Глубина размыва русла за водосбросными сооружениями при донном и поверхностном режимах

Для определения размеров эле­ментов концевого крепления (глубина ковша, зуба, объем камня для защиты крепления от подмыва) и оценки надежности сооруже­ния от подмыва при отсутствии крепления необходимо знать глуби­ну и очертания ямы размыва за водосбросными сооружениями.

Способы расчета размыва русла далеки от совершенства. Ниже используются в основном зависимости, полученные с учетом крити­ческого рассмотрения многочисленных предшествующих работ с привлечением нового экспериментального материала.

При глубине h (м) неразмывающая средняя скорость (макси­мальная скорость течения, при которой грунт еще не размывается) для несвязного неоднородного грунта () среднего диаметра (м) соответствующего 50% по кривой гранулометри­ческого состава, может быть вычислена по формуле

           (2.47)

где   - коэффициент кинетической энергии; для равномерного по­тока .

Выражая скорость через удельный расход и разрешив уравнение (2.47) относительно h, получаем глубину потока после завершения размыва

        (2.48)

или, введя дополнительные обозначения, получаем при q м³/с на 1 м и в м/с

   или         (2.49)

где  - коэффициент размывающей способности пото­ка, зависящий от величины коэффициента кинетической энергии ;

 - коэффициент неравномерности распределения удельного расхо­да, равный отношению максимального удельного расхода в данном сечении к среднему: ;

 - неразмывающая ско­рость равномерного потока в м/с при глубине 1 м.

Формулы (2.49) позволяют найти глубину потока за ямой размыва, где после завершения размыва устанавливается равно­мерный режим, и глубину в яме размыва (рис. 2.28). При равно­мерном режиме. На участке ямы размыва режим течения не­равномерный. Коэффициент зависит от условия схода потока с рисбермы и может быть принят как для донного, так и для поверх­ностного режимов (табл. 2.4).

Таблица   2.4

Неразмывающая скорость  может быть найдена при извест­ном среднем диаметре частиц грунта , при  =1,1 и h=1 м по формуле (2.47) или по справочным данным, например по табл. 2.5.

 
             Таблица  2.5

По формулам (2.49) можно определять глубину потока с учетом размыва и в случае несвязных грунтов, для которых неразмываю­щая скорость зависит, главным образом, от удельного сцепления (а также от содержания легкорастворимых солей) и может быть определена по табл. 2.6

Таблица  2.6

Неразмывающие скорости для скальных грунтов по СНиП П-52-74 определяют в зависимости от временного сопротивления грунта сжатию [при изменении временного сопротивления в преде­лах 5-100 МПа (50-М000 кгс/см²)], скорость  изменяется прак­тически линейно от 3 до 11 м/с. Но в то же время сопротивление скалы размыву зависит от размеров отдельностей, на которые рас­членяется скальный грунт под воздействием потока. При объеме отдельностей W их условный диаметр равен - и обычно 1 м.

Определяя по формулам (2.49) глубину размыва скальных грун­тов, следует иметь в виду, что, рассматривая скальный грунт как бы состоящий из отдельностей определенного диаметра, не учиты­вают ни их действительные формы, ни те связи, которые существу­ют между ними. Более совершенные способы расчета глубины раз­мыва скальных грунтов находятся в стадии разработки.