Методика расчета русловых карьеров для возведения насыпей подходов к мостам и регуляционных сооружений

• Автор: Нгуен Хоанг Хай
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

_ ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обоснование актуальности темы исследования
1.1. Общие понятия о речных карьерах
1. 2. Основные принципы и условия размещения карьеров
1. 3. Оценка методов расчета деформаций карьеров на реках
1. 4. Режим добычи нерудных материалов из русел рек. Влияние на
гидрологический и русловой режимы рек
1. 5. Актуальность темы диссертации
Глава 2. Математическая модель деформаций русел и свободной поверхности потока и её адекватность натурным процессам
2. 1. Алгоритм и принципы расчета по программе «Гидрам-3»
2. 2. Исходная информация и результаты расчета по программе «Гидрам-3»
2. 3. Физический эксперимент руслового карьера на р.Баньке
2. 4. Расчет деформации дна на участке возведения карьера на р. Баньке по
программе «Гидрам-3»
2. 5. Доказательство адекватности результатов расчета по программе и
полунатурного эксперимента
Глава 3. Использование программы Гидрам-3 в расчетах деформаций нижнего бьефа русловых карьеров
3.1. Расчеты карьеров на реке Оке у г. Каширы
3. 2. Расчеты карьеров на реке Вятке у г. Мамадыша
3. 3. Анализ и обобщение результатов математического моделирования нижнего
бьефа русловых карьеров
Глава 4. Использование программы Гидрам-3 в расчетах деформаций верхнего бьефа русловых карьеров
4.1. Расчеты карьеров на реке Оке у г. Каширы
4. 2. Расчеты карьеров на реке Вятке у г. Мамадыша
4. 3. Анализ и обобщение результатов математического моделирования верхнего
бьефа русловых карьеров
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы: При строительстве мостовых переходов все чаще насыпи подходов к мостам и регуляционных сооружений для снижения стоимости земляных работ возводят средствами гидромеханизации. Русловые карьеры при этом часто намечают на побочнях в непосредственной близости от строящихся мостов.
Размещение карьеров в руслах рек всегда сопровождается изменениями их руслового и уровенного режимов, тем более заметными, чем больше объем выработки грунта. Русловые карьеры после прекращения их разработки, заиляясь с верховой стороны и размываясь с низовой, перемещаются вниз по реке. Глубина выработки при этом уменьшается, а длина соответственно увеличивается. Это перемещение часто сопровождается подмывами берегов, водозаборов, размывами мостов, переходов коммуникаций и других инженерных сооружений в руслах рек.
Очень опасны постоянно действующие русловые карьеры, которые существенно влияют на уровенный режим рек на значительных участках выше и ниже по течению, при этом опасные деформации русел развиваются не только вниз по течению, но и вверх от карьеров в виде попятного размыва.
Устройство глубоких выработок грунта на побочнях выше мостов может оказаться для них катастрофическим.
Цель работы: разработка методики расчета русловых карьеров при возведении подходов к мостам средствами гидромеханизации.
Задачи работы:
1. Исследовать по материалам математического и полунатурного физического моделирования закономерности уровенных и русловых деформаций, которыми сопровождается сооружение русловых карьеров при производстве земляных работ с использованием средств гидромеханизации.
2. Разработать детальный (на основе решения дифференциальных уравнений

баланса наносов и неустановившегося течения жидкости в конечных разностях) и упрощенный методы расчета русловых карьеров.
3. Дать рекомендации по безопасному размещению русловых карьеров при строительстве мостовых переходов и других инженерных сооружений на реках.
Объект исследования: деформации свободной поверхности потока и русел при устройстве русловых карьеров для возведения насыпей подходов к мостам и регуляционных сооружений.
Научная новизна и значимость работы: К настоящему времени разработка грунтов из русел рек превратилась в острую глобальную проблему, строгого решения которой пока нет. Предварительные решения её страдают грубыми допущениями и неточностями. Поэтому эта важная задача требует своего решения на новом современном научном уровне. В настоящей работе использовано компьютерное математическое моделирование с помощью программы «Гидрам-3» для решения этой актуальной задачи и исследования основных факторов, влияющих на деформации свободной поверхности потока и русел рек у русловых карьеров.
Практическая значимость работы: Полученные в настоящей работе результаты позволяют рекомендовать использовать формулы для быстрого прогноза деформаций свободной поверхности потока и русел рек в нижних и верхних бьефах после устройства русловых карьеров.

21сжМт , 4зе/ + [Чи (4ж 4ж/)1
111— т- п Г 1 а
11+ТМ1 -((„-/„,)]
х агсзш
(2.11]
4с/ + 'т ~ (* ~ ж/),
где: X — расстояние от границы разлива до середины моста со стороны малой поймы; Ьм — отверстие моста в свету; 1СЖ — длина зоны сжатия потока перед мостом; ЕА1т — расстояние от начета сжатия до т-го створа; 1с:ж/ — длина зоны влияния малой поймы; В0 — ширина разлива реки; 1МЮ 4„ — длина соответственно
малой и большой пойм.
В зоне, охватываемой струенаправляющими дамбами (см. участок III на рис. 2.1.2), можно считать, что ширина живого сечения изменяется в соответствии с законом обтекания дамб эллиптического очертания:
где: Ьвх— ширина входного сечения в зону, охватываемую струенаправляющими дамбами; 1д — длина зоны, охватываемой струенаправляющими дамбами.
В зоне низовых струенаправляющих дамб (см. участок IV на рис. 2.1.2) ширина потока практически постоянна и может быть принята равной величине отверстия моста:
В зоне растекания потока координаты граничной струи определяют по универсальной зависимости, полученной на основе преобразования формулы И. В. Лебедева. При этом на участке V закон изменения ширины живого сечения описывается зависимостью:
(2.12)
(2.13)