Условие отсутствия размыва грунта. Расчет поверхностной дождевой эрозии на участке трубопровода, проложенного по продольному склону

Задача №2

Краткая теория

Условие отсутствия размыва грунта

V_ΔХ<V_ΔH,

где V_{ΔХ –} фактическая  донная скорость потока,

V_ΔH – допускаемая донная (т.е. на высоте выступов шероховатости Δ) неразмывающая скорость.

Допускаемая донная неразмывающая скорость равна:

а) для связных грунтов (глинистых)

б) для несвязных грунтов (песков)

, где g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

γ- удельный вес частиц грунта, Н/м³;

γ_w- удельный вес воды, Н/м³;

d- средний диаметр, отрывающихся агрегатов грунта, м;

n- коэффициент перегрузки, учитывающий влияние пульсации скорости. При отсутствии экспериментальных данных определяется по формуле

.

m_p- коэффициент условий размыва

m_p= m_2*m_3*m_4,

m₂ – коэффициент, учитывающий наличие растительности;

m₃ – коэффициент, учитывающий присутствие в потоке наносов;

m₄ – коэффициент, учитывающий исходную влажность;

С_m- сцепление грунт, определяемое по методу шарового штампа (метод Цитовича);

- коэффициент, учитывающий уменьшение сил сцепления в грунте нарушенной структуры и восстановление их с течением времени;

К_р - коэффициент разупрочнения;

К_ис – коэффициент интенсивности самовосстановления;

t- время, прошедшее с момента нарушения структуры грунта, лет;

К_р =1 для грунта естественного сложения;

К_од- коэффициент однородности грунта, при отсутствии данных К_од=1.

Фактическая  донная скорость потока в точке, отстоящей от водораздела на расстоянии х:

где J-интенсивнось осадков, м/c;

J-интенсивнось впитывания влаги в грунт в зависимости от J и класса грунта по водопроницаемости, м/c;

α-уклон склона;

n₀- коэффициент шероховатости;

m₁ – коэффициент, учитывающий отклонение характера движения от ровного слоя.

Если V_ΔХ>V_ΔH, то рассчитывают длину участка, не подверженного эрозии

.

Глубина размыва грунта для произвольной точки х за время Δt

Пример выполнения задания

Условие задачи

Выполнить расчет поверхностной дождевой эрозии на участке трубопровода, проложенного по продольному склону, общей протяженностью L=258 м. Средний уклон α=0,065. Грунт рекультивированный чернозем нарушенной структуры с характеристиками γ=26500Н/м³, d=3,1мм. Средний ожидаемый суточный максимум осадков J=26,6мм/сут-3,078*10^-7м/с, γ_w=11000Н/м³. Сцепление грунта, определенное по методу Цитовича для легких супесей и почв С_m=2*10⁴Н/м². Коэффициент разупрочнения К_р=4,4. Коэффициент однородности К_од=0,5. .Имеем чистый поток и водонасыщенный грунт.

Решение:

1.Коэффициент условий размыва

m_p=m_2*m_3*m₄=1*0,85*1=0,85

2. Коэффициент перегрузки

.

3.Коэффициент учитывающий уменьшение сил сцепления в грунте и восстановление их с течением времени.

4.Донная допускаемая скорость

5.По графику определяем интенсивность впитывания для 3 класса.

J₀=0,89*10^-7 м/с.

6.Фактическая скорость потока на расстоянии х и при х=L

7.Так как фактическая скорость больше допускаемой V_ΔХ>V_ΔH, то имеем  размыв грунта,

8.Длина участка, не подверженная размыву, определится из решения уравнения V_ΔХ=V_ΔH относительно х.

L_пред=219,7м.

Исходные данные

1. -здесь N- номер по зачетке

2. α=0,09-N/1000

3. J=10+N/10 мм/сут

Остальные значения взять из примера.