Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасының бөлшектері

Пән: География
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

3-ші дәріс

Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасының бөлшектері. Су сүзілу құбылысы және су сүзілуін есептеу мақсаттары. Флюмбеттің бөлшектерің су сүзілуіне әсері. Су сүзілуінен топырақтың деформацияға (жуылуы) ұшырауы, оның түрлері.

Сабақ жоспары:

Гидротехникалық құрылымдардың жер асты сұлбасының бөлшектерімен таныстыру.
Су сүзілу құбылысы және су сүзілуін есептеу мақсаттарымен таныстыру.
Флютбеттің бөлшектерің су сүзілуіне әсерімен таныстыру.
Су сүзілуінен топырақтың деформацияға (жуылуы) ұшырауымен және оның түрлерімен таныстыру.

Гидротехникалық құрылым су деңгейін көтеріп бөгегенде, судың біраз көлемі жер асты арқылы сүзіліп ағып шығын болады. Егер сүзіліп ағатын су арынды болса, онда ол гидротехникалық құрылымның табанына төменнен жоғары қарай бағытталған қысым көрсетеді, оны қарсы қысым деп атайды.

Ағын су гидротехникалық құрылымда қолдан соғылған флюбетпен ағады. Флютбет-понурдан, бөгет денесінен, су ұрмадан және рисбермадан тұрады. (3. 1. сурет) . Мелоративтік жүйелердегі құрылымдарда бөгет денесі су ұрмамен бірігіп кетеді. Құрылым табанының топырақпен жанасатын сызығын - құрылымның жер асты сұлбасы және сүзіліп ағатын судың жоғарғы шекарасы, ал су өткізбейтін қабатын - төменгі шекарасы деп қабылдайды.

3. 1. сурет. Гидротехникалық құрылымның флютбетінің элементтері.

1-понур; 2- бөгет денесі; 3- патерна, 4-су ұрма; 5-рисберма; 6- дренаж, кері сүзгі, 7-су ұрманың тісі; 8- қада (шпунт) .

Понур -жоғарғы бьефке бөгеттің алдына салынады. Понурды су өткізбейтін материалдардан салады, бұл сүзіліп ағатын судың жолын ұзартып, құрылым табанының топырағының беріктігін қамтамасыз етеді (жуылуға қарсы) және бөгет табаны мен су ұрмаға сүзіп ағатын судың қысымын азайтады.

Понурдың конструкциясын және материалдарын оның табанының топырағының түріне қарай, бөгет алдындағы ағынға және құрылымның класс капиталдығына байланысты қабылдайды. Ұзындығын (1-3) Н-қа дейін қабылдайды. Н-құрылым алдындағы су тереңдігі. Егер бөгет табаны су өткізетін топырақтан құралса (құм, тас т. б) онда понурды саздақ бетоннан, саздан, бетон мен темір бетоннан соғады. Егер бөгет табаны су өткізбейтін топырақтан құралса, понурға су өткізбейтін материалдар-асфальтобетон, қарамай араласқан және қарамайдан төсеніштер қолданылады.

Су ұрма - бұл құрылымның негізгі бөлігі. Су ұрманың негізгі атқаратын жұмысы суағардан құлап аққан судың соққысын қабылдау және судың үлкен жылдамдықпен ағып өтіп, секіретін аймақта құрылым табанының жуылмауына жол бермеу. Су ұрма тағы да, сүзілме судың арынын басып, азайтуға көмектеседі. Су ұрмада табанына әсер ететін қысым, жоғарыдан әсер ететін қысымнан әлде-қайда көп, сондықтан су ұрманың қалыңдығын, оның төменнен әсер ететін қысымынан қалқып кетпеуін қамтамасыз ететіндей етіп қабылдайды. Су ұрманың ұзындығын гидравикалық есептеулерге байланысты және қақпақтарды орналастыру, оларды көтеретін құрал-жабдықтарды, қызметкерлер және көлік жүретін көпірлерді орналастыру мүмкіндіктеріне байланысты қабылдайды:

-су тірек құрылымдар мен су өткізгіштер үшін (2-4) Н.

-су ағар бөгеттер үшін (3-5) Н.

Рисберма -атқаратын қызметі:

-су ұрмадан кейін арна табанының жуылуына жол бермеу,

-сүзілме судың төменгі бьефке кедергісіз шығуын қамтамасыз ету;

-арнадағы судың ағысының жылдамдығын төмендету;

-астындағы топырақтың сүзілме сумен шайылудан қорғау.

Осыған байланысы, рисберманың табанын кері сүзумен бекітеді, ал бетін кедір-бұдыр қылып салады. Рисберманың ұзындығы - су ағынының жылдам- дығын өзен арнасын жумайтындай дәрежеге жеткізетіндей болуы шарт. Сүзілме судың жолын ұзарту үшін понур және су ұрма тұсында қадалы (шпунтты) қабырға, тіс қарастырылады. (3. 2 сурет)

3. 2. сурет. Байланыспаған топыраққа салынған гидротехнкалық құрылымның жер асты сұлбасының бедері

1- понур; 2- асылмалы қада қабырға; 3- көлденең дренаж (кәріз) ;

3. 1. Сүзіліп ағатын суды есептеу тәсілдері.

Сүзіліп ағатын суды есептеу мақсаты -оның гидротехникалық құрылымының жер астындағы көлденең бөлшектеріне сүзілме судың қысымын анықтау үшін, сүзілме судың жылдамдығын анықтап, гидротехникалық құрылым табанындағы топырақтың орнықтылығын бағалау үшін, сүзіліп ағатын судың ағымын анықтау үшін жүргізіледі.

Бұл деректер гидротехникалық құрылымның орнықтылығын тексеру үшін және табанындағы топырақтың беріктігін анықтап, судың сүзілу арқылы қанша мөлшері шығын болатынын анықтауға қажет.

Бұл есептеліп табылатын шамаларды аналитикалық жолдармен (есептеу арқылы) немесе эксперимент жүргізу арқылы ( ұқсастық тәсілдермен) табуға болады.

Аналитикалық тәсілдер- бұлар сүзілу есептерін гидромеханикалық және гидравликалық есептеу арқылы шешуге бағытталған. Аналитикалық есептеу тәсілдерінің негізін қалаушылар профессор Н. Е. Жуковский мен академик Н. Н. Павловский. Теориялық жолмен флютбеттің жәй сұлбасына (конфигурациясына) сүзілме судың ағымын, арынның градиентін анықтайтын, сүзілме судың ағымының аумағындағы әр нүктедегі судың жылдамдығын анықтауға мүмкіндік беретін теңдеулер шығарылады.

Теориялық теңдеулерден шыққан -эквипотенциалды сызықтар мен ағын сызықтары тұрақты және ортогональді деп қабылданып, гидродинамикалық тор құрылады.

Гидродинамикалық тәсілді қолдана отырып, жәй сұлбалы флютбеттің арынды сүзілме суы есептеліп, гидродинамикалық тор құруға мүмкіндік беретін теңдеу құрылады.

3. 2. Сүзілме судың құрылым флютбетіне түсіретін қысымын анықтау үшін қолданылатын сызықты-сұлбалы (контурлы) тәсіл.

Бұл әдістің негізін қалаушы ағылшын инженері Бляй. Флютбеттің жазылған сыртқы пішінінің (контурының) ұзындығын табу үшін Бляй мынандай эмпериялық формула ұсынады: ;

Мұнда: с- еңістік коэффициенті, құрылым табанының топырағына байланысты, төмендегі 3. 1. кестеден қабылданады.

Н- құрылым қақпағы алдындағы арын (жоғарғы және төменгі бьефтегі су деңгейлері айырмасына тең)

3. 1. кесте. С коэффициентінің мәні.

№№

Топырақ түрі

№№

Топырақ түрі

№№: 1

Топырақ түрі: Май топырақ

С: 8

№№: 6

Топырақ түрі: Жұмыр тастар

С: 3

№№: 2

Топырақ түрі: Майда құм

С: 6

№№: 7

Топырақ түрі: Шіріген торф

С: 8

№№: 3

Топырақ түрі: Ірілігі орташа құм

С: 5

№№: 8

Топырақ түрі: Шірімеген торф

С: 5

№№: 4

Топырақ түрі: Ірі құм

С: 4

№№: 9

Топырақ түрі: Сары топырақ (лёс)

С: 3, 5-4

№№: 5

Топырақ түрі: Қиыршық тас

С: 3, 5

№№: 10

Топырақ түрі: Саз топырақтар

С: 3-3, 5

Сүзіліп ағатын су тамшысының жолын біз сызықтың бойына созатын болсақ, ол флютбеттің сыртқы пішінінің жайылған сызығы болып табылады: 0-1 ^' -2 ^' -3'-4 ^' -5 ^' -6'-7 ^' -8 ^' -9'-10 ^' -11 ^' -12'. (3. 3. сурет) Флютбеттің сыртқы пішінінің жайылған сызығын салып болғасын, оны формула арқылы табылған L _жет салыстырады. Бұл кезде талабы орындалуы шарт.

Судың арыны флютбет бойында біркелкі азайып отырады деп есептеледі, осыған байланысты: арын түзу сызық заңы бойынша қақпақ алдындағы Н- тан, флютбет соңында 0-ге дейін азайады. Флютбеттің кез келген нүктесіндегі су қысымы- судың флютбетті көтеретін қысымы ( ) мен сүзілме судың қысымы ( ) қосындысына тең. Егер төменгі бьефтегі судың тереңдігі Н ₂ =0 болса, су қысымы ( ) тең, және ; т/м ³ . Кез келген нүктедегі су қысымы мөлшерін мына формула арқылы табамыз: ; немесе ;

Флютбет қалыңдығын мына формула арқылы анықтаймыз:

; n= 0, 85- артық қор коэффициенті; т/м ³ .

3. 3. сурет. Сызықты-сұлбалы (контурлы) фильтрация тәсілімен тұрғызыл- ған сүзілме судың құрылым флютбетіне түсіретін қысымының эпюрасы.

Американ инженері Лен флютбеттің жазылған сыртқы пішінінің ұзындығының орнына флютбеттің біршамаға келтірілген ұзындығын L ₀ қабылдауды ұсынады: ;

Мұнда: флютбеттің тік учаскесінің ұзандығы, м.

- флютбеттің жазық учаскесінің ұзындығы, м.

Және С коэффициентінің орнына С ₀ коэффициентін қабылдау керек, олай болса: ;

L ₀ - флютбеттің біршамаға келтірілген ұзындығы, м;

с ₀ - еңістік коэффиценті, Леннің шкаласы бойынша қабылданатын,

Н - құрылым алдындағы арын, м.

Олай болса, құрылым астымен сүзіліп ағатын судың флютбетке қысымын мына формуламен анықтайды:

; ал ;

Дегенмен Леннің бұл әдісі Бляйдің әдісіндей құрылым астымен сүзіліп ағатын судың ағымының ішкі құбылысын толық ашып көрсетпейді.

3. 3. Гидродинамикалық тор құрудың сызба жолы

Гидродинамикалық тор құруға сызба тәсілді қолдану аналитикалық шешімдердің біршешімді болуына және белгілі шектеулі жағдайларды қабылдауға байланысты болады.

Сызбаны тұрғызу негізіне - ағын сызықтары ψ мен тең арын сызықтарының h (эквипотенциалдар φ) ортогональді болуы, ағын сызықтарының және тең арын сызықтарының жәймендеп иілуі және үзілмеуі шартты түрде қабылданған. Ағын сызықтарының шектеріне құрылымның табанын және жер астының су өткізбейтін қыртысының беті қабылданады. Егер су өткізбейтін қыртыс тереңде орналасса, онда оның төменгі шегіне құрылым табанынан 2, 5 L ₀ тереңдікте орналасқан қашықтықты шартты түрде қабылдайды. Мұнда L ₀ -құрылым табанының көлбеу жазықтыққа проекциясы (көлеңкесі) . Тең ағынның бірінші сызығына жоғарғы бьефтегі жер беті қабылданса, ал соңғы сызығына төменгі бьефтегі жер беті қабылданады. Гидродинамикалық тордың сызбасы 3-4 ағым сызығы белдіктерінен және 7-10 тең арын сызықтарынан тұрады. (3. 4. сурет) Екі тең арын сызықтарының аралығындағы кеңістікті қысым белбеуі деп атайды. Гидродинамикалық тор квадраттан тұратын жағдайда ∆l=∆s. Екі тең арын сызығының арасындағы арын шығыны былай анықталады: ∆Н= ;