действию господствующих по силе и продолжительности волнений, энергетическа равнодействующа которьпс направлена к верщи- не мыса и обуславливает формирование вдол ьбёрегового волнового течени того же направлени , переход щего за верщиной мыса в течение со свободными границами, при этом производ т вынос и закрепление опорньс-ш знаками на суще и акватории, продольных осей течени со свободными границами и плановых контуров сооруже- его элементов, тело соору

ни и

женин возвод т из местного легкого грунта на естественной поверхности дна водоема, стыковку корневой части сооружени производ т ее торцом к телу коренного берега мыса путем формировани неукрепленных поверхностей оголовка, внешнего и внутреннего откосов сооружени , планировани поверхности его гребн , о т л к- чающийс тем, что, с целью повьшени эффективности работ, путем обеспечени динамической устойчивости поверхностей откосов сооружени и оголовка в процессе его строитель 5

0

5

0

5

0

5

50

ства и эксплуатации при повышенной волновой нагрузке и при любом отклонении вектора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега сооружени , а также снижени удельной стоимости сооружени и улучшени условий эксплуатации , сооружают от створа линии подветренного берега мыса в глубь акватории водоема по длине области, зан той при штормах течением со свободными границами, тело подводной бермы и, одновременно сооружают вдоль подветренного кра течени со свободными границами впритык к подветренной стороне тела бермы тело оградительного сооружени и по мере выдвижени его в водоем уполаживают поверхность его внешнего откоса по сравнению с динамически устойчивой при фронтальном волнении и сопр гают поверхность внешнего откоса сооружени с -подветренной бровкой гребн бермы, принимают коэффициент откоса профилей по периметру оголовка сооружени равным величине его внешнего . откоса в конечном головном поперечном сечении.
2. Способ по пЛ, о тлич аю- щ и и с тем, что, с целью усиле: ни волногас щего действи течени со свободными границами путем увеличени средней скорости его динамической струи за счет уменьшени .площади живого сечени , подводную берму возвод т с углом отклонени продольной оси течени от продолжени линии наветренного берега мыса в во.- доем и определ ют по формуле

,

(П. 25 J-b- -Sr. sine,

) -AjSИСП

где ц - угол между направлением динамической струи и течени со свободными границами и , продолжением линии наветренного берега мыса по направле - нют вдольберегового волнового течени вдоль этого берега , град 9 - угол между энергетической

равнодействующей волнений, действующих на наветренньй берег мыса, и линией этого берега, град;

пологость расчетной волны приведенного волнени ,

Х Л/Ь;

т.. - осредненный коэффициент откоса подводной береговой отмели подветренного берега мыса;

коэффициент откоса подводного берегового склона по периметру вершины мыса, а ширину основани бермы принимают равной ширине течени со свободными границами В , котора равна ширине вдольберегового волнового

СП

™вмтечени В.., формирующегос у на8г ветренного

В

берега мыса, т.е.

В,

g, при этом ют по зависимости

В

Вт

определ -

m

ПС

Н,

f

1449626

12

ности в группе прред обнаружением , которую определ ют по нормативным докумен- там, м.
3. Способ по п.2, отличающийс тем, что, с целью направленного использовани волногас щего действи течени со свободными грани- дами, усиленного подводной бермой, и учета уменьшени средней скорости динамической струи течени по мере удалени ее сечени от вершины мыса, тело оградительного сооруже- ни возвод т таким образом, что ограничивают область занимаемую динамической струей течени , поверхностью внешнего откоса сооружени , попереч- ньтм профил м которой по длине соору- жени придают коэффициенты; откоса

in.

определ емые по зависимости

коэффициент откоса подводного берегового склона наветренного берега мыса между линией уреза при спокойном горизонте воды и критической глубинной воды расчетных параметров, величину которого определ ют по зависимости

0,37 (

h,(,-J

0,5

),

-Ло -Л пологость волны расчетных параметров, До Л/Ь; длина волны расчетных параметров , м.

а бровку внешнего откоса гребн бермы сопр гают с естественной поверхностью дна водоема плоскостью, коэфг фициент откоса профил которой определ ют по зависимости

8 (2-3)то,

где Год - коэффициент естественного откоса грунта, из которого возвод т тело бермы, в водо- насьш енном состо нии, при этом поверхность гребн подводной бермы располагают на критической глубине Н| , которую определ ют по зависимости

Н,р 0,7

кр

где h

- высота волны расчетных параметров 1% обеспеченm:

к 0,35

( )

0.55

5

0

5 где К - коэффициент уположени

профилей внешнего откоса оградительного сооружени , при котором обеспечиваетс динамическа устойчивость Q поверхности откоса при одновременном косом подходе волны к линии берега, который увеличивают пропорционально удалению соответствующего профил откоса от места примыкани к оголовку от К 1,75 до К 2,0; h - высота волны, расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружени , м; АО - пологость волны расчетных

параметров, Лд A/h; Л - длина волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружени , м;

d - средневзвешенна крупность фракций смеси грунта, из которого возвод т сооружение, м.
4. Способ по П.1, отличающийс тем, что, с целью использовани защитного экранирующего действи подветренного берега мыса на начальном этапе возведени оградительного сооружени , возведение тел подводной бермы и соорз жени начи - нают от места примыкани их к подвет0

5

ренному берегу,которое расположено с подветренной стороны течени со свободными границами.
5.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что,с целью обеспечени динамической устойчивости оградительного сооружени во врем проведени строительных работ, тело подводной бермы сооружают с опереже- ю ниам возведени тела оградительного сооружени не менее чем на удвоенную длину волны расчетных параметров

на акватории водоема.
6.Способ по n,lj отличаю- 5 щ и и с тем, что по периметрам оголовка оградительного сооружени и

внутреннего откоса сооружени коэффициенты откосов профилей этих поверхностей определ ют в соответствии с зависимостью, приведенной в п.З.
7. Способ возведени оградительного сооружени по пп.1-4, о т л и- ч,аю1цийс тем, что, с целью уменьшени удельной стоимости сооружени и улучшени условий маневра и обработки флота, на ограждаемой акватории карьеры строительного грунта дл возведени тел сорруже- ни и бермы располагают на дне ограждаемой акватории с удалением бровки карьера на безопасное рассто ние от подножи сооружени .

W

B

фи11

16 026 8

. Li//777777/777 .

V 15 а 9 а . АЛ л Л-,

Y Т

л. -у

74 Фиё, У27,

6-6 Щ 29 /7 28.

.s -

X

f////ff///fff

Фиг. 5 52 И 9 31 20 29 1i - JJ 5У

Л

тл4x v

Фиг.г

26 .

25.

V

Х/У /ТТТТ/

/Х ХХХ/

21 2ffX fS //

i-i- :

vVx/yx/vv /vV Vx

Физ.б

Фuг,