Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса возведения намывных плотин и дамб из лессовидных суглинистых грунтов
1.1. Опыт возведения намывных сооружений из суглинистых грунтов 11
1.2. Анализ способов ускорения процесса обезвоживания и уплотнения намытых связных грунтов 19
1.3. Предлагаемые способы возведения намывных плотин и дамб из лессовидных суглинистых грунтов и задачи исследований 27
2. Теоретические исследования процесса послойного обезвоживания и уплотнения намытых лессовидных суглинистых грунтов
2.1. Анализ теоретических и экспериментальных работ по обезвоживанию грунтов 35
2.2. Двумерное движение влаги при обезвоживании грунта, намытого между сухими отвалами 43
2.2.1. Контур увлажнения при намыве грунта между сухими отвалами 45
2.2.2. Численный расчет обезвоживания намытого между сухими отвалами грунта 53
2.2.3. Аналитический расчет обезвоживания намытого между сухими отвалами грунта 57
2.3. Прогнозирование плотности намытых грунтов 67
3. Лабораторные исследования влагопереноса между намытой грунтовой массой и сухими грунтами
3.1. Задачи лабораторных исследований и экспериментальные участки 77
3.2. Методика исследований 80
3.3. Результаты исследований динамики влажности и плотности послойно намытого и отсыпанного грунтов 83
3.4. Результаты исследований обезвоживания и уплотнения грунта, намытого между сухими отвалами 100
4. Производственные исследования технологии намыва сооружений из лессовидных суглинистых грунтов с интенсификацией их обезвоживания
4.1. Описание объектов, задачи и методика исследований 105
4.2. Особенности технологии намыва 116
4.3. Формирование поверхности карты намыва и гранулометрический состав намытого грунта 123
4.4. Динамика влажности намытых грунтов при интенсификации их обезвоживания 137
4.5. Результаты исследований уплотнения намытых грунтов при их обезвоживании 148
5. Рекомендации по возведению намывных сооружений из лессовидных суглинистых грунтов
5.1. Технология и организация производства работ по намыву земляных сооружений 155
5.2. Методика проектирования технологии намыва сооружений из лессовидных суглинистых грунтов 160
5.3. Технико-экономические показатели предлагаемой технологии 167
Общие выводы 172
Литература 183
Приложения 195-222
- Анализ способов ускорения процесса обезвоживания и уплотнения намытых связных грунтов
- Двумерное движение влаги при обезвоживании грунта, намытого между сухими отвалами
- Результаты исследований динамики влажности и плотности послойно намытого и отсыпанного грунтов
- Формирование поверхности карты намыва и гранулометрический состав намытого грунта
Введение к работе
Актуальность темы. Решения ХХУІ съезда КПСС /1/ предъявляют высокие требования к техническому уровню и качеству водохозяйственного строительства и предусматривают довести площади орошаемых земель в 1985 году до 20,8 млн.га и к 1990 году - до млн.га. В Туркменской ССР предстоит до 1990 г. ввести в эксплуатацию 180...190 тыс.га орошаемых земель и обводнить 8,4 млн.га пастбищ /2/.
Выполнение этих задач связано с необходимостью строительства плотин для создания водохранилищ и приканальных дамб магистральных каналов, являющихся основными источниками орошения.
Объем земляных работ по возведению в XI и последующих пятилетках плотин и дамб Зеидского, Мадауского, Данатинского и других водохранилищ превысит 150 млн.м3.
Карьерные грунты для строительства этих плотин представлены, в основном, лессовидными суглинками, из которых можно возводить сооружения, обладающие хорошей противофильтрационной и статической устойчивостью.
Обычно сооружения из таких грунтов возводятся насыпным способом с послойным увлажнением и укаткой. Однако, при этом себестоимость работ высока, а плотность укладки грунта неравномерная.
Применение известных способов намыва сооружений из лессовидных суглинков связано со значительными трудностями, обусловленными их большой водоудерживающей способностью, малым значением коэффициента фильтрации и небольшой устойчивостью при повышенной влажности.
В связи с вышеизложенным, теоретические и экспериментальные исследования, направленные на разработку эффективной технологии намыва земляных сооружений из суглинистых грунтов, актуальны.
Цель работы: исследовать и разработать технологию намыва профильных сооружений из суглинистых грунтов с интенсификацией их обезвоживания и уплотнения, позволяющую ускорить процесс строительства и повысить качество укладки грунта; установить зависимости, необходимые для прогнозирования геотехнических и воднофизических свойств намытых грунтов; разработать методику расчета основных технологических параметров для проектирования производства работ.
Методы исследований. Разработка технологии осуществлялась на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и производственных условиях. Теоретические исследования были посвящены обезвоживанию и уплотнению намытых суглинистых грунтов и проводились с применением математического моделирования.
Особенность методики проведения лабораторных и производственных исследований заключалась в том, что измерения водно-физических характеристик уложенного грунта производились непосредственно в процессе производства работ с использованием радиометрических и других современных приборов, при этом учитывалось влияние природно-климатических условий. Испытания проб грунта в лабораторных условиях проводились на образцах ненарушенной структуры по общепринятой методике.
Научная новизна. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана технология намыва сооружений из лессовидных суглинистых грунтов с интенсификацией их обезвоживания и уплотнения намывом грунта между просушенными продольными отвалами, создаваемыми каналокопателем в намытом грунте после достижения им оптимальной для уплотнения влажности - для широкопрофильных (а,с. $ 667644) и отсыпкой на намытый грунт слоя сухого грунта - для узкопрофильных.
Установлены основные технологические параметры процесса намыва сооружений (режим обезвоживания и уплотнения грунтов, время технологического перерыва, удельный расход пульпы, размеры карт, толщина слоев намыва, размеры отвалов, расстояние между ними и т.д.).
Для расчета влажности намытого грунта между отвалами в процессе его обезвоживания получено приближенное решение дифференциального уравнения двумерного движения влаги. Для прогноза режима влажности намытого грунта с помощью ЭВМ составлена математическая модель и усовершенствована программа расчета влагосо-лепереноса; получено уравнение движения контура увлажнения при намыве грунта между отвалами.
Разработаны номограммы для прогнозирования уклонов и изменения гранулометрического состава намытых грунтов на карте намыва в зависимости от состава исходных карьерных грунтов; установлены зависимости для расчета плотности намытого грунта при интенсификации его обезвоживания и уплотнения применительно к предлагаемым способам намыва.
Практическая ценность. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать лессовидные суглинистые грунты для широкого применения в качестве материала для земляных сооружений.
Результаты исследований внедрены в производство трестом "Западкаракумгидрострой" на строительстве плотины 2-ой очереди Копетдагского водохранилища в объеме 800 тыс.м3 грунта с экономическим эффектом 368,8 тыс.руб. На основании исследований составлена "Временная инструкция по технологии возведения плотин и дамб из суглинистых грунтов", утвержденная НТС "Главкаракум-строя" и переданная проектным и производственным организациям.
Апробация и публикации. Основные положения диссертации докладывались на конференции молодых ученых (Ашхабад, 1979 г.), Всесоюзной межотраслевой научно-технической конференции "Проблемы охраны окружающей среды при производстве работ средствами гидромеханизации" (Москва, 1981 г.) и 18-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Туркменского политехнического института (Ашхабад, 1982 г.). По результатам исследований опубликованы 8 статей, получены два авторских свидетельства на изобретение.
В первой главе диссертации сделан обзор и анализ отечественного и зарубежного опыта строительства земляных плотин и дамб из суглинистых грунтов и технологических приемов интенсификации их обезвоживания и уплотнения. Изложена сущность предлагаемых способов намыва.
Во второй главе дан анализ существующих теоретических и экспериментальных работ по формированию режима влажности грунтов в условиях полного и неполного водонасыщения и изменения при этом их плотности.
На основании результатов исследований разработана математическая модель влагообмена между намытым и сухим грунтом отвалов и получено уравнение движения контура увлажнения при намыве грунта между ними. Для расчета влажности намытого между отвалами суглинистого грунта получено приближенное решение уравнения при двумерном передвижении влаги. Установлены зависимости для прогноза плотности скелета намытого грунта между отвалами в процессе его естественной сушки и после прохождения по нему рабочего агрегата при устройстве отвалов, а также при послойном чередовании намыва и сухой отсыпки.
В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований по влагообмену между намытым и сухим грунтом при их послойной укладке, а также по динамике уплотнения грунтов. Обоснована толщина слоя отсыпаемого грунта, уточнена и проверена зависимость для расчета плотности скелета намытого грунта при отсыпке на него слоя сухого. Даны результаты исследований влагообмена между намытым и сухим грунтом отвалов. Проверено уравнение движения контура увлажнения при намыве грунта между отвалами, полученное в результате теоретических исследований.
В четвертой главе изложены результаты производственных исследований по технологии намыва, выполненные на строительстве плотины 2-ой очереди Копетдагского водохранилища и приканальной дамбы Каракумского канала на 725 км. Приведены опытные данные по динамике влагообмена между намытым и сухим грунтом отвалов, подтверждающие результаты теоретических и лабораторных исследований. Получены значения эмпирических коэффициентов уравнения для расчета влажности намытого между отвалами суглинистого грунта. Установлена достоверность зависимости для расчета плотности скелета намытого грунта, доуплотненного трактором при оптимальной влажности и получены значения коэффициента к этой зависимости.
По результатам исследований установлены зависимости уклонов поверхности намыва и гранулометрического состава намытого грунта на карте от способа подачи пульпы и состава карьерного грунта. На основании этих зависимостей построены номограммы для прогнозирования уклонов поверхности намыва и состава грунта на карте.
Обоснованы основные технологические параметры процесса намыва и конструктивные размеры продольных отвалов.
В пятой главе даны рекомендации по технологии и организации производства работ по намыву земляных сооружений из лессовидных суглинистых грунтов и методика расчета основных технологических параметров для проектирования намыва сооружений из этих грунтов. Приведены технико-экономические показатели рекомендуемой технологии намыва.
На основании приведенных исследований в диссертации дана рациональная структура технологического комплекса машин для возведения плотин и дамб из суглинистых грунтов.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа в целом содержит 222 страницы,в том числе 133 страницы машинописного текста, 50 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает 116 наименований и приложений на 27 страницах.
На защиту выносятся:
- Технология намыва широкопрофильных и узкопрофильных сооружений из лессовидных суглинистых грунтов и метод расчета для ее проектирования;
- Теоретическое обоснование процесса влагообмена между намытым и сухим грунтом в процессе возведения сооружений с интенсификацией обезвоживания и уплотнения намытых лессовидных суглинистых грунтов.
Анализ способов ускорения процесса обезвоживания и уплотнения намытых связных грунтов
Как указывалось выше, основным недостатком строительства плотин и дамб намывным способом из суглинистых грунтов является длительность консолидации уложенного грунта, который характеризуется небольшим коэффициентом фильтрации и плохой водоотдачей. Уплотнение суглинистого грунта в процессе его консолидации возможно лишь при удалении воды из его пор. Так как поры грунта малы, то этот процесс растягивается на длительное время /29/.
Возведение профильных сооружений из таких грунтов выдвигает особые требования к технологии намыва, которая должна включать приемы и способы ускоряющие процесс консолидации грунта.
Из химических способов следует отметить применение для этих целей коагулянтов, в качестве которых использовались 0,1...0,5 процентные растворы полиакриламида (ПАА). В.М. Николаев /32/ считает, что ускоренное выпадение агрегатов из пульпы под воздействием ПАА приводит к увеличению коэффициента фильтрации и водоотдачи, тем самым сокращая сроки обезвоживания и уплотнения грунтовой массы. Исследования Б.А. Волнина и Л.Р. Гаспаряна /33/ показывают противоположное. Несмотря на возрастание скорости осаждения частиц грунта из пульпы, водоотдача его при этом не увеличивается.
Недостатками химического способа следует считать повышение стоимости I м3 уложенного грунта на 0,5...10 коп., продолжительность времени приготовления рабочего раствора из сухого порошка полиакриламида (12...14 часов). Кроме того, коагулиро ванные частицы грунта укладываются с меньшей плотностью.
Одним из физических способов ускорения намыва является способ магнитной обработки пульпы, основные принципы которого изложены в работах Ю.Н. Водяницкого /34, 35/, В.И. Классена /36, 37/ и П.А. Смыслова /38/. Производственные исследования, проведенные Ю.Н. Водяницким, показали, что в результате намагничивания или размагничивания глинистой пульпы обезвоживание происходит ускоренными темпами и прочность намытого грунта в зависимости от содержания в нем окислов железа и от магнитной восприимчивости повьшается почти в 2 раза, а плотность скелета -на 4,5...9 %, Ю.Н. Водяницкий рекомендует проводить магнитную обработку пульпы с целью повышения прочности и плотности быст-роразмокающих глинистых грунтов, содержащих не менее 3 % окислов железа. Сложность и высокая стоимость оборудования не позволяют рекомендовать этот способ для практических целей.
Известны способы повышения интенсивности намыва применением дренажных устройств. На строительстве Борщеньской плотины по предложению С.Г. Ефимова /39/, повышение интенсивности намыва достигнуто устройством трубчатого дренажа с песчано-гра-вийным и рогожистым фильтрами. Трубчатый дренаж укладывался вдоль оси плотины в 2...3 ряда через каждые 2 м по высоте. Фильтрующаяся вода сбрасывалась по коллекторам в верхний и нижний бьефы. Н.В. Рогачев /9, 40/ в исследованиях на строительстве дамбы Кайнар-Булак для обезвоживания последнего трехметрового слоя также применял горизонтальный трубчатый дренаж диаметром 50...75 мм. И.К. Лавриненко рекомендует для успешного намыва шламов (хвостов обогатительных фабрик) закладывать трубчатый дренаж со стороны верхового откоса /41/. Он предлагает сооружать ярусы строительного дренажа через каждые 6... 10 м по высоте сооружения.
Однако, опыт эксплуатации показал, что строительный дренаж в тонкодисперсных грунтах может работать эффективно в течение небольшого промежутка времени, затем фильтр подвергается кольматации и дренаж преждевременно выходит из строя. К тому же, применение дренажа вызывает значительное удорожание строительства. Все эти факторы определяют ограниченность использования строительного дренажа при намыве сооружений из связных грунтов.
Существует еще ряд способов использования водопонижающих устройств: иглофильтровых установок и глубинных насосов 42,43/. Применение водопонижающих устройств с целью интенсификации обезвоживания намытых суглинистых грунтов малоэффективно из-за их низкой водоотдачи, а также высокой стоимости таких устройств; такие способы не нашли практического применения.
Способ обезвоживания водонасыщенных грунтов применением электроосмоса достаточно широко изучен как отечественными так и зарубежными исследователями. Сведения об электроосмосе изложены в работах Е.Д. Рождественского /27/, Б.П. Горбунова /44/, Н.В. Рогачева /40/ и других авторов /45, 46, 47, 48, 49/. Заслуживает внимания в этом направлении работа Е.Д. Рождественского, который на основе анализа литературных данных и результатов своих исследований делает выводы: а) применение электроосмоса целесообразно при концентрации солей в грунтовом растворе не более 5 г/л; б) разжиженный намытый связный грунт электроосмотическим обезвоживанием можно довести до пластичного состояния. В небольших масштабах электроосмос применялся с целью осушения котлованов в промышленном и гражданском строительстве /50, 51/. В опытных целях электроосмотическое осушение намытых лессовых грунтов было применено в сочетании с дренажом Н.В. Рогачевым при намыве дамб в Таджикской ССР /40/. Эффект обезвоживания намытого грунта в результате применения электроосмоса повысился в 1,3...2,0 раза. Существенными недостатками электроосмотического осушения являются большой расход электроэнергии, 2...10 кВт.ч/м3 /27/ и значительные затраты на приобретение насосного оборудования и источников электроэнергии.
Кроме вышеперечисленных способов ускорения обезвоживания и уплотнения мелкодисперсных грунтов, известны случаи применения электроподсушки /40/ и сушки перегретым паром /52/. По данным Н.В. Рогачева элекроподсушка оказалась чрезвычайно дорога (16,3 руб/м3). Опыты по осушению грунта перегретым паром были проведены в лабораторных условиях, однако можно утверждать о существенной дороговизне применения этого способа в производственных условиях и трудности его практического осуществления.
Двумерное движение влаги при обезвоживании грунта, намытого между сухими отвалами
Как было установлено, для достижения грунтом оптимальной для уплотнения влажности вследствие естественных факторов, испарения и гравитационного оттока избыточной влаги, требуется значительное время, т.е. большой технологический перерыв в цикле работ по намыву сооружения. Поэтому процесс обезвоживания необходимо интенсифицировать, что в предлагаемом способе намыва достигается влагообменом между намытым и сухим грунтом отвалов.
Для описания движения влаги в грунте /85/ используем обобщенный закон Дарси /86/: поток жидкости в грунте пропорционален градиенту гидравлического напора. где V - вектор потока влаги (скорость фильтрации); коэффициент влагопроводности; IV - объемная влажность, Н - гидравлический напор, //= 1р У ; Ф - потенциал капиллярно-сорбцион-ных сил в зоне неполного насыщения, или давление влаги в зоне полного водонасыщения грунта.
Используя закон сохранения массы фильтрующейся влаги, получим известное /87/ уравнение двумерного её передвижения в грунте:
Решение этого уравнения позволит определить влажность намытого грунта в процессе его обезвоживания, что даст возможность рассчитать время технологического перерыва для достижения намытым грунтом оптимальной влажности.
Имеются два метода решения уравнения (2.18): численный и аналитический. Первый метод дает возможность рассчитать режим влажности намытого грунта с помощью ЭВМ и учитывать влияние многообразных факторов. Второй метод позволяет приближенно оценить режим влажности намытого грунта в процессе его обезвоживания.
Для расчета влажности намытого грунта при его обезвоживании необходимо располагать исходными данными об окружающем грунте, в том числе размерами зоны распространения увлажнения при намыве, т.е. динамику контура увлажнения.
Выбираем систему координат с началом в точке 0, расположенной на оси симметрии слоя намытого грунта (рис. 2.1). Ось ОХ направим по уровню максимальной высоты намытого между отвалами слоя грунта, ОУ направлен вниз по оси симметрии.
Введем обозначения: tl(tj- высота слоя намываемого грунта относительно максимального уровня в момент времени t . До начала намыва мы имеем п(о)=h0 и ,/$(&) = fio 3 Рис ВИД но, что при коэффициенте заложения откоса /77 = I:
Допуская, что намыв грунта происходит без перерыва и равномерно, объем грунта, намытого за время t будет составлять: где у0 - объем грунта, намытого между отвалами, на длине L в единицу времени ъ . За время намыва Т грунта до максимального уровня объем грунта будет составлять:
Поскольку Н(Т]=0 , из системы уравнений (2.19), (2.20),(2.21) получаем зависимости h(tj vij$(tj:
Учитывая связь потенциала капиллярных сил г с влажностью W и принимая, что эта связь однозначна, получим:
Так как в пределах контура увлажнения при намыве грунта влажность равна влажности полного насыщения, коэффициент влагопро-водности kQ постоянен и 6-0 , уравнение (2.18) примет вид:
Поставим краевые условия для уравнения (2.24). На контуре увлажнения давление поровой влаги равно высоте капиллярного поднятия hK , взятого со знаком минус /82/, т.е.
Полученное зфавнение (2.62) будем решать в прямоугольной области О ABC (рис. 2.2).00 ж А В являются осями симметрии, линия ВС находится от верхнего края области на расстоянии больше двойной максимальной глубины увлажнения подстилающего грунта после намыва. Линия ОД совпадает с поверхностью намытого грунта. Объемом грунта, находящегося выше линии ОА , пренебрегаем ввиду его незначительности.
Результаты исследований динамики влажности и плотности послойно намытого и отсыпанного грунтов
Как известно, уплотнение намытых несвязных грунтов до соответствующей плотности происходит сразу же после прекращения намыва /16, 98/. Опыты, проведенные нами с лессовидными суглинистыми грунтами, показали, что этот период более продолжителен. Увеличение плотности скелета до 90 % от конечного её значения за период наблюдений в 30 суток происходит в первые I... З дня, затем процесе уплотнения имеет затухающий характер (рис. 3.3).
При намыве грунта толщиной 0,5 м плотность скелета достигала за 30...35 суток, в среднем по слою, до 1,49 т/м3, причем на вторые сутки она уже составляла 1,46 т/м3. При намыве слоя грунта мощностью 1,0 м за тот же период плотность скелета увеличивается до 1,53 т/м3 и для мощности 1,5 и 1,9 м соответственно - 1,56 и 1,59 т/м3. Изменение влажности намытого грунта в процессе консолидации происходит также в зависимости от его толщины. На рис. 3.4 представлены результаты измерений объемной влажности, в среднем по слою, намытого лессовидного суглинистого грунта толщиной от 0,5 до 2,0 м. Как видно из графика, уменьшение влажности до 40...45 %, что составляет около 70 % от начальной влажности, происходит в первые 2...5 дней. Влажность грунта по слою различна и в зависимости от его мощности изменяется на 5...15 %, увеличиваясь от поверхности к глубине. Увеличение мощности слоя намытого грунта более I... 1,5 м приводит к резкому увеличению времени его консолидации и, в конечном итоге, к увеличению сроков строительства.
При интенсификации обезвоживания намытого суглинистого грунта отсыпкой на его поверхность слоя сухого грунта мы имеем другую картину. На рис. 3.5 приведена динамика влагообмена между намытым грунтом слоем 1,0 м и сухим грунтом толщиной слоя 0,15 м. Влажность намытого грунта за 21 сутки уменьшилась в среднем по слою до 25 %, в то время как в контрольном лотке -до 35 %. Причем установлено, что несмотря на небольшую толщину слоя отсыпки, его влажность не увеличивалась выше определенного значения, в данном случае 19 % /99/. Это явление наблюда лось и при больших значениях толщины слоя отсыпанного грунта. Например, при толщине слоя отсыпанного и намытого грунта 1,0 м (приложение 2) максимальное значение влажности (20 %) отсыпанного грунта было на расстоянии 0,2 м от поверхности контакта с намытым, а на расстоянии 0,4 м она не превышала 12 %. Влажность отсыпанного грунта, в среднем по слою, составляла не более 15 %,
При больших слоях отсыпки эффект интенсификации обезвоживания за счет влагообмена был менее, чем в вышеуказанном опыте. Например, при одинаковой толщине слоев намытого и отсыпанного грунта 0,5 и 0,7 м влажность намытого грунта за 45 суток естественной сушки уменьшилась только до 28...30 %9 при влажности отсыпанного грунта не более 15 % (см. приложение 2).
Низкое значение влажности отсыпанного грунта, несмотря на то, что происходит его влагообмен с намытым грунтом, объясняется интенсивным испарением влаги с его поверхности.
В опытах было изучено также влияние отсыпки на динамику плотности скелета намытого грунта. На рис. 3.6 приведен график изменения плотности скелета намытого грунта толщиной 1,0 и отсыпанного 0,3 м. Из графика видно, что плотность скелета намытого грунта за 32 суток увеличилась, в среднем, с момента отсыпки сухого - до 1,56 т/м3, в контрольном лотке - до 1,52т/м3. Примечательно, что наибольшее значение плотности скелета намытого грунта 1,60 и 1,65 т/м3 соответствует слоям, отстоящим от поверхности контакта на расстоянии 0,2 и 0,4 м, что является результатом более интенсивной отдачи влаги. Плотность скелета отсыпанного грунта достигла, в среднем, до 1,31 т/м3, т.е. практически она не повысилась с момента его отсыпки. Максимальное значение плотности скелета отсыпанного грунта 1,42 т/м3 соответствует его поверхностному слою, где уплотнение произошло по-видимому за счет механического воздействия в процессе подготовки опыта.
Максимальные значения плотности скелета намытого грунта были получены при толщине слоя намыва 1,0 м и отсыпки 0,5 и 1,0 м (см. приложение 2). За период наблюдений 30 суток она увеличилась с 1,35 до 1,52 т/м3, причем при толщине слоя от-сыпки равной 1,0 м, плотность еще имела тенденцию к увеличению. Плотность скелета отсыпанного грунта за тот же период наблюдений не увеличивалась, в среднем, выше 1,36 т/м3. Максимальное значение плотности скелета отсыпанного грунта также имел поверхностный слой.
Формирование поверхности карты намыва и гранулометрический состав намытого грунта
При намыве частицы грунта, в зависимости от их крупности и транспортирующей способности потока, выпадают на различном расстоянии от выпуска пульпы. При этом крупность частиц по длине пляжа намыва изменяется по определенной закономерности. В зависимости от гранулометрического состава карьерного грунта, удельного расхода пульпы и др. факторов формируется пляж намыва с определенным уклоном в сторону прудка-отстойника.
Для проектирования поперечного профиля намывных сооружений необходимо заранее знать эти уклоны. Знание уклонов пляжа намыва приобретает особо важное значение при проектировании неоднородных сооружений, возводимых односторонним намывом, когда в зависимости от уклона изменяется объем возводимого сооружения при одной и той же его проектной высоте.
Изучение процессов формирования пляжа нами проводилось в серии из б опытов по описанным выше способам намыва. При этом использовались карьерные грунты различного гранулометрического состава (см. табл. 4.1).
Гранулометрический состав грунта при намыве характеризуется параметром /7 /= С/С/0, зё сь где /7 С0ДеРжание песчаных фракций в карьерном грунте (%) ФГщ/7- содержание глинистых фракций (%). Параметр /7У принят по аналогии с известным параметром крупности грунта П=С/ о ,9 » поскольку он полнее характеризует карьерные грунты при намыве.
По результатам нивелирования в точках контрольных створов поверхности карты определялись местные уклоны пляжа намыва на его отрезках относительной длины О,IL , где L - расстояние от выпуска пульпы до водосбросного устройства. По полученным данным построены графики изменения уклонов J пляжа намыва по его длине, характеризующиеся различными значениями параметра П/ карьерного грунта и способом подачи пульпы (рис. 4.II). В качестве значения местного уклона пляжа условно принимается средний уклон отрезка длиной 0,1 Л , расположенного выше этой точки.
Полученные данные подтверждают исследования многих авторов /7, II, 12, 16, 104/ в том, что поверхность карты имеет криволинейную форму. Причем пляж намыва подразделяется на две зоны: надводную и подводную. Каждая из этих зон имеет максимальные уклоны в начале и минимальные в конце. Эти уклоны имеют наибольшие значения 0,02...0,045 для тяжелых суглинков, а для легких суглинков 0,03...0,095 - соответственно минимальные значения 0,0048...0,010 и 0,0077...0,003. Середина этих двух зон характеризуется переломом, который более выражен при использовании для намыва тяжелых грунтов. Такая форма пляжа намы ва объясняется тем, что прудок-отстойник является хорошим гасителем скорости потока пульпы, вследствие чего здесь начинается массовое осаждение пылеватых и глинистых частиц грунта. Пылеватые и глинистые частицы грунта в прудке-отстойнике осаждаются с малой плотностью скелета 1,05...1,1 т/м3 и поэтому, в результате их дальнейшей консолидации, перепад уклонов между надводной и подводной зонами пляжа еще более усиливается.
Существующие методы прогнозирования уклонов даны применительно к намыву из песчаных и песчано-гравелистых грунтов и не учитывают этот перепад уклонов, что, применительно к связным грунтам, может давать значительную погрешность проекта производства работ.
Уклоны пляжа намыва при различных способах подачи пульпы в начале карты примерно равны, а далее поверхность карты при торцевой подаче пульпы формируется более пологой.
По результатам опытных данных (рис. 4.II) построены номограммы для определения местных уклонов J поверхности карты намыва с рассредоточенной и торцевой подачей пульпы в зависимости от параметра П/ карьерного грунта и расстояния от места подачи пульпы (рис. 4.12). Номограммы составлены при использовании для намыва лессовидных суглинков с содержанием глинистых фракций от 10 до 30 %, удельным расходом 3...5 л/(с.м) и шириной карты от 80 до 160 м. Задаваясь относительным расстоянием от выпуска пульпы и параметром /7/ карьерного грунта, можно определять уклоны в рассматриваемых точках карты, и построить поперечный профиль тела намываемого сооружения.
