SU1559036A1

SU1559036A1 - Способ защиты берега от размыва потоком и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1559036A1
Application number: SU884430721A
Authority: SU
Inventors: Дурды Сарыевич Сарыев; Геннадий Галитович Галифанов
Original assignee: Туркменский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации; Туркменский Институт Организации И Технологии Водохозяйственного Строительства
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1990-04-23

Abstract

Изобретение относитс к гидротехническому строительству. Цель изобретени - повышение эффективности способа путем улучшени сцеплени тюф ка с грунтом основани . Способ включает: подготовку основани берега и укладку на подготовленное основание гибких тюф ков. Подготовку основани ведут с одновременным устройством продольных выемок 1 и герметичным затариванием части грунта экскавации в мешки из водопроницаемого, водостойкого и прочного материала. Далее укладывают продольные р ды мешков 2 по подготовленному основанию. Настилают по нему единое полотнище 3 из указанного материала с оборачиванием им мешков 2 и заведением в выемки 1. Затем ведут пригрузку полотнища 3 песчано-супесчаным грунтом 4. В зоне волнового воздействи на берег укладывают частично заглубленный в грунт пилообразный р д мешков 5 дл гашени энергии волн. После этого образованную конструкцию сверху укрывают единым полотнищем 3, кра которого скрепл ют с кра ми нижнего полотнища 3 по периметру устройства. Устройство дл осуществлени способа включает продольные выемки 1 на подготовленном основании берега. На этом основании уложены параллельно расположенные продольные р ды мешков 2 с грунтом. Поверх этого расположено единое полотнище 3 из того же материала, вл ющеес оболочкой тюф ка и облегающее его конструктивные элементы. На полотнище размещен песчано-супесчаный грунт 4 и мешки 5 с грунтом, частично заглубленные в грунт 4 и расположенные в зоне волнового воздействи в виде продольного р да пилообразной формы. В процессе работы устройства нижн часть тюф ка опускаетс в русло на максимальную глубину размыва, после чего положение тюф ка не мен етс и дальнейшего размыва берега водным потоком не происходит. При этом продольные р ды мешков 2 с грунтом преп тствуют деформации тюф ка, а наличие выемок 1 обеспечивает его гибкость и надежное прилегание к откосу при возможных деформаци х берега. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к эксплуатации рек и каналов, в частности к способам защиты берегов от размывающего воздействи водного потока и устройствам дл их осуществлени .

Цель изобретени - повышение эффективности способа путем улучшени сцеплени тюф ка с грунтом основани .

На фиг, 1 изображено устройство дл защиты берега от размыва потоком , вид в плане; на фиг. 2 - раз- рез А-А на фиг. 1, исходное положе- ние; на фиг. 3 - то же, рабочее положение .

Устройство включает спланированное основание берега с продольными выемками I и продольными р дами уложенных мешков 2 с грунтом, едино полотнище 3 из водопроницаемого, водостойкого н прочного материала вл ющеес оболочкой тюф ка и облегающее его конструктивные элементы, песчаный грунт 4, размещенный в полости тюф ка, мешки 5 с грунтом, частично заглубленные, дл большей устойчивости конструкции в супесча- но-песчаный грунт 4 и расположенные в зоне волнового воздействи в виде продольного р да пилообразной формы образованной взаимно перпендикул рнми звень ми из нескольких мешков 5.

Способ осуществл етс следующим образом.

Вначале определ етс длина берега , подлежащего защите от размыва потоком. В общем случае эта длина определ етс местными услови ми.

В частности, если река размывает берег вблизи железнодорожной колеи, автострады, жилого строени и т.д., то длина подлежащего защите от размыва потоком берега должна быть равной длине подверженного размыву участка реки. Далее определ етс

ширина защищаемого от размыва участка . Она находитс по формуле Алту- нина С.Т.

В Вг + Бг+ В3,

где В. - верхн относительно горизонтальна часть берега дл малых рек равна 1 м, дл больших - 2 -Зм,

25

в Но

Ь

+ та,

где Bt - откосна часть берега, м; Н - глубина потока до размыва,

м; га - заданный (естественный)

коэффициент откоса, Вэ tp 4

+ m5,

где В - нижн , затопленна водой

часть берега; tp - глубина размыва, м;

mp крутизна откоса под отпус- тнвшимс в размыв крепле40

нием,

mp f

z 2.2

J

где f 2 коэффициент внутреннего 5трени грунта, примерно

равный 1 t

m

0

m,

- коэффициент заложени естественного откоса грунта под водой; f 2 п - коэффициент трени грунта по креплению; Kt - 10,2 m, где gn - вес 1 мг креплени .

После определени величины (в) приступают к подготовке основани берега, подлежащего защите от размыва водным потрком. Такую подготовку

5

целесообразно вести отступив на 5 и более метров от уреза воды в канале , с тем, чтобы создать возможности дл работы землеройной техники, в частности исключить ее ув зание во влагонасыщенном грунте. Дл этого с целью перехвата фильтрационного потока на указанном рассто нии от уреза воды устраивают вдоль канала выемки , например, глубиной 2-3 м и осуществл ют водоотлив через образовавшуюс перемычку в канал. Далее производ т землеройной техникой, например бульдозером ЭС-131, формирование нижней затопл емой водой части берега (В) прот женностью 1000 м и шириной 17м. После этого ведут устройство откосной части берега (В), ширина которой должна быть равна 16 м и далее формируют верхнюю относительно горизонтальную часть берега (В) шириной 2 м, В процессе этих работ производ т срезку неровностей в засыпку имеющихс углублени на подлежащей защите от размыва потоком поверхности берега. Одновременно на изломах откосной части бе

рега и в промежутке между ними на равноудаленном рассто нии устраивают продольные выемки 1, например, мобильным одноковшовым экскаватором на пиевмоколесном ходу 30-213 или роторным экскаватором ЭТР-162. Глу-. бина выемки при этом может быть в пределах, например, 1,0 - 1,5 м, а ширина - 0,3 - 1,0 м. На относительно горизонтальной верхней части берега , примерно в 1,5 м от излома берега , также устраивают одну выемку 1. Часть грунта экскавации с выемок 1 герметично затариваетс в мешки из ВВПМ, диаметр отверстий которых может составл ть, например, 0,2 - 0,6 м, а длина - 1 - 5 м. Остальной грунт с этих и других выемок равномерно распредел етс в промежутке между ними. Количество мешков и их размеры определ ютс морфо- метрическими параметрами канала и высотой наката воды. Дл крупных рек и каналов, в частности, берутс верхние, а дл малых нижние пределы количества и размеров мешков. Далее по нижней горизонтальной и откосной части берега на равноудаленном рассто нии друг от друга, например через 4 м, на подготовленное основание укладывают продольные р ды мешков 2

10

25

15

20

5590366

с грунтом. Размеры мешков 2 могут быть нижеследующими: диаметр отверстий 0,2 м, длина до 2 - 3 м. После этого приступают к укладке полотнища 3 снизу вверх или сверху вниз по ширине защищаемого от размыва потоком приготовленного основани берега с заведением полотнища 3 в выемки и оборачивани им мешков 2. Затем разматываетс второй р д полотнища 3, кра которого скрепл ютс с первым посредством сшивани капроновой нитью, склеивани и т.д. с заврдением каждого очередной полосы ткани в выемки 1 и получением в итоге единого полотнища 3, уложенного по поверхности подготовленного основани .

После этого при помощи землеройной техники (экскаватором, бульдозером ) производ т пригрузку полотнища 20 - 40 см слоем песчаного или супесчаного грунта 4. Выемки 1 при этом засыпаютс полностью. Толщина сло песчаного грунта 4 определ етс нижеследующим . Во врем наката волны в зоне горизонта поко имеет место большое давление на внешнюю поверхность берега. Благодар пористости песчаного грунта 4 значительна дол давлени волны с некоторым запозданием передаетс нижней поверхности берега. Результирующа этих давлений при накате прижимает песчаный грунт 4 к полотнищу. При скате волны внешнее давление быстро убывает, уменьшение же давлени на нижнюю поверхность песчаного грунта оп ть опаздывает. В результате имеет место взвешивающее песчаный грунт противодавление . Это противодавление должно уравновеситьс весом песчаного грунта, отсыпанного на полотнище

30

35

40

5

и, следовательно, толщиной его сло , котора находитс из формулы

}

зг1

Lm

0,178 I h

f.

+ т m

где

т

толщина песчаного грунта , м;

- коэффициент запаса, в зависимости от капитальности сооружени , равный 1,25 - 1,50 (принимаем 1,4); высота наката волны, h 0,5 м;з

объемна масса воды, кг/м , 3 1000 кг/м3;

-. - объемна масса песчаного

грунта, v, 1600 кг/м ; т - заложение откоса, m 3. Подставл имеющиес значени в формулу, имеем, что толщина песчаного грунта(на полотнище должна составл ть 0,23 м.

После отсыпки на полотнище песчаного грунта 4 указанным слоем произ- вод т разравнивание и укладку на откосной линии одного пилообразного р да заполненных грунтом мешков 5 (волногасителей, волноломов) с частичным , например на 15-20 см, эаг- лублением их в грунт. Причем каждое очередное звено р да располагают под углом 90° к последующему. Накат волны на такое звено происходит под углом 45 . Гашение энергии водны

происходит в результате ее отражени от волногасител под углом 45 ° (угол падени равен углу отражени ) к противоположному звену р да с сопровождающими этот процесс влени ми интерференции вопн.

Количество мешков 2 с грунтом, укладываемых по подготовленному основанию берега, определ етс длиной берега, количеством р дов и длиной мешков 2.

Количество мешков 5, укладываемых в качестве волногасителей волноломов по отсыпанному на полотнище песчаному грунту с частичным заглуб- лением их в него, определ етс длиной звена и длиной защищаемого от раэмыва участка берега. Длина звена определ етс разницей в положении уровней максимального и наименьшего го- ризонта волн на откосе, что позвол ет гасить энергию волн при всех гидрологических режимах канала (реки). После укладки пилообразного р да мешков 5 производ т укладку гибкого фильтрующего полотнища 3 поверх образованной конструкции путем разматывани рулона материала снизу вверх или сверху вниз с последующим скреплением соседних полос полотнища 3, а также краев нижнего и верхнего полотнища по периметру конструкции. В результате образуетс единый гиб- кий тюф к. Больша крутизна откоса в процессе размыва приводит к возник новению в нем больших раст гивающих усилий, которые могут превосходить вес опустившейс в размью части тюф ка (В.}). Объ сн етс это тем, что

тюф к помимо собственного веса, нагружаетс еще слоем сползающего под ним грунта, вес которого, передава сь через силы трени , складьюаетс с составл юющей силы т жести тюф ка и обусловливает возникновение больших раст гивающих усилий. Поэтому конструкци тюф ка должна быть рассчитана на эти усили . В частности, фильтрующее полотнище должно быть из такого материала, который отвечает поставленным услови м. Расчеты показывают, что в качестве фильтрующего полотнища может быть использована капронова ткань техническа .

Устройство работает следующим образом .

С течением времени в результате размыва берега водный поток проходит в новых границах русла, а именно так, где уложен гибкий тюф к из единого полотнища 3. В процессе размыва берега нижн горизонтальна часть тюф ка опускаетс в размыв и занимает новое положение. После достижени глубины размыва равной 12 м (максимальна глубина размыва) дальнейший размыв берега потоком прекращаетс и положение тюф ка более не мен етс , что обеспечивает надежную защиту берега от дальнейшего размыва водным потоком. При работе устройства , уложенные на подготовленное основание продольные р ды мешков 2 с грунтом преп тствуют смещению вниз уложенного на полотнище супесчано- песчаного грунта 4. Такому смещению преп тствует и гравитационное давление на тюф к вышерасположенного сло воды. В результате обеспечиваетс надежна работа устройства и эффективна защита берега от размыва водным потоком. Этому способству-1 ет также то, что тюф к беспреп тственно пропускает через себ фильтрационные и грунтовые воды без суффозии грунта и тем самым снимает гидродинамическое давление воды без деформаций тюф ка. Кроме того, благодар продольным выемкам достигаетс гибкость тюф ка и надежное его прилегание к откосу при возможных деформаци х последнего. Продольные выемки 1 выполн ют также роль анкерных св зей, что обеспечивает удерживание тюф ка на подстилающей поверхности при любой крутизне откоса. В процессе работы устройства происходи

У1

гашение энергии волн, что достигаетс введением в конструкцию пилообразного р да мешков 5, расположенных на расчетном рассто нии от уреза воды. Накатываема на волногаситель волна отражаетс от него под углом 45°. Две такие волны, откатыва сь от соседних звеньев волнолома, соудар сь между собой, гас т свою энергию, что позвол ет уменьшить высоту береговой дамбы.

Устройство беспреп тственно пропускает через себ грунтовые и фильтрационные воды, снима тем самым гидродинамическое давление с защищаемого берега, оказывающего разрушительное воздействие на другие виды слабоводопроницаемых креплений берега.

Claims

Формула изобретени 1. Способ защиты берега от размыва потоком, включающий подготовку основани берега и укладку на подготовленное основание сформированных гибких тюф ков, отличаю.щий- с тем, что, с целью повышени эффективности способа путем улучшени сцеплени тюф ка с грунтом основани подготовку основани ведут с одновременные выполнением в нем продольных выемок и герметичным затариванием части грунта экскавации в мешки из водопроницаемого, водостойкого и прочного материала с последующей укладкой параллельно расположенных р дов мешков по подготовленному основанию, а формирование гибких

10

5903610

тюф ков производ т путем настила по подготовленному основанию скрепл емых между собой полос нижнего полотнища из водопроницаемого водостойкого и прочного материала с оборачиванием им мешков и заведением в выемки , после чего производ т засыпку выемок и пригрузку полотнища песча- но-супесчаным грунтом с укладкой в зоне волнового воздействи на берег частично заглубленного в грунт пилообразного р да заполненных грунтом мешков дл гашени .энергии волн и

.- последующим настилом по образованной конструкции верхнего полотнища из того же материала со скреплением - соседних полос, а также краев .нижнего и верхнего полотнищ по пери20 метру гибкого тюф ка.
2. Устройство дл защиты берега от размьюа потоком, включающее подготовленное основание берега с уложенным на него гибкими тюф ками,

25 отличающеес тем, что на подготовленном основании выполнены продольные выемки, в которые уложены заполненные грунтом мешки из водопроницаемого, водостойкого ма3Q териала, а гибкий тюф к выполнен из верхнего и нижнего полотнищ из того же, что и мешки материала, супесчано-песчаного грунта, размещенного между полотнищами, и частично заведенных в грунт волноломов, размещенных в верхней части тюф ка и выполненных в виде продольных пилообразной формы р дов мешков с грунтом.

35

Л

7Г/7Г

ФигЗ