Страница 16: ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000. Регулирования русл речек Нормы проектирования ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000 (40596)

(Н.2)

, (Н.2')

де і - швидкість і глибина в натурі;

і - швидкість і глибина на моделі.

4 Навантаження потоку донними наносами в натурі і на моделі повинні бути приблизно рівними

, (Н.3)

де і - витрати донних наносів в натурі і на моделі;

і - витрати води в натурі і на моделі.

Оскільки завислі наноси не мають суттєвого впливу на формування русла в побутових умовах і при регулюванні, то на моделі пускають тільки донні наноси. Витрата донних наносів визначається за формулою І. Я. Орлова

,(Н.4)

де - середній діаметр частинок наносів, м;

- питома вага наносів, рівна ;

- середня глибина потоку, м;

- уклон.

Для отримання на моделі режиму руху водного потоку, подібного до натури, необхідно, щоб моделювання провадилося в автомодельній області і забезпечувалося турбулентне протікання потоку, що характеризується числом Рейнольдса. Ця умова дотримується на моделях досить великих масштабів.

Перетворивши формулу (Н.1), можна одержати співвідношення горизонтального, , і вертикального, , масштабів, а саме

або , або (Н.5)

Оскільки показник змінюється від 1 до 0,5, остільки горизонтальный масштаб повинен бути менше вертикального.

Тільки на моделях гірських річок показник степеня , отже, тут вертикальний масштаб моделі можна приймати рівним горизонтальному, тобто . На передгірських і рівнинних ділянках річок, де , горизонтальний масштаб повинен бути менше вертикального.

При попередніх розрахунках розмірів моделі та гідравлічних елементів значення показника можна брати за номограмою (рисунок Н.1). В остаточних розрахунках величина показника степеню визначається за формулою (Н.6).

,(Н.6)

де - перемінна величина; для алювіальних стійких у плані русел змінюється від 8 до 12 (в середньому дорівнює 10); на ділянках річок з нерозмивними і важкорозмивними берегами величина зменшується до 3 і 4; на річках з легкорозмивними берегами величина збільшується до 16-20.

Виходячи з розмірності, формулу при можна представити в такому вигляді

.(Н.7)

Величину показника можна визначити за формулою І.Я. Орлова

,(Н.8)

де - початкова сила волочіння;

- сила волочіння потоку, кг/м2;

s - питома вага наносів, т/;

- поздовжній уклон водної поверхні;

- середній діаметр частинок суміші наносів, м.

5 Далі, задаючись горизонтальним масштабним зменшенням, , знаходимо вертикальне масштабне зменшення .

Масштаб швидкості знаходимо за формулою (Н.2).

(Н.9)

або .(Н.9')

Моделювання інших гідравлічних елементів потоку здійснюється за такими формулами:

тривалість досліду

,(Н.10)

де - час у натурі, наприклад, тривалість паводку;

- тривалість досліду;

- масштабне зменшення часу.

Звідси

,(Н.11)

площа живого перерізу з урахуванням формули (Н.11)

,(Н.12)

витрата води

,(Н.13)

уклон водної поверхні

,(Н.14)

коефіцієнт у формулі Шезі

,(Н.15)

число Рейнольдса

.(Н.16)

6 Лабораторні дослідження русел і виправних споруд на них, а також порівняння їх з даними польових спостережень свідчать, що рекомендована вище методика моделювання дає задовільний збіг з натурою як в частині гідравліки, так і стосовно формування русел під впливом річкових споруд.

7 Для большого розуміння описаного вище метода моделювання наводиться приклад розрахунку моделі розмивного русла річки, що характеризується такими показниками:

• руслоформуюча витрата 1%-ної забезпеченості ; ; ; .

Таблиця Н.1 - Крупність наносів, що складають русло

Середній діаметр частинок суміші . Моделювання такої крупності частинок дає дуже дрібні фракції, які не мають властивостей піску. Тому як розмивний матеріал русла прийняли паровозний згар з питомою вагою від 1,7 до 1,8.

Довжина модельованої ділянки 10 км, з них 8 км у верхньому і 2 км у нижньому б'єфі.

На моделі спочатку досліджувалося формування русла в побутових умовах і потім, після зведення греблі, були досліджені схеми компонування водозабірного вузла, поділ донних наносів по відводах і випрямні дамби на підході до греблі, промивання верхнього б'єфу та інші питання.

Підставляючи дані натури у формулу (Н.8), одержимо значення і

.

Горизонтальний масштаб, відповідно до умов розмірів лабораторії та зручності досліджень був прийнятий 1:200 натуральної величини.

Далі за формулою (Н.5) знаходимо вертикальний масштаб:

, звідси . Отже, вертикальний масштаб повинен бути більше горизонтального в 6 разів. Ширина моделі 1,26 м, глибина 12,4 см. Середня швидкість 20,2 см/с; уклон І=0,00188. Цей масштаб дав можливість вивчити перелічені вище питання.

Додаток П

(рекомендований)

Спостереження за деформаціями захисних гідротехнічних споруд

Загальні вимоги

1.1 Необхідність спостережень за деформаціями захисних гідротехнічних споруд (дамби, насосні станції, дренаж) встановлюється проектом.

1.2 В проекті захисних споруд повинні бути розроблені технічне завдання і програма ведення спостережень за деформаціями захисних гідротехнічних споруд.

В технічному завданні дається характеристика конструктивних елементів споруди, за якою будуть провадитись спостереження, інші технічні параметри, а в програмі - методи і способи здійснення спостережень за деформаціями споруд.

1.3 В проекті захисних споруд повинні бути встановлені типи конструкцій та місця встановлення геодезичних знаків (марки, репери), виходячи з конструктивних особливостей споруд, за якими будуть провадитись геодезичні спостереження.

1.4 Спостереження за гідротехнічними спорудами поділяються на візуальні та інструментальні.

1.4.1 Візуальні спостереження полягають у періодичному огляді споруд з описом їх стану: замальовки, фотографії, обмірювання помічених порушень з використанням простих вимірювальних інструментів.

1.4.2 Інструментальні спостереження полягають у проведенні планових і висотних зйомок споруд, відліку та аналізу показників на встановлених контрольно-вимірювальних приладах; у разі потреби провадиться відбирання і взяття проб грунту, бетону, води для аналізу.

1.4.3 При інструментальних спостереженнях за фільтраційним режимом напірних земляних споруд необхідно визначати:

• положення депресійної поверхні фільтраційного потоку в тілі земляних споруд та берегових устоїв;
• величину фільтраційної витрати;
• п'єзометричний напір в основі споруд;
• місця скупченої контактної фільтрації;
• швидкість фільтраційного потоку і винесення грунту;
• температуру і хімічний склад фільтраційних вод.

1.5 Загальні вимоги щодо методики геодезичних спостережень за переміщеннями та деформаціями будівель і споруд викладено у 1.6-1.19.

Геодезичний нагляд за переміщеннями та деформаціями будівель і споруд

1.6 Спостереження за переміщеннями та деформаціями будівель і споруд виконуються з метою:

• визначення абсолютних і відносних величин деформацій та порівняння їх з розрахунковими;
• виявлення причин появи і сутність безпеки деформацій для нормальної експлуатації будівель і споруд, вжиття своєчасних заходів для боротьби з деформаціями, що можуть виникати, або ліквідації їх наслідків;
• одержання необхідних характеристик стійкості основ і фундаментів;
• уточнення розрахункових фізико-механічних характеристик грунтів;
• уточнення методів розрахунків і усталення допустимих величин деформацій для різних грунтів основ і типів будівель і споруд.

1.7 Геодезичні спостереження за переміщеннями і деформаціями (осідання, зсуви, крени) основ фундаментів будівель і споруд повинні виконуватися за спеціальною програмою, складеною на підставі технічного завдання.

У технічному завданні повинні бути зазначені: назва і місцезнаходження об'єкта (за адміністративним поділом), етапи (періоди) будівництва, експлуатації; дані про призначення будівлі, споруди зі стислою характеристикою конструктивних особливостей і основних параметрів; глибина закладання і тип фундаментів; інженерно-геологічні та гідрогеологічні умови основ фундаментів; мета і завдання спостережень; дані про раніше виконані роботи, пов'язані з вимірюванням деформацій; періодичність спостережень; вимоги щодо точності вимірювання деформацій та переміщень.

Стосовно до гідротехнічних споруд до технічного завдання додаються:

1. для земляних гребель і дамб:

• плани і характерні поперечні розрізи;
• фізико-механічні характеристики грунтів, з яких вони збудовані;
• інженерно-геологічні та інженерно-гідрогеологічні характеристики основ;
• фільтраційні характеристики грунтів тіла гребель (дамб) і основ;
• динаміка підземних вод;
• проектна стійкість укосів гребель і дамб;
• розрахункове та допустиме осідання тіла греблі (дамби), її основи;

1. для водопідпірних споруд (шлюзи, підпірні споруди на каналах):

• розріз споруд;
• фізико-механічні характеристики грунтів основ, розрахункові величини можливого осідання основ, фільтраційні властивості; допустимі величини осідання та кренів.

1. Робоча програма проведення спостережень складається на підставі технічного завдання організацією, яка виконує вимірювальні роботи, за узгодженням з організацією, що видала технічне завдання.

В робочій програмі, крім даних, наведених в технічному завданні, подається перелік частин споруд, за якими буде провадитися спостереження, розрахункові величини деформацій (осідання), етапи виконання будівельних робіт; для споруд, що експлуатуються - наявність тріщин і місць закладання маяків; дані про наявність пунктів геодезичної мережі; дані про систему координат і висотних відміток; дані про раніше виконані роботи для вимірювання деформацій і зв'язок їх з подальшими роботами; опис місць закладання геодезичних знаків, обгрунтування вибору типу знаків, попередня схема мережі; розрахунок точності вимірювання деформацій; методи вимірювання і використані прилади; порядок обробки результатів спостережень.

1. Геодезичні спостереження за переміщеннями і деформаціями споруд слід виконувати протягом усього періоду будівництва, а також у період експлуатації та досягнення умовної стабілізації деформації, встановленої проектною або експлуатаційною організацією і яку включено в технічне завдання.

1.10 Підготовка до спостережень за переміщеннями і деформаціями споруд та спостереження складаються з таких етапів:

• розробка програм вимірювань;
• вибір конструкції, місця розміщення і установки геодезичних знаків висотної та планової мережі;
• виконання висотного та планового узгодження прийнятих для установки геодезичних знаків;
• установка деформаційних марок на спорудах;
• інструментальне вимірювання величин вертикальних і горизонтальних переміщень і кренів;
• обробка і аналіз результатів вимірювань.

1.11 До початку вимірювань вертикальних переміщень фундаментів (для напірних водопідпірних земляних споруд - осідання основи і тіла греблі або дамби) необхідно встановити репери (вихідні геодезичні знаки висотної основи) і деформаційні марки (контрольні геодезичні знаки, розміщені в будівлях і спорудах, для яких визначаються вертикальні переміщення).

Репери кількістю не менше трьох повинні розміщуватися:

• осторонь від проїздів, підземних комунікацій, складських та інших територій;
• поза зоною розповсюдження тиску від будівель або споруд;
• поза межею впливу явищ осідання, зсування схилів, нестабілізованих насипів, торф'яних боліт, підземних виробок, карстів та інших несприятливих інженерно-геологічних та гідрогеологічних умов;
• на відстані від будівлі (споруди) не менше потрійної товщини шару просідаючого грунту;
• на відстані, яка виключає вплив вібрації від транспортних засобів, машин і механізмів;
• у місцях, де протягом усього періоду спостережень є зручний прохід до реперів для установки геодезичних приладів.

Конкретне розміщення і конструкцію репера повинна визначити організація, яка буде виконувати вимірювання, за узгодженням з проектною та експлуатаційною організаціями, а також з відповідними службами, які мають в даному районі підземне господарство (кабельні, водопровідні, каналізаційні та інші інженерні мережі).

1.12 Установка реперів в особливих грунтових умовах:

• у насипних, неоднорідних за складом грунтах, процес ущільнення яких ще може тривати, слід встановлювати репери, заанкеровані або забиті в корінний грунт на глибину не менше 1,5 м нижче насипної товщі та захищені колодязями;
• у просідаючих грунтах низький кінець репера слід закладати на глибину не менше 1,5 м в піщані, або не менше 2 м - в глиняні підстильні грунти, а також на глибину не менше 5 м, якщо товщина шару просідаючого грунту перевищує 10 м;
• у заторфованих грунтах слід використовувати забивні палі, які заглиблюють до щільних грунтів, що мало деформуються;
• у набухаючих грунтах закладати нижній кінець репера на глибину не менше 1 м нижче підошви залягання набухаючих грунтів. При великій товщі набухаючого шару грунту башмак репера слід встановлювати на глибині, де природний тиск перевищує тиск набухання.

1.13 Після установки репера на нього повинна бути передана висотна відмітка від близько розміщених пунктів геодезичної мережі. При значному (понад 2 км) віддаленні пунктів геодезичної мережі від реперів, що встановлюються, допустимо приймати умовну систему висот.