6.2.3. В случаях, когда пойма в районе расположения струенаправляющей дамбы сложена слоями различных грунтов, при определении глубин размывов следует пользоваться рекомендациями п. 5.4.2 и приложения И применительно к дамбам:
а) при однородных по крупности несвязных грунтах в слоях с залеганием сверху более мелкого грунта, а также при верхнем более мелком неоднородном по крупности грунте ?? по формуле (6.1) для обнажаемого грунта;
б) при нижнем связном материале, размывающая скорость которого больше, чем вышележащего несвязного грунта (однородного или неоднородного), ?? по формуле (6.1) для обнажаемого связного материала с учетом абразивного воздействия на него несвязных частиц (для чего первый член в скобках принимают равным , где ?? = 1,16).
в) при однородных и неоднородных по крупности слоях с залеганием слоя из мелкого грунта (со средним диаметром частиц d2) ниже крупного (со средним диаметром частиц d1), а также при нижнем связном материале, размывающая скорость которого меньше, чем вышележащего грунта ?? по формуле
h = h2 ?? h??, (6.15)
где h?? ?? снижение размыва из-за заноса воронки более крупным грунтом верхнего слоя, определяемое по формуле
;(6.16)
h2, h1 ?? глубина местного размыва, определяемая по формуле (6.1) для соответственно нижнего и верхнего слоев грунта (неоднородность грунтов не учитывается);
?? ?? толщина верхнего слоя грунта.
г) при расположении в нижнем слое крупного неоднородного по составу несвязного грунта в случае, предусмотренном п. 6.2.1.а и при hD ?? ?? ?? по формуле (6.11); в остальных случаях по формуле
h = ?? + 1,3D / p.(6.17)
7. Поперечные регуляционные сооружения и береговые опоры
7.1. У сплошных затопляемых поперечных сооружений и береговых опор, боковая грань которых не обсыпана конусом, при коэффициенте стеснения потока ?????? 0,15 (см. п. 6.1.2) наибольшую глубину местного размыва в однородных несвязных и связных грунтах следует определять по формулам:
?? при ;(7.1)
?? при , (7.2)
где b ?? расчетная ширина сооружения, м (см. приложение М);
vr ?? скорость потока в голове поперечного сооружения или у боковой грани береговой опоры, м/с (см. п. 7.3);
Кv ?? коэффициент, характеризующий поступление наносов в воронку размыва и определяемый по приложению Н;
Н ?? глубина потока в голове поперечного сооружения или у боковой грани береговой опоры в расчетных условиях, м (с учетом естественного руслового процесса и общего размыва);
v0 ?? размывающая скорость, м/с, определяемая с учетом глубины потока Н;
Кm ?? коэффициент, зависящий от коэффициента заложения откоса m рассматриваемых сооружений, определяемый согласно п. 6.1.1.
За расчетную глубину размыва в связном грунте, когда поток влечет несвязные наносы, следует принимать меньшее из значений, получаемое по формулам (7.1) или (7.2) для связного грунта и грунта, влекомого потоком.
Примеры расчета по формулам (7.1) и (7.2) приведены в приложении П.
7.2. При коэффициенте стеснения потока поперечными сооружениями ?? > 0,15 глубину местного размыва в такого сооружения следует определять согласно рекомендациям в разделе 6 как у плохо обтекаемых струенаправляющих дамб.
7.3. Скорость потока vr, м/с, в голове поперечного сооружения или боковой грани береговой опоры следует определять в зависимости от расчетной ширины и направления набегающего потока на сооружение по формулам:
при ?? ?? ?????? vr = (b / H)1/4v;(7.3)
при ?? ?? ??????,(7.4)
где v ?? скорость потока в расчетных условиях на вертикали в голове поперечного сооружения до его постройки или у подошвы конуса в створе моста после общего размыва, м/с.
При определении скорости потока vr по формулам (7.3) и (7.4) при b / H > 50 или b / H < 1 следует принимать соответственно = 50 и = 1.
7.4. Наибольшую глубину местного размыва и неоднородных по крупности несвязных грунтах у сплошных незатопляемых поперечных сооружений и береговых опор следует определять по формулам:
а) при vr > 0,45v0Dh = hD + 1,3D / p; (7.5)
б) при vr ?? 0,45v0Dh = 1,3D / p,(7.6)
где hD ?? глубина размыва, определяемая по формулам (7.1) или (7.2), в которых вместо v0 принимают v0D ?? размывающую скорость для среднего диаметра частиц отмостки D (см. п. 7.5) при глубине потока Н и Кv = 1.
К расчету следует принимать меньшую из глубин, получаемых по формулам (7.5) или (7.6) и по формулам (7.1) или (7.2) для грунта, средний диаметр частиц которого dм определяют по формуле (5.21).
7.5. Средний диаметр частиц отмостки D, м, и их содержание в грунте (по массе) р следует определять:
а) в случае, предусмотренном п. 7.4.а, ?? подбором из уравнений
при b / H ?? 1;(7.7)
при b / Н < 1 .(7.8)
При решении уравнений (7.7) или (7.8) и назначении расчетных значений D и р поступают, как при расчете размывов у опор в аналогичных условиях, изложенных в приложении Ж;
б) в случае, предусмотренном п. 7.4.б, ?? по гранулометрическому составу грунта согласно п. 5.2.4. При этом минимальную крупность частиц Dmin, входящих в слой отмостки, следует начинать определять с расчета по формуле
;(7.9)
в) при наличии в грунте крупных включений ?? по среднему диаметру частиц этих включений.
7.6. Наибольшую глубину местного размыва у массивных затопляемых поперечных сооружений высотой Н1 следует определять согласно пп. 7.1 ?? 7.5 как и у незатопляемых поперечных сооружений с учетом того, что правую часть формулы (7.1) или (7.2) умножают, а правую часть уравнений (7.7) или (7.8) делят на коэффициент f1 определяемый по формуле (5.11).
За расчетную глубину местного размыва у затопляемых поперечных сооружений следует принимать наибольшую глубину местного размыва, полученную как при расчетном уровне, когда сооружение затоплено, так и при условиях его работы как незатопленного (например, для шпоры, отжимающей поток от вогнутого берега излучины при прохождении потока в бровках русла). Пример расчета у затопляемой шпоры приведен в приложении П.
7.7. В случае, когда в процессе местного размыва обнажаются слои грунтов различной крупности, наибольшую глубину размыва следует определять с учетом рекомендаций п. 5.4.2 и приложения И:
а) при однородных по крупности слоях с залеганием сверху более мелкого грунта, а также при верхнем более мелком и неоднородном по крупности грунте ?? по формулам (7.1) или (7.2) для обнажаемого грунта, а при поступлении наносов в воронку размыва ?? по меньшему из значений, получаемых по формулам (7.1) или (7.2) для обнажаемого грунта и влекомого потоком;
б) при однородных по крупности слоях с залеганием слоя из мелкого грунта (со средним диаметром частиц d2) ниже крупного (со средним диаметром частиц d1), а также при нижнем более мелком неоднородном по крупности грунте ?? по формуле
h = h2 ?? h??, (7.10)
где h2 ?? глубина местного размыва, определяемая по формуле (7.1) или (7.2) для слоя с более мелким (d2) грунтом;
h?? ?? снижение размыва из-за заноса воронки более крупным грунтом d1 верхнего слоя, определяемое по формуле (И.2) приложения И;
в) при расположении в нижнем слое более крупного неоднородного по составу несвязного грунта следует учитывать его неоднородность.
В случае, предусмотренном в п. 7.4.а и hD ?? ?? глубину местного размыва определяют по формуле (7.5), в остальных случаях по формуле (7.6) с учетом вышележащих слоев [по аналогии с формулой (И.5)].
Если в воронку размыва поступают наносы (материал верхнего слоя), то необходимо проверить возможность стабилизации размыва при динамическом равновесии частиц верхнего слоя;
г) при расположении в нижнем слое связного грунта ?? по аналогии с п. 6.2.3.б.
8. Размыв у подошв насыпей и закрепленных берегов русел от продольных течений, волновых воздействий и нарушения естественного хода руслового процесса*
* Все рассматриваемые в главе размывы условно отнесены к местным, хотя некоторые (например, от продольных течений) имеют иную природу образования.
8.1. Возможную глубину размыва h, м, от продольных течений у подошвы насыпи с верховой ее стороны на вертикали с глубиной Н и скоростью потока v следует определять в зависимости от грунтов в основании насыпи:
а) при однородных несвязных грунтах со средним диаметром частиц d, м
,(8.1)
где ?? ?? коэффициент, характеризующий увеличение размывов от продольных течений при одновременном воздействии волн (см. п. 8.3); при отсутствии волновых воздействий ?? = 1;
б) при неоднородных несвязных грунтах, когда v > v0D,
,(8.2)
где D, р ?? диаметр отмащивающих частиц, м, и их содержание по массе в перерабатываемом грунте, определяемые с учетом гранулометрического состава грунта подбором из уравнений:
;(8.3)
;(8.4)
в) при неоднородных несвязных грунтах, когда v ?? v0D
.(8.5)
Полученные по формулам (8.2) и (8.5) глубины размыва не должны быть больше глубин, определяемых по формуле (8.1) для мелких частиц грунта со средним диаметром частиц dм, который находится по формуле (5.21).
Размывающую скорость v0D для грунтов со средним диаметром частиц D следует определять по приложению А.
г) при связных грунтах
,(8.6)
где n ?? коэффициент шероховатости на рассматриваемом участке проложения насыпи;
?? ?? коэффициент абразивности (см. п. 5.3.2);
Ср ?? расчетное сцепление грунта, Па.
При необходимости учета температурного режима грунта или его засоленности первый член в формуле (8.6) следует принимать с коэффициентами соответственно (1 / кt)6/7, 1 / кс)6/7 или (1 / кtкс)6/7 в зависимости от характеристик грунта. Значение коэффициентов кс и кt ?? см. А.10, А.11;
д) при обнажении в процессе размыва слоя грунта, отличного от вышележащего, расчет размыва в нем производят согласно требованиям п. 5.4.2 в предположении, что рассматриваемый грунт находится на поверхности поймы или русла, по формулам соответственно (8.1), (8.2) или (8.6), а в случае, указанном в п. 8.1.в, по формуле
,(8.7)
где ???? ?? толщина вышележащих слоев.
8.2. Глубину размыва h, м, от продольных течений при наличии волновых воздействий у подошвы насыпи, стесняющей русло при долинных ходах на прижимных участках рек, следует определять в зависимости от подстилающих русло грунтов и режима наносов:
а) при отсутствии поступления наносов (случай, предусмотренный п. 4.4.б) расчет следует производить по формулам (8.1) ?? (8.7), принимая в качестве Н и v соответственно глубину и скорость потока у подошвы насыпи до размыва;
б) при движении наносов в русле (случай, предусмотренный п. 4.4.а) расчет размывов в однородных несвязных грунтах следует выполнять по формуле
.(8.8)
Размыв в неоднородных несвязных, связных и слоистых грунтах следует определять по формулам (8.2) ?? (8.7). Причем за расчетную глубину размыва принимают меньшую из глубин, полученных по указанным формулам для соответствующего случая. Для частиц dн, равных среднему диаметру частиц донных наносов в русле, расчет ведут по формуле (8.8).
В формулах (8.2) ?? (8.8) Н и v ?? соответственно глубина и скорость потока у подошвы насыпи до размыва с учетом возможных естественных преобразований в русле.
Пример расчета глубины размыва для случаев, рассматриваемых в пп. 8.1 и 8.2, приведены в приложении Р.
8.3. Глубину размыва у подошвы насыпи от продольных течений при наличии волновых воздействий следует определять по соответствующим формулам (8.1), (8.2), (8.4), (8.6) и (8.8), в которых коэффициент ?? характеризующий дополнительное “обезвешивание” частиц грунта при волновых воздействиях, равен
,(8.9)
где ??, ?? фактическая и “обезвешивающая” плотность частиц грунта;
??0 ?? плотность воды.
Рисунок 8.1. ?? График размывающих донных скоростей.
Обезвешивание частиц при волновых воздействиях количественно можно оценивать по зависимости
,(8.10)
где hв, Т ?? высота, м, и период, с, волны;
к ?? размерный коэффициент, равный 2 м/с0,5.
8.4. Возможную глубину размыва h от волновых воздействий у подошвы насыпи определяют по приложению С из уравнения
vdmax ?? vd(0),(8.11)
где vdmax ?? максимальная донная скорость нисходящего с откоса потока от действия волн у подошвы насыпи;
vd(0) ?? размывающая донная скорость для грунтов в основании насыпи (см. п. 8.5).
8.5. Размывающую донную скорость vd(0) следует принимать по графику (рисунок 8.1) в зависимости от среднего диаметра частиц несвязного грунта d (неоднородность несвязного грунта не учитывается) или эквивалентного диаметра связного материала, мм, определяемого по формуле
dэ = 7,5(0,1 + 10cр), (8.12)
где cр ?? расчетное сцепление, 105 Па.
8.6. При совместных воздействиях продольных течений и волн к расчету следует принимать наибольшие глубины размыва, полученные только от волновых воздействий (см. п. 8.4) или от расчетных продольных течений при наличии волн (см. п. 8.1 ?? 8.2). В указанных расчетах следует принимать расчетные параметры волн.
Поскольку подмыв подошвы насыпи нельзя допускать, полученные глубины размыва характеризуют тип и мощность укрепления, необходимого для защиты от размыва основания насыпи.
8.7. Местные размывы у подошвы насыпи со стороны вогнутого берега вызываются нарушением естественного хода руслового процесса при воздействии искривленного потока (в плане и поперечном сечении) с неразмываемым речным откосом.
Глубину местного размыва у подошвы насыпи h, м, возникшего в связи с нарушением естественного хода руслового процесса, следует определять по формуле
,(8.13)
где Нр, vр ?? средняя глубина, м, и скорость, м/с, потока в рассматриваемом створе русла (после стеснения) при расчетном уровне;
v0 ?? размывающая скорость для размываемого грунта на вертикали с глубиной Нр, м/с;
n ?? коэффициент шероховатости укрепления, определяемый в зависимости от материала укрепления (для плитных укреплений n = 0,011 ?? 0,015; для каменной наброски n = 0,03 ?? 0,045);
М ?? коэффициент формы укрепления, принимаемый для вертикальных стенок и стенок с заложением откоса m < 1, а также без фундамента (например, каменная наброска) равным 1,0; для откосного типа укрепления (при крутизне откоса m ?? 1) с вертикальной внешней стенкой фундамента М = 1,2;
rи, r ?? минимальный радиус кривизны излучины соответственно по оси излучины и у вогнутого берега (см. приложение Т);
Н ?? глубина потока у вогнутого берега (после стеснения) при расчетном уровне, м.
