Страница 7: ВСН 291-72*. Инструкция по проектированию гидроотвалов из глинистых грунтов и прогнозированию их состояния (46621)

Приложение 3

Пример расчета размеров зон фракционирования гидроотвала

Определить размеры зон гидроотвала и допустимые пределы колебания уреза воды в прудке-отстойнике.

Исходные данные для расчета:

топографический план участка, отведенного под гидроотвал, с указанием первичной дамбы обвалования;

объем породы в естественном состоянии (целике), планируемый для заполнения гидроотвала, V0 = 4100000 м3;

масса грунта вскрышных пород G, определяемая по формуле (3), приведенной в данной инструкции, где G = 6950000 т;

гранулометрический состав карьерного суглинистого грунта (рис. 1, кривая 1); принимаем, что гранулометрический состав намываемого грунта изменяется по сравнению с гранулометрическим составом карьерного грунта за счет образования глинистых окатышей (см. рис. 1, кривая 2);

уклон внешнего откоса гидроотвала, принятый 1:4.

Рис. 1. Гранулометрический состав грунта:

1 - карьерного; 2 - содержащегося в пульпе

Ход расчета. 1. На топографическом плане участка проектируемого гидроотвала строим проектные горизонтали.

2. При помощи планиметра определяем площадь гидроотвала на нескольких отметках и строим кривую зависимости площади гидроотвала от его высоты (без включения первичного обвалования).

3. Строим зависимость геометрической емкости гидроотвала V от высоты H путем интегрирования зависимости S = f(H) (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость площадей и объемов зон от высоты гидроотвала

Определяем объем намытого грунта по зонам:

 м3;

 м3;

 м3.

Объем (емкость) гидроотвала V = VI + VII + VIII = 5270000 м3.

Проверяем емкость гидроотвала по формуле (1):

E = 0V0 + Vп + Vд.

Для суглинков принимаем коэффициент гидроразрыхления ??0 = 1,27, тогда E = 1,274100000 + 100000 + 20000 = 5320000 м3. Устанавливаем, что результаты расчетов объема намытого грунта по зонам практически совпадают со значением 0V0. Исходя из объема грунта, можно определить соотношение размеров зон.

4. Строим кривые зависимости площадей SH для зон гидроотвала I, II, III от его высоты (см. рис. 2) по формулам:

;

;

.

5. Путем интегрирования кривых SIH, SIIH, SIIIH cтроим графики зависимости объемов зон от высоты гидроотвала. Объемы зон ограничиваются отметкой соответствующей среднему положению уровня воды в прудке на данной стадии намыва.

6. Используя кривые площадей зон, при помощи планиметра методом подбора наносим на нескольких горизонтах проектное положение границ зон гидроотвала, которое определит местоположение пределов колебания уреза воды в прудке-отстойнике.

Рис. 3. Расчетное сечение гидроотвала

Расчет, проведенный в графической форме из условия безопасного положения кривой депрессии (рис. 3), показывает, что высота намыва гидроотвала не должна быть более 28 м.

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, 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

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