Приложение С (рекомендуемое)
Определение глубины размыва у подошвы насыпи от волновых воздействий
С.1. При обрушении волны на откос она разделяется на два противоположных по направлению потока (рисунок С.1). Из потока, идущего вверх по откосу, формируется так называемый накат волны; нисходящие струи, достигая неукрепленной подошвы откоса, могут вызвать размыв дна у основания откосного сооружения (насыпи).
С.2. Скорость струй, идущих вниз по откосу, убывает с глубиной потока. Максимальную скорость нисходящего потока у подошвы откоса (или максимальную донную скорость vдmax) рекомендуется определять по формуле
, (С.1)
где hв - расчетная высота волны;
l - средняя длина волны;
Н - глубина воды у подошвы насыпи, исчисляемая от статистического подпертого уровня воды перед насыпью (ПУВВ), складывается из глубины воды у насыпи до размыва Нб и глубины размыва h.
Для определения значения гиперболического косинуса можно пользоваться графиком (рисунок С.2).
Формула (С.1) справедлива при коэффициенте заложения откоса m £ 3. При более пологих откосах формула завышает значение максимальной донной скорости.
Рисунок С.1 - Схема разрушения волны и формирования воронки размыва:
1 - гребень волны до разрушения; 2 - опрокинутый гребень в момент обрушения волны на откос; 3 - траектория движения частиц воды на гребне волны; 4 - исходящие струи, образующиеся при разрушении волны
С.3. Если окажется, что максимальная донная скорость меньше размывающей донной скорости vд(0) для грунтов в основании насыпи, то размыва у подошвы насыпи не будет.
Рисунок С.2 - Значения гиперболической функции
При vдmax > vд(0) следует задаться глубиной размыва h, определить максимальную донную скорость vдmax при глубине потока перед насыпью Н = Нб + h и сопоставить с vд(0). Операция повторяется до получения vдmax £ vд(0).
С.4. По полученной глубине размыва h задают необходимый объем рисбермы для защиты подошвы насыпи от подмыва. При этом крупность камня в рисберме должна обеспечивать устойчивость от воздействия исходящего с откоса потока при глубине воды у насыпи Н. Для предотвращения размывов у подошвы откосов основание насыпи следует укреплять на ширину не менее глубины воды перед откосом.
Пример. Определить возможный размыв и соответственно необходимость укрепления подошвы откоса от волнового воздействия при глубине потока перед насыпью Н = 3,2 м, расчетной высоте и средней длине волны соответственно hв = 0,75 м l = 8,4 м; в основании насыпи - суглинок с расчетным сцеплением ср = 0,04×105 Па.
Решение. По формуле (С.1) определяем максимальную донную скорость у подошвы откоса. При по графику (см. рисунок С.2) имеем . Тогда м/с.
2. По формуле (8.12) эквивалентный диаметр суглинка dэ = 7,5(0,1 + 10×0,04) = 3,08 мм, для которого размывающая донная скорость по графику (см. рисунок 8.1) vд(0) = 0,52 м/с.
Поскольку vдmax > vд(0), необходимо укрепление подошвы откоса.
3. По графику (см. рисунок 8.1) из условия vд(0) ³ vдmax крупность камня dк, которым можно укреплять подошву откоса, равна dк ³ 20 мм.
4. Для определения размыва у подошвы насыпи без его укрепления поступим следующим образом:
- из формулы (С.1) определяем требуемое значение гиперболической функции при vдmax = vд(0) = 0,52 м/с
;
- по графику (см. рисунок С.2) находим для полученного значения гиперболической функции H/l = 0,63;
- определяем глубину потока у подошвы насыпи после размыва Н = 0,63×8,4 = 5,28 м; откуда глубина размыва h = 5,28 - 3,2 = 2,08 м.