Сооружение для защиты откосов от размыва

 

1. СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТКОСОВ ОТ РАЗМЫВА, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции сооружения и повышения его экономичности, оно снабжено растекателями, установленными на откосе на уровне уреза воды, причем плита расположена над ними с зазором. 2.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что растекатели расположены друг от друга на расстоянии, равном 2,1-2,7 их высоты. 3.Сооружение по пп. 1, 2, отличающееся тем, что плита установлена к поверхности откоса под углом . 4.Сооружение по пп. 1, 2, 3, отличаюg щееся тем, что зазор между плитой и растекателями равен 0,15-0,25 высоты растекателей .

„SU„„1126645

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зш Е 02 В 304

; Я

Гф у

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3563794/29-15 (22) 30.12.82 (46) 30.11.84. Бюл. № 44 (72) Б. С. Кленов и Б. Б. Коржавин (71) Всесоюзный научно-исследовательский . институт водоснабжения и канализации гидротехнических сооружений инженерной гидрогеологии (53) 627.52 (088.8) (56) 1. Рекомендации по проектированию железобетонных и каменно-набросных креплений откосов земляных сооружений и берегов внутри водоемов. М., Госстрой, СССР, 1979, с. 81.

2. Патент Франции № 1593796, кл. Е 02 В, опублик. 1970 (прототип). (54)(57) 1. СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТКОСОВ ОТ РАЗМЫВА, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и нак1понную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции сооружения и повышения его экономичности, оно снабжено растекателями, установленными на откосе на уровне уреза воды, причем плита расположена над ними с зазором.

2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что растекатели расположены друг от друга на расстоянии, равном 2,1 — 2,7 их высоты, 3. Сооружение по пп. 1, 2, отличающееся тем, что плита установлена к поверхности откоса под углом 40 — 54 .

4. Сооружение по пп. 1, 2, 3, отличаю- д щееся тем, что зазор между плитой и растекателями равен 0,15 — 0,25 высоты растекателей. (1126645

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооруже= ниям для защиты верховых откосов от размыва.

Известно сооружение для защиты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с лицевой криволинейной поверхностью и козырьком, соединенную с железобетонной плитой, установленной на откосе 111.

Известно также сооружение для защи- 10 ты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе I2j.

Недостатком известных сооружений является их высокая материалоемкость, обусловленная сложностью конструкции.

Цель изобретения — упрощение конструкции сооружения и повышение его эко- 20 номичности.

Поставленная цель достигается тем, что сооружение для защиты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и ко- >5 зырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе, снабжено растекателями, установленными на откосе на уровне уреза воды, причем плита расположена над ними с зазором. 30

Кроме того, растекатели расположены друг от друга на расстоянии, равном 2,1—

2,7 их высоты.

Плита установлена к поверхности откоса под углом 40 — 54 .

Зазор между плитой и растекателями равен 0,15 — 0,25 высоты растекателей.

На фиг. 1 изображено сооружение, вид сверху (стенка разрезана); на фиг. 2 разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сооружение при скате волны, продольный раз- 40 рез; на фиг. 4 — то же, при накате волны.

Сооружение для защиты верховых откосов включает волноотбойную стенку 1 с криволинейной лицевой поверхностью 2 и козырьком 3, установленную на гребне откоса 4. На низовом откосе 4 перед стенкой 1 под углом 40 — 54 к откосу установлена на пилонах 5 плита 6. Над растекателями 7, расположенными друг от друга на расстоянии 2,1 — 2,7 их высоты. Растекатели 7 установлены на уровне уреза 8 воды. Плита 6 расположена над растекателями 7 с зазором 9, равным 0,15 — 0,25 их высоты.

Позициями 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21 соответственно обозначены: верховой поток; низовой поток; смешанный поток; слой воды до растекателя 7; слой воды за растекателем 7; верховой поток при скате волны; низовой поток при скате волны; зона пониженного давления при накате волны; зона высокого давления при накате волны; вихревая зона низкого давления при накате волны; вихревая зона пониженного давления при скате волны; зона высокого давления при скате вол.:ы.

Уменьшение расстояния между расте-. кателями 7 менее 2,! их высоты ведет к повышению динамической нагрузки на растекатели 7 вследствие возрастания сопротивления на пути волны, что требует усиления крепления, т. е. удорожание конструкции. Наоборот, при увеличении расстояния более 2,7 высоты растекателей 7 ухудшается эффект трансформации волнового процесса и эффективность гашения энергии волны.

Зазор между вершиной растекателя 7 и плитой 6, равный 0,2 высоты растекателя, является оптимальным. Уменьшение его ниже 0,15 или увеличение его выше 0,25 высоты растекателя 7 приводит соответственно к образованию больших всплесков или снижает эффект работы устройства.

При уменьшении угла наклона плиты менее 45 снижается эффективность гашения энергии волн. При увеличении наклона плиты над растекателями возрастают динамические нагрузки, что ведет к необходимости усиления конструкции плиты и пилонов. При обратных углах наклона возникает усиление эффекта образования всплесков и дальность их перемещения в тыловую зону сооружения, поскольку плита в этом случае играет роль трамплина.

Заглубление под уровень воды трансформирующего устройства как и расположение его выше уровня уреза воды снижают эффективность действия устройства.

Высота всплеска

Дальность расположения трансформирующего устройства от уреза воды (в частях от высоты волны) над парапетом (в долях от высоты растекателя) + 1„8

1,2 h

0 h

0 h

2,4 h

1,5 h

Сооружение работает следующим образом.

При накате волн набегающий поток трансформируется, встречая сопротивление встречной волны, и, обрушиваясь на верховой откос дамбы, теряет запас кинетической энергии, превращаясь в волну перемещения.

Волна перемещения на своем пути, сталкиваясь с преградой в виде наклонной плиты 6 на пилонах 5, установленной с зазо1126645

3 рами 9 над растекателями 7, теряет часть кинетической энергии на преодолевание сопротивления и одновременно расслаивается на два потока (верховой 10 и низовой 11).

Верховой поток 10 при обтекании плиты 6 образует зону 17 пониженного давления с горизонтальной осью вращения. Низовой поток 11, вскатываясь по поверхности растекателей, расщепляется на три составные части струи, которые при соударении между собой и плитой 6 образуют вихревую область (зону 18 высокого давления). В зоне высокого давления часть низового потока под влиянием непрерывно изменяющейся скорости диссипирует часть кинетической энергии, преодолевая сопротивление встречного течения предыдущего наката волны. Остальная часть низового потока 11 вытекает с большой скоростью через зазор 9, скатывается по поверхности откоса 4 между растекателями и смешивается с верховым потоком 10. При этом поток теряет кинетическую энергию, преодолевая сопротивление поверхности откоса, вихревых зон

18 и 19 и также диссипируется встречным противотечением. Вихревая зона 19 низкого давления образуется за торцовой гранью растекателей при обтекании низовым потоком 11 граней.

Далее смешанный поток 12 диссипирует часть кинетической энергии, преодолевая сопротивление встречного слоя 13 воды, скатывающегося с откоса 4. При соударении с волноотбойной стенкой 1 смешанный поток 12 теряет запас кинетической энергии и, скатываясь вниз с поверхности стенки 1, аккумулируется в слой 13 и 14 воды.

Таким образом, при накате волны трансформация волнового процесса осуществляется в результате многоступенчатого гашения и диссипации кинетической энергии.

При этом амплитудно-частотные характеристики волнового процесса изменяются так, что время наката волн на верховой откос увеличивается, а высота наката волн уменьшается.

Трансформация волнового процесса продолжается так же при откатном течении потока, скатывающегося с верхового откоса слоя 13 воды.

Скатывающийся с откоса поток 13 так же затрачивает свою энергию на преодоление сопротивлений плиты 6 на пилонах 5 и торцовых граней растекателей 7, от столкновения с которыми расслаивается íà sepxoвой 15 и низовой 16 потоки. Верховой по10 ток 15, обтекая сверху плиту 6, образует вихревую зону 20 пониженного давления.

Низовой поток 16, преодолевая сопротивление торцовых граней, образует зону

21 высокого давления, где под влиянием изменяющейся скорости вихревого течения устремляется через зазор между плитой и растекателями.

Скатываясь с наклонной поверхности растекателей, низовой поток 16 смешивается с верховым потоком 15, теряя при этом запас

20 кинетической энергии и скорость на преодоление сопротивления зоны 20 низкого давления. Далее смешанный поток, образуя волну ската, диссипирует свою энергию, преодолевая встречное течение последующего наката волн 17. Таким образом, при скате волн с поверхности откоса трансформация волнового процесса осуществляется под влиянием процесса гашения ц-диссипации кинетической энергии, вследствие чего увеличивается период ската волны.

30 Следовательно, трансформация волнового процесса при накате и скате волн в предлагаемом устройстве происходит в результате увеличения периода взаимодейст-. вия скатывающегося потока с волной перемещения на верховом откосе дамбы и соответственно вследствие изменения амплитудно-частотных характеристик набегающих волн.

Использование сооружения для защиты откосов от размыва позволяет эффективно

40 погасить кинетическую энергию потока посредством простой и экономичной конструкции, тем самым защитив откос от размыва.

1126645

Редактор Н.. Киштулинец

Заказ 8650/22

Составитель В. Мамырева

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4