Работа строительных туннелей с переменным режимом течения

• Автор: Обухов, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 178 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ СМЕНЫ РЕЖИМОВ

ТЕЧЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ

1.1. Основные положения .

1.2. Гидравлические условия работы строительных туннелей

1.3. Состояние безнапорного потока в туннелях . . II

1.4. Условия смены режимов течения в строительных

туннелях. Частичнонапорные режимы течения. .

1.4.1. Особенности смены режимов течения

1.4.2. Границы существования частично напорных режимов течения.

1.5. Пульсация гидродинамического давления при
смене режимов течения в строительных туннелях
1.5.1. Причины возникновения пульсации давления
1.5.2. Лабораторные и натурные исследования пульсации давления
1.6. Особенности проектирования строительных туннелей, работающих со сменой режимов течения. .
1.7 Выводы по главе.
Глава 2.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЕЙ . .
2.1. Цели и задачи исследований
2.2. Моделирование явлений, возникающих при смене режимов течения
2.3. Экспериментальная установка .
стр.
2.4. Методика проведения экспериментальных исследований .
2.5. Обработка результатов измерений и оценка их точности. 6
2.6. Выводы по главе.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТАНОВИВШИХСЯ ВОЛН НА ПОВЕРХНОСТИ
ПОТОКА В СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ И ИХ СВЯЗЬ СО
СМЕНОЙ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ . . .
3.1. Визуальные оценки неплавно изменяющегося течения
3.2. Результаты измерения параметров остановившихся волн
3.3. Определение положения экстремальных точек остановившихся волн на поверхности околокритическо
го потока.
3.4. Выводы по главе.
Глава 4.ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ СМЕНЫ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ В
СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ . .
4.1. Визуальные оценки условий смены режимов течения
4.2. Границы существования различных видов смены режимов течения .
4.3. Выводы по главе.
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЯ ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ
ТУННЕЛЯХ ПРИ СМЕНЕ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ .
5.1. Амплитудные характеристики пульсации давления
5.1.1. Интенсивность пульсации давления
5.1.2. Максимальные значения амплитуд пульсации давления
стр.
5.2. Частотные и корреляционные характеристики
пульсации давления .
5.3. Выводы по главе
Глава 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ
ВЫБОРА ТИБА, ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И
РАСЧЕТОВ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЕЙ .
6.1. Определение пульсационных нагрузок при смене режимов течения
6.2. Конструктивные мероприятия для исключения неустойчивых режимов течения .
6.3. Рекомендации по проектированию строительных туннелей, работающих со сменой режимов течения
6.4. Оценка экономической эффективности использования результатов исследований при проектировании строительных туннелей
6.5. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Такое распространение туннелей с возможной сменой режимов течения объясняется еще и тем, что затраты материальных средств и времени на их строительство существенно ниже, чем для аналогичных туннелей, в которых предусмотрен фиксированный напорный или безнапорный режим течения. Так, в случае туннелей с безнапорным режимом течения к удорожанию ведет увеличение размеров поперечного сечения, а для напорных туннелей неблагоприятными факторами с точки зрения экономики являются необходимость заглубления водосброса относительно расчетного уровня воды, что повышает затраты на производство работ, а иногда вызывает потребность в увеличении толщины обделки. Достигаемая же экономия в случае компромиссного решения может в ряде случаев составлять -% //. Переход от безнапорного режима течения к частично напорному происходит при наполнениях туннеля, близких к полному. В водосбросах со сводом безнапорные потоки согласно М. Э.Факторовичу // могут быть разделены на два вида: I - потоки, глубина равномерного режима которых определяется однозначно; П - потоки, глубина равномерного режима которых имеет два значения. В закрытых водосбросах со сводом в пределах зоны однозначных глубин и открытых водосбросах типы кривых свободной поверхности потоков не отличаются. В зоне двузначных глубин наличие второй, большей нормальной глубины, обусловливает существование, кроме обычных для открытых водосбросов с прямым уклоном дна кривых свободной поверхности типа & , в и с , дополнительно кривых спада типа 8 (рис. Однако факт существования зоны двузначных глубин, определяющий возможность возникновения в водосбросах со сводом кривых типа 8 до сих пор не получил полного признания среди ученых, что показано, например, в //. Так, М. Э.Факторович, М. А.Мостков, А. РисЛЛ. Схемы кривых свободной поверхности при глубинах равномерного движения в зоне двузначных глубин (по М. К - К и Л/-Л/ -линии критических и нормальных глубин. В работах не других авторов - Скобея, Д. Л.Ярнеля и С. М.Вудворта, А. Вилькок-са, Ф. Бюлова, А. С.Мейерова, Н. Ф.Федорова, Ю. М.Константинова и А. А.Сапухина, И. М.Охременко - указывается, что пропускная способность закрытых водосбросов увеличивается непрерывно по мере их наполнения. Как уже было отмечено выше, кривые свободной поверхности типа ё‘ могут иметь место лишь при наполнениях водосброса, близких к полному. При таких наполнениях в водосбросах со сводом, как указывалось в //, глубина равномерного движения может быть близкой к критической глубине, а поток находится в око-локритическом состоянии //. В области околокритических течении плавно изменяющееся движение уже при небольших возмущениях может перейти в неплавно изменяющееся движение, характеризуемое возникновением на свободной поверхности потока остановившихся волн //. Такая смена плавно изменяющегося движения неплавно изменяющимся вызывается тем, что при глубинах воды, близких к критическим, значения функции удельной энергии сечения и прыжковой функции практически совпадают (рис. Г - число Фруда, потери не превышают 0,6$ минимальной энергии сечения. Соотношение (1. РисЛ,2. А.А. Турсунову). Окончательные же граничные значения, установленные дополнительно на основании экспериментальных исследований различных форм несовершенного гидравлического прыжка, определил А. А.М. Швайнштейном // (рис. Уклон, соответствующий возникновению околокритических течений, назван им предельным. Его величина зависит от формы поперечного сечения водосброса и практически не зависит от шероховатости его стен, составляя 0,2-0,5. Рассмотрение результатов экспериментальных исследований пропускной способности в круглых трубах // показывает, что зона двузначных глубин обнаруживается в опытах, проводимых в водосбросах с уклоном дна меньше предельного, и отсутствует, когда эти уклоны больше предельного. Поэтому применение формулы Шези для расчета пропускной способности водосбросов со сводом возможно лишь в том случае, когда их уклоны меньше предельного. В остальных случаях в этих расчетах следует учитывать, что при наполнениях водосброса, близких к полному, течение в нем неплавно изменяющееся. Как уже было отмечено выше, переходу безнапорного режима течения в напорный в водосбросе замкнутого поперечного сечения предшествует его работа при наполнениях, близких к полному.