Проектирование предпортальной выемки глубиной 12,7м, страница 4

Поперечный профиль выемки представлен на рисунке 2.12.

2.6 Проектирование нагорной канавы

При проектировании водоотводных канав решаются следующие задачи:

-  определение оптимального поперечного сечения канавы на основании гидравлических расчетов;

- проектирование продольного профиля канавы.

Ниже рассмотрена методика решения задач на примере проектирования канав.

Водоотводная канава размещается с нагорной стороны на расстоянии девяти метров от бровки выемки.

Канава делится на два расчетных участка, исходя из  расходов на каждом участке. На каждом участке определяется уклон местности для проектирования продольного профиля канавы. Проектирование низового участка производится из условия гидравлически наивыгоднейшего сечения, а вышележащих участков методом подбора.

Проектирование следует производить исходя из рекомендуемых условий:

1.  Продольный уклон канавы следует назначить не менее      3 ⁰/₀₀(во избежание заиливания дна);

2.  Уклон дна канавы на участке следует назначить не менее уклона местности в пределах этого участка;

3.  Уклон дна вышележащего участка канавы не должен превышать уклон дна нижележащего участка канавы.

Данные для расчета приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Исходные данные

Номер участка	Длина участка, м	Средний уклон местности на участке, 0/00	Расход воды на участке, м3/с
1	150	7,5	30
2	150	2,5	5

Расчетная схема приведена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Схема нагорной канавы

2.6.1 Расчет размыва канав методом гидравлически наивыгоднейшего сечения

Расчет производится методом гидравлически наивыгоднейшего сечения, обычно этот метод применяется для низового участка канавы, где расход  наибольший. Для пропуска этого количества воды определяем минимально необходимую площадь русла:

где  – коэффициент шероховатости принятого укрепления, предварительно назначается для наиболее распространенного типа укрепления – каменной наброски равным 0,035;

– уклон дна канавы на низовом участке;

 – параметр, зависящий отгеометрического очертания канавы;

 – параметр, зависящий от коэффициента шероховатости;

 – расход воды в низовом участке, м/с.

Учитывая то, что наиболее часто гидравлический радиус  1,  = 0,28.

При заложении откосов канавы  = 1,5  = 3,6 и  = 0,345.

Продольный уклон канавы назначается не менее уклона местности на низовом участке   ( = 0,0075) и кратным 0,5, тогда  = 0,008.

Глубина потока воды в канаве определяется как:

Ширина канавы вычисляется по формуле:

Необходимо убедится в правильности выбора типа укрепления.

Определяем скорость движения воды по формуле Шези:

где  – коэффициент Н.Н. Павловского, определяемый по формуле:

где  – гидравлический радиус, м, который определяется:

где  – смоченный периметр, м, определяемый как:

Скорость воды не превышает 3 м/с, значит делается укрепление канавы каменной  наброской,  толщина  наброски  принимается  по  /5, таблица 2.1/ равной  = 0,30 м.

Полная глубина канавы на низовом участке составит:

где 0,2 – запас на переполнение канавы, м;

2.6.2 Расчет размера поперечного сечения канавы методом подбора параметров

Глубина потока воды для следующего за низовым участком определяется из выражения:

где  – длина рассматриваемого участка, равная 150 м;

 – уклон дна канавы на верховом участке;

 – продольный уклон местности на заданном участке ( = 0,0025)

Назначать  следует, исходя из рекомендуемых условий:

- ;

-  0,003;

-

Таким образом,  = 0,007.

Правильность полученного значения  проверяется по расчету расхода воды , определяемому в следующем порядке:

1) Определяется площадь сечения потока:

и его смоченный периметр:

2) Вычисляется коэффициент Н.Н. Павловского:

Определяется скорость потока воды:

По закону Дарси определяется расчетный расход воды:

Расчетный расход сравнивается с фактическим:

Условие выполняется, значит уклон дна  = 0,007 выбран верно.