Для вмещения всего объема намываемого грунта E = 5320000 м3, вычисленного в этом примере, требуется гидроотвал высотой H = 27 м (см. рис. 2).
Таким образом, карьерный грунт разместится в гидроотвале с принятыми в примере габаритами.
Приложение 4
Пример расчета раскладки фракций при намыве отвалов из суглинистых грунтов
Исходные данные для расчета. Гранулометрический состав карьерного грунта приведен в табл. 1.
Таблица 1
|
Крупность фракций d, мм |
2,0-0,5 |
0,5-0,25 |
0,25-0,1 |
0,1-0,05 |
0,05-0,01 |
0,01-0,005 |
< 0,005 |
|
Содержание фракций Ф0i, % |
14 |
16 |
22 |
13 |
11 |
9 |
15 |
Крупность, соответствующая 50 %-ному содержанию в карьерном грунте частиц, d50 = 0,12 мм.
Усредненная плотность твердых частиц ??тв = 2,67 т/м3.
Длина откоса намыва L = 500 м.
Расход пульпы Qп = 1700 м3/ч.
Объемная консистенция пульпы cоб.п = 0,1.
Ширина фронта намыва bн = 43 м, выпуск пульпы рассредоточенный.
Расчет фракционирования производится по методу ВНИИГС.
Ход расчета. 1. Определяем дополнительные параметры потока пульпы в его начальном сечении:
удельный расход пульпы м3/ч??м;
удельный расход воды м3/ч??м = 10 л/с??м;
удельный расход твердого:
объемный qоб.тв0 = 10??0,1 = 1 л/с м;
массовый qм.тв0 = qоб.тв0 = 1??2,67 = 2,67 кг/с??м.
Производим гидравлический расчет потока пульпы на откосе намыва. Результаты расчета приведены в табл. 2.
2. Подсчитываем для каждого сечения крупность фракций dфi, и среднюю крупность dнi намытого грунта.
3. Вычисляем относительные (x/L) и абсолютные (x) расстояния от места выпуска до расчетных сечений 1-7 (см. табл. 2). Эти сечения определяют расчетное положение центров распределения отдельных фракций с учетом их процентного содержания Ф0i в карьерном грунте и условного коэффициента гидроразрыхления ??dн , который следует определять по рис. 1 в зависимости от средней крупности намытого грунта dн.
Рис. 1. Зависимость коэффициента гидроразрыхления от средней крупности намытого грунта
Таблица 2
|
Характеристика |
Значения характеристик в расчетных сечениях при намыве |
||||||
|
|
надводном |
подводном |
|||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
di, мм |
2,0-0,5 |
0,5-0,25 |
0,25-0,1 |
0,1-0,05 |
0,05-0,01 |
0,01-0,005 |
< 0,005 |
|
, мм |
1,2500 |
0,3750 |
0,1750 |
0,0750 |
0,0300 |
0,0075 |
0,0025 |
|
Ф0i, % |
14 |
16 |
22 |
13 |
11 |
9 |
15 |
|
, мм |
0,387 |
0,212 |
0,145 |
0,095 |
0,060 |
0,030 |
0,017 |
|
??dH |
1,12 |
1,20 |
1,25 |
1,40 |
1,70 |
2,10 |
2,75 |
|
Ф0i??dH, % |
15,7 |
19,2 |
27,5 |
18,2 |
18,6 |
18,9 |
41,2 |
|
??Ф0i??dH, % |
15,7 |
34,9 |
62,4 |
80,6 |
99,2 |
118,1 |
159,3 |
|
, % |
7,85 |
25,30 |
48,65 |
71,50 |
89,90 |
108,65 |
138,70 |
|
|
0,0495 |
0,1590 |
0,3070 |
0,4500 |
0,5660 |
0,6850 |
0,8750 |
|
xм (при L = 500 м) |
24,8 |
79,5 |
153,5 |
225,0 |
283,0 |
342,5 |
438,0 |
|
, л/с??м |
0,955 |
0,840 |
0,695 |
0,550 |
0,435 |
0,315 |
0,125 |
|
, кг/с??м |
2,550 |
2,240 |
1,860 |
1,470 |
1,160 |
0,840 |
0,334 |
|
|
0,255 |
0,224 |
0,186 |
0,147 |
0,116 |
0,084 |
0,033 |
|
, л/с??м |
10,95 |
10,84 |
10,70 |
10,55 |
10,43 |
10,31 |
10,12 |
|
, м/с |
0,601 |
0,502 |
0,430 |
Vподв = Vкр = 0,012 м/с |
|||
|
, м |
0,017 |
0,020 |
0,023 |
hпр.ср = 0,46 м |
|||
|
Jнадв |
0,055 |
0,035 |
0,020 |
Jподв.ср = 0,003 |
|||
|
??г, м/с |
0,045 |
0,020 |
0,011 |
??г ср = 0,0005 м/с |
|||
|
|
2,97 |
2,32 |
2,19 |
1,74 |
1,83 |
1,98 |
2,66 |
|
|
2,70 |
1,60 |
0,80 |
0,40 |
0,04 |
- |
- |
|
??l?? |
- |
- |
- |
0,14 |
0,45 |
0,85 |
2,05 |
|
l?? |
0,48 |
0,57 |
0,48 |
- |
- |
0,54 |
0,51 |
|
l??+ l?? |
0,530 |
0,730 |
0,790 |
1,000 |
1,000 |
0,850 |
0,635 |
|
P??0 = ??0Ф0i??dH, % |
46,6 |
44,5 |
60,1 |
31,6 |
33,9 |
37,3 |
109,6 |
|
P??l?? = ??l?? Ф0i??dH, % |
42,30 |
30,70 |
22,00 |
7,27 |
0,74 |
- |
- |
|
, % |
- |
- |
- |
2,60 |
8,35 |
16,10 |
84,40 |
4. Определяем в расчетных сечениях 1-7 гидравлические характеристики потока намыва:
объемный и массовый удельные расходы твердого (qоб.твx и qм.твx), консистенцию пульпы См.п x и ее объемный удельный расход qоб.пx;
скорости надводного потока пульпы Vнадв (см. п. 4.3);
глубину надводного потока пульпы hнадв;
уклоны надводного потока Jнадв определены по номограммам (Меламут Д.Л. Гидромеханизация в ирригационном и сельскохозяйственном строительстве. М., Стройиздат, 1967).
5. Находим среднюю крупность частиц для участка подводного намыва
мм.
Крупности частиц d = 0,0294 мм соответствуют гидравлическая крупность ??г = 0,0005 м/с и критическая скорость vкр = 0,012 м/с.
6. Общий уклон подводного откоса принимаем по табл. 3 настоящей инструкции: Jподв = 0,003.
7. Находим среднюю глубину прудка
где xпр - среднее расстояние от выпуска пульпы до уреза прудка;
м,
отсюда м.
8. Определяем ординаты центров единичных эпюр распределения фракций ??0 соответственно для надводного и подводного намыва.
9. В зависимости от ??0 и по номограммам на рис. 2, рассчитанным для эпюр распределения с площадью, равной единице, определяем элементы и строим единичные треугольные эпюры распределения фракций с вершинами в расчетных сечениях 1-7 (рис. 3, а).
Рис. 2. Номограммы для расчета параметров треугольных по длине эпюр распределения:
Рис. 3. Графоаналитический расчет раскладки фракций по длине откоса намыва:
а - единичные треугольные эпюры распределения фракций; б - расчетные треугольные эпюры распределения фракций; в - раскладка фракций на откосе намыва: 1-7 эпюры фракций крупностью соответственно d > 0,5??0,25 мм; d = 0,25??0,1 мм; d = 0,1??0,05 мм; d = 0,05??0,01 мм; d = 0,01??0,005 мм; d < 0,005 мм
Таблица 3
|
Крупность фракций d, мм |
Содержание фракций (в %) для намытых грунтов в сечениях |
|||||||||||||||||
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||||||
|
|
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
P?? |
Ф |
|
2,0-0,5 |
42,3 |
41,1 |
46,6 |
38,0 |
36,2 |
24,3 |
21,3 |
12,7 |
7,8 |
4,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
0,5-0,25 |
30,7 |
28,8 |
35,0 |
28,7 |
44,5 |
29,9 |
32,4 |
19,3 |
21,6 |
12,8 |
12,0 |
7,0 |
3,0 |
1,8 |
- |
- |
- |
- |
|
0,25-0,1 |
22,0 |
21,3 |
28,0 |
22,8 |
41,7 |
28,0 |
60,1 |
35,8 |
42,7 |
25,3 |
27,9 |
16,3 |
13,2 |
7,9 |
- |
- |
- |
- |
|
0,1-0,05 |
7,3 |
7,1 |
9,8 |
8,0 |
15,8 |
10,6 |
24,1 |
14,4 |
31,6 |
18,8 |
25,3 |
14,8 |
19,0 |
11,4 |
9,2 |
5,8 |
2,6 |
2,3 |
|
0,05-0,01 |
0,7 |
0,7 |
3,1 |
2,5 |
9,7 |
6,5 |
18,6 |
11,1 |
26,8 |
15,9 |
33,9 |
19,8 |
26,9 |
16,1 |
15,7 |
9,9 |
8,3 |
7,5 |
|
0,01-0,005 |
- |
- |
- |
- |
1,0 |
0,7 |
11,2 |
6,7 |
21,2 |
12,6 |
28,8 |
16,8 |
37,3 |
22,3 |
24,7 |
15,5 |
16,1 |
14,5 |
|
0,005 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
16,8 |
10,0 |
43,3 |
25,3 |
67,8 |
40,5 |
109,6 |
68,8 |
84,4 |
75,7 |
|
?? P?? |
103,0 |
- |
122,5 |
- |
148,9 |
- |
167,7 |
- |
168,5 |
- |
171,2 |
- |
167,2 |
- |
159,2 |
|
111,4 |
- |
|
?? Ф |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
- |
100 |
Подсчет элементов треугольных эпюр распределения проводим для двух основных случаев - эпюры, усеченной с одной стороны при , и эпюры, усеченной с двух сторон .
10. Строим расчетные треугольные эпюры распределения фракций (см. табл. 2) с учетом процентного содержания фракций в карьерном грунте и коэффициентов гидроразрыхления и определяем для расчетных сечений соответствующие ординаты эпюр (рис. 3, б).
11. Процентное содержание каждой фракции в составе намытых грунтов находим по формуле
Результаты расчета содержания фракций в сечениях 0-8 (0 и 8 - соответственно начальное и конечное сечения, 1-7 - расчетные) приведены в табл. 3.
На основании полученных данных строим график раскладки фракций (рис. 3, в), по которому определяем прогнозируемый гранулометрический состав намытого грунта в любой точке откоса.
Приложение 5
Пример расчета емкости прудка в процессе намыва
Емкость прудка рекомендуется рассчитывать по методике Украинского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации. Расчет следует производить поярусно, так как по мере наращивания гидроотвала изменяется соотношение между площадью отстойного прудка и пляжа.
