Предельные скорости по размыву

Наибольшая величина ско­рости потока, при которой грунтовое ложе канала еще не размыва­ется, т. е. от массы грунта еще не отрываются и не уносятся в виде взвешенных или влекомых наносов отдельные частицы, называется неразмывающей скоростью.Размыв является сложным процессом, зависящим от многих трудно учитываемых факторов, таких, как диаметр частиц грунта, его плотность, - связность, турбулентность и глубина потока, наличие взвешенных наносов, шероховатость ло­жа канала и др.

Ввиду этого известные методы определения нераз­мывающей скорости являются весьма приближенными. Из формул имеющих теоретическую основу, следует отметить формулы неразмывающих скоростей, предложенные Ц. Е. Мирцхулавой.

Рассматривая равновесие в предельном состоянии сил, действующих со сто­роны турбулентного потока на неровность поверхности ложа канала, и сил сопро­тивления вырыву и сдвигу отдельной частицы в массе грунта с учетом усталост­ных явлений в грунте, Ц. Е. Мирцхулава предложил полуэмпирическое уравне­ние

               (26.7)

где v_нр - неразмывающая скорость, м/с; h - глубина воды в канале, м; d_cp - средний размер зерен несвязного грунта или отрываемых при размыве отдельностей связного грунта, м; g - ускорение силы тяжести, м/с²; - плотность грун­та, кг/м³;  - плотность воды, кг/м³; s - коэффициент перегрузки, , - пульсационная мгновенная максимальная скорость в точке на высоте выступа шероховатости , м/с; v- осредненная донная скорость в той же точке, м/с; при отсутствии данных величину s можно
определять по формуле ;
- коэффициент условий работы отдельной частицы на отрыв ее от массы грун­та, зависящий от категории канала и типа грунта, =1,1-1,7;
а, b - эмпирические коэффициенты, для несвязного грунта а = 0,44; b = 2; для связного грунта а = 2,6; b= 1,25;  - усталостная прочность на разрыв, для несвязного грунта = 0,035C (т/м²),  есть проявление сил сцепления (зацепления), для связного грунта  = 0,035С, где С - среднее (нормативное) сцепление в т/м² поверхностного слоя капиллярно-водонасыщенного грунта при полной влагоемкости, устанавливаемое специальными исследованиями; k - коэффициент, ха­рактеризующий однородность сил сцепления грунта, для несвязных грунтов k = 0,5, для связных грунтов величина k характеризует вероятность отклонения показателей сцепления от их средних величин в неблагоприятную сторону и принимается равной ; - коэффициент, характеризующий вероятность минимального сцепления грунта и принимаемый в зависимости от категории (класса капитальности) каналов от 2 до 2,65;  - среднее квадратичное откло­нение (стандарт кривой распределения) сил сцепления.
Формула (26.7) основана на представлениях о реальной физической картине размыва грунта потоком, но требует обширных сведений о структуре потока и свойствах грунта. Эти сведения осо­бенно на предварительных стадиях проектирования часто ограни­чены.
Другая группа формул неразмывающей скорости имеет эмпири­ческую основу. Широкое распространение в инженерной практике получили эмпирические формулы А. М. Латышенкова и Б. И. Студеничникова, в которых величина неразмывающей скорости зави­сит от диаметра зерен, слагающих грунт, и глубины потока:

При A = 5, R = 0,3, n = 0,2; при  A = 3,6; R = n = 0,25. Следует помнить, что такие расчеты являются ориен­тировочными, поэтому на практике часто используют подходящие аналоги. Для рыхлых грунтов допустимую неразмывающую скорость снижают на 15%.

Неравномерность эпюры распределения скоростей по ширине канала иногда учитывается при проверке на размыв путем увеличения средней скорости течения в канале на  10-20%.

Взвешенные наносы в потоке уменьшают возможность размыва ложа канала в зависимости от мутности т, что можно учесть по эмпирической формуле Б. И. Студеничникова

          (26. 8)

 где т - мутность потока, кг/м³.
Для вычисления допустимых скоростей течения в облицованных каналах и в каналах, проложенных в скальных породах, различные ведомственные нормативы рекомендуют использовать таблицы, составленные на основе обобщения инженерного опыта. В табл. 26.2 приведены величины неразмывающих скоростей для скальных грунтов и различных типов облицовок, если в потоке не содержит­ся крупнопесчаных и галечниковых наносов.