Способ возведения земляного сооружения и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E02B3/04 

3

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений из несвязного грунтового материала, например песка или гравия, на берегах открытых акватории водоемсв и может быть использовано при 5 возведении дамб, молов, искусственных кос и намывных территорий.

Цель изобретения - снижение материалоемкости, трудозатрат и энергоемкости строительных работ путем повышения эффек- тивности управления процессом перемещения и аккумуляции насосов, транспортируемых вдольбереговым волновым течением при господствующих односторонних по силе и продолжительности действия волнениях, уве- личения функциональных ресурсов устроист- 1 ва для создания застойной зоны за счет его многоразового исполь зования, улучще- ния экологических условий.

На фиг. 1 представлен план расположения устройства относительно оси земляно- го сооружения; на фиг. 2 - план размещения регулирующего и первого аккумулирующего волноломов; на фиг. 3 - участок отмели между регулирующим и nepBbijvi аккумулирующим волноломами; на фиг. 4 - этап завершения формирования на полную высоту цоколя сооружения за первым аккумулирующим волноломом; на фиг. 5 - этап установки второго аккумулирующего волнолома; на фиг. 6 - этап завершения формирования за вторым аккумулирую- щим волноло-мом на полную высоту цоколя сооружения и возведения на нем неподвижной части; на фиг. 7 - этап установки стационарного волнолома параллельно берегу и разрезы А--А, Б-Б h В-В; на фиг. 8 -- план возведенного сооружения.

Способ включает размещение устройства для создания зоны застоя, загрузку грунта в течение, намыв грунтового материала в тело сооружения. Для этого закрепляют в нрибрежной-зоне водоема параллельно урезу воды против места проектного примыкания к берегу корневой части сооружения первый аккумулирующий волнолом, входящий в систему аккумулирующих нестационарных незатопленных волноломов, одновременно закрепляют в прибрежной зоне выше по течению регулирующий нестационарный и незатоп- ленпый волнолом под острым углом к линии уреза. После этого на протяжении всего периода строительства дискретно загружают грунт во вдольбереговое течение на участке, расположенном между нижним оголовком регулирующего Еюлнолома и верхним оголовком аккумулирующего волнолома, а по завершении формирования в зоне застоя первого аккумулирующего волнолома на полную высоту цоколя сооружения позволяет на нем со стороны берега по оси проектного сооружения надводную часть. Затем закрепляют еще ниже по течению вдоль оси системы аккумулирующих волноломов второй

аккумулирующий волнолом с удалением от первого на расчетное расстояние. После завершения или с упреждением формирования цоколя на полную высоту в зоне застоя второго аккумулирующего волнолома и возведения на нем надводной части в этой же последовательности вдоль проектной оси системы аккумулирующих волноломов закрепляют третий и последующие аккумулирующие волноломы. Наконец, с упреждением к процессу завершения формирования цоколя сооружения в зоне застоя последнего по течению аккумулирующего волнолома возводят стационарный волнолом, выполняющий функции оголовка сооружения. После этого регулирующий и систему аккумулирующих волноломов демонтируют. При этом коэффициент надводного откоса, расположенного между уровнем воды в водоеме и верхним пределом размывающего действия волн, может быть определен по формуле

m,&b-Ko-h -d- +mo,(П

рд ctga - коэффициент динамически устойчивого откоса при косопод- ходящем волнении, где а - угол откоса с горизонтом, град; „ - отношение расчетной длины

волны . к ее высоте /i; d. - средний диаметр несвязанного грунта, мм;

- коэффициент естественного откоса грунта, где ф - угол внутреннего трения грунта в водонасыщенном состоянии, град.

Продольную ось стационарного волнолома ориентируют преимущественно параллельно исходной линии берега, а его длину в плоскости естественного дна водоема принимают равной не менее ширины торцовой части сооружения на уровне нижнего предела размывающего действия волн. Дифрагирующие волноломы состоят из нестационарного незатопленного peгyлиpyюJ щего волнолома шириной 6, назначаемой конструктивно, и системы нестационарных незатопленных аккумулирующих волноломов такой же ширины, не связанных механически между собой, при этом регулирующий волнолом имеет длину /р, определяемую по зависимости

l,,0,7-h-mi.

(2)

гп.е h - высота волны, м;

- коэффициент откоса береговой отмели, над которой размещают регулирующий волнолом, где а - угол от мели с горизонтом, град,

и закреплен в прибрежной зоне водоема

выше по течению от места проектного

чение за время строительства дискретно загружают грунтовый материал 18, который течением 19 с повышенной транспортирующей способностью перемещается в зону застоя первого аккумулирующего волнолома. 5 После завершения формирования в зоне застоя первого аккумулирующего волнолома на полную высоту цоколя 20 сооружения (фиг. 4) на нем со стороны берега по проектной оси 7 сооружения возводят подводную часть 21. Закрепляют на эллипти- ческой оси 6 системы аккумулирующих волноломов еще ниже по течению второй аккумулирующей волнолом 3, отстоящий от первого на расстоянии fi (2,0-2,5)-/Q.

После завершения или с упреждением 15 формирования в зоне тиховода второго аккумулирующего волнолома цоколя 22 сооружения на полную высоту и возведения на нем надводной части 23 (фиг. 6) в той же последовательности вдоль оси 6 системы аккумулирующих волноломов устанавливают третий волнолом 4 и последующие, например волнолом 5, аккумулирующие волноломы. Наконец, с упреждением к процессу завершения формирования цоколя сооружения в зоне застоя последнего по течению 25 (обозначенного в данном случае индексом 5) аккумулирующего волнолома половинной длины возводят преимущественно параллельно берегу стационарный волнолом 11, выполняющий функции оголовка сооружения (фиг. 7). 30

После завершения строительства регулирующий и система аккумулирующих волноломов, включающая в данном случае волноломы 2-5, демонтируются и возведенное сооружение 24 вместе с оголовком 11 под действием волнения 13 и вдольберего- Ж вого течения 17 переводится на эксплуатационный режим работы (фиг. 8). При этом обеспечивается динамическая устойчи- вость к действию косоподходящих волн криволинейного в плане контура сооруже- ип ния и поперечных сечений откосов без защитной одежды.

Формула изобретения

1. Способ возведения земляного соору- 45 жения, включающий размещение над отмелью устройства для создания застойной зоны, загрузку грунта в течение, намыв грунтового материала в тело сооружения, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, трудозатрат и энергоем- 50 кости стр оительных работ путем повышения эффективности управления процессом перемещения и аккумуляции наносов, транспортируемых вдольбереговым волновым течением при господствующих односторонних по силе и продолжительности действия волне- ниях, увеличения функциональных ресурсов устройства для создания застойной зоны за чет его многоразового использования, улучшения экологических условий, закрепляют в прибрежной зоне водоема параллельно урезу воды против места проектного примыкания к берегу корневой части сооружения первый аккумулирующий волнолом, входящий в систему аккумулирующих нестационарных незатопленных волноломов, устанавливаемую по дуге четверти эллипса, однЬвре- менно закрепляют в прибрежной зоне выше по течению регулирующий нестационарный незатопленный волнолом под острым углом к линии уреза, после этого на протяжении всего периода строительства загружают грунт во вдольбереговое течение на участке, расположенном между береговым оголовком регулирующего волнолома и верхним оголовком аккумулирующего волнолома, а по завершении формирования цоколя сооружения на полную высоту в застойной зоне первого аккумулирующего волнолома возводят на цоколе со стороны берега по оси проектного сооружения надводную часть земляного сооружения, затем закрепляют еще ниже по течению, вдоль оси системы аккумулирующих волноломов второй аккумулирующий волнолом с удалением от первого, после завершения или с упреждением формирования цоколя в застойной зоне на полную высоту и возведения на нем надводной части сооружения возводят третий аккумулирующий волнолом в той же последовательности, вдоль проектной оси системы аккумулирующих волноломов закрепляют четвертый и последующие аккумулирующие волноломы, наконец, с упреждением к процессу завершения формирования цоколя сооружения, в застойной зоне последнего по течению аккумулирующего волнолома возводят стационарный волнолом, выполняющий функции оголовка сооружения, после этого регулирующий и систему аккумулирующих волноломов демонтируют.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что надводную часть сооружения, расположенную между уровнем воды в водоеме и верхним преде..том размывающего действия волн, выполняют незакрепленной.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что продольную ось стационарного волнолома ориентируют параллельно исходной линии берега, а его длину в плоскости естественного дна водоема принимают равной не менее ширины торцовой части сооружения на уровне нижнего предела размывающего действия волн.

4. Устройство для возведения земляного сооружения, содержащее дифрагирующие волноломы,07личаю цеесятем, чтооно выпо.л- нено в виде нестационарного незатопленного регулируюигего волнолома шириной Ь. назначаемой конструктивно, и системы не- стадионарных незатопленных аккумулирующих волноломов такой же ширины, не связанных между собой, при этом д.пнна

примыкания к берегу корневой части сооружения на расстоянии так, что его продольная ось образует с линией уреза воды острый угол р, равный 20-45°, в береговой оголовок расположен на глубине ,5-0,7)-h, аккумулирующие волноломы системы имеют одинаковую длину la, определяемую по зависимости

,

и расположены в прибрежной зоне водоема на одинаковом между их смежными оголовками расстоянии В(2,0-2,5)-/а по кривой четверти эллипса, обращенной выпуклостью в сторону берега и удаленной от проектной оси сооружения на расстояние

(h ,

где ,6/р - расстояние между осью системы аккумулирующих волноломов и урезом воды проектного сооружения, м; й„ - высота наката волны, м; А - запас в высоте наката волны, м; bt - полущирина гребня проект

ного сооружения, м,

так, что поперечная ось первого аккумулирующего волнолома совпадает с малой полуосью эллипса, перпендикулярной линии берега, а поперечная ось последнего акку- мулирующего волнолома - с большой параллельной линии берега полуосью эллипса в местах проектного расположения корневой части и оголовка сооружения соответственно.

При этом большая полуось // эллипса равна 2,5-3,0 длинам малой Р полуоси. Число аккумулирующих волноломов, размещаемых по кривой четверти эллипса, определяют по формуле

„ ,5(N+P)-(N.)

д lj75(7;-fBl

а последний аккумулирующий волнолом, поперечную ось которого совмещают с больщой полуосью эллипса, выполняют половинной длины.

Предлагаемый способ осущестЕ.ляют с помощью устройства (фиг. 1) и содержит one-, рации, последовательность выполнения которых иллюстрируется схемами (ф-иг. 2-8).

Устройство (фиг. 1) включает нестационарный незатопленный регулирующий волно- лом 1 длиной /р, определяемой по формуле (2), и -щириной о и систему аккумулирующих волноломов такой же щирины, состоящую из отдельных равной длины ,6/р нестационарных незатопленных волноломов 25, не связанных между собой механически, которые размещены по кривой 6 четверти эллипса, удаленной от оси 7 проектного сооружения на расстояние А, определяемое

5

10

15

20

25

30 35

45

50

по формуле (4). Первый по течению акку мулирующкй волнолом 2 своей поперечной осью совмещен с маЛой полуосью 8 эллипса, перпендикулярной линии берега, а последний аккумулирующий волнолом 5 системы, выполняемый с половинной длиной, своей поперечной осью совмещен с большой полуосью 9 эллипса в местах проектного расположения корневой части 10 и оголовка 11 сооружения соответственно. Отношение длин большой /V и малой Р полуосей

эллипса равно ,5-3,0.

Расстояние В между смежными оголовками аккумулирующих волноломов постоянно. Регулирующими волнолом 1 (фиг. 2) расположен выще по течению от первого аккумулирующего волнолома на расстоянии L так, что его продольная ось образует с линией уреза острый угол р, а береговой оголовок 12 установлен на глубине Я(0,5-0,7)/1.

Устройство работает следующим образом.

Под действием господствующих однонаправленных по силе и продолжительности действия волнений 13 в прибрежной зоне над береговой отмелью 14 вдоль берегового уступа 15 с урезом воды 16 распространяется течение 17. В результате дифракции волн и сопутствующего сужения волноломом водного сечения в створе )yi(- щего волнолома и ниже по п-кчино в(м- растает скорость вдольберегового iv fiui , что приводит к увеличению его itvin портирующей способности, и rpyiiTOBi.iii риал перемещается в зону :ии-()я и . рв) аккумулирующего волнолома. В..ic.ici нис искривления волновых лучей, вызванного дифракцией и рефракцией волн, ||;.оисходит отклонение вектора скорости вло.м.берегового течения в сторону волнолома, в это время с увеличением глубин снижается скорость течения и его транспортирующая способность. Выпадающие из течения наносы но глубине потока формируют цоколь сооружения. После завершения формирования цоколя в зоне застоя аккумулируюним О волнолома 2 цикл транспорта и акк мчляции наносов переносится в зону тиховода аккумулирующего волнолома 3, затем волно лома 4 и так далее.

Пример. В прибрежной зоне водоема (фиг. 2) против места 10 примыкания к берегу оси 7 корневой части проектного сооружения параллельно урезу воды и в удалении от него расстоянии А закрепляют первый аккумулирующий волнолом 2, а выще его по течению в удалении - регулирующий волнолом 1 под острым углом к линии уреза. На участке отмели, расположенном между регулирующим волноломом 1 и первым аккумулирующим волноломом 2 (фиг. 3), во вдольбереговое терегулирующего волнолома Ip определяется по формуле

,7 h ту,

где А - высота волны; , - коэффициент откоса береговой отмели, над которой размещают регулирующий волнолом; а - угол отмели с горизонтом, град, и волнолом закреплен в прибрежной зоне водоема выще по течению от места проектного примыкания к берегу корневой части сооружения на расстоянии , е го продольная ось образует с линией уреза воды острый угол р 20-45°, а береговой оголовок расположен на глубине Я(0,5- 0,7)-/1, аккумулирующие волноломы выполнены с одинаковой длиной и расО

положены в прибрежной зоне водоема на одинаковом между их смежными оголовками расстоянии S (2,0-2,5) -la по кривой четверти эллипса, обращенной выпуклостью

0

0

в сторону берега и удаленной от проектной оси сооружения на расстояние А

)-m+bc,

где ,б/р - расстояние между осью

системы аккумулирующих

волноломов и урезом воды

проектного сооружения;

()- - горизонтальная проекция

длины пути наката волны

и запаса на нее, м;

6с. - полуширина сооружения

по гребню, м,

так, что поперечная ось. первого аккумулирующего волнолома совпадает с малой полуосью эллипса, перпендикулярной линия берега, а поперечная ось последнего аккумулирующего волнолома - с большой параллельной линии берега полуосью эллипса в местах проектного расположения корневой части и оголовка соответственно. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что больщая полуось Л эллипса превышает длину малой Р полуоси в 2,5-3,0 раза.

Изобретение относится к строительству на берегах водоемов намывных территорий. Цель изобретения - снижение материалоемкости, трудозатрат и энергоемкости строительных работ путем повышения эффективности управления процессом перемещения и аккумуляции наносов, транспортируемых вдоль береговым волновым течением при господствующих односторонних по силе и продолжительности действия волнениях, увеличения функциональных ресурсов устройства для создания застойной зоны за счет его многоразового использования, улучшения экологических условий. Способ содержит последовательно повторяющиеся операции установки в прибрежной зоне элементов устройства и возведения за ними цоколя земляного сооружения из откладывающихся на дне водоеме наносов, которые поступают с водно-грунтовым потоком вдольберегового волнового течения, питаемого сбрасываемым в прибрежную зону грунтом и регулируемого с помощью устройства. Затем возводят на цоколе известными способами надводную часть, а на мористом конце сооружения - оголовок земляного сооружения. Устройство состоит из нестационарного незатопленного регулирующего волнолома 1 и системы нестационарных незатопленных аккумулирующих волноломов 2 - 5 не связанных между собой механически. Аккумулирующие волноломы 2 - 5 расположены по кривой четверти эллипса, обращенной выпуклостью в сторону берега и отстоящей на расчетном расстоянии от оси проектного земляного сооружения. Большую полуось эллипса 9 ориентируют параллельно линии ведущего берега. После окончания строительства устройство демонтируется и используется по новому назначению. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

ТТТТТТТТТТТТТТТ

тТТТТТТТТТТТ ТТТтТТТТТТТТТТ

... I .g:-j ---;:--: -y--gr-.

fe- -k-Ssii

го

21

|..У:-.У- -Л. .;

./../

v..:/l iij. 78 фигЪ

Фиг.

Ч

VffVVfffVi| fV«4

..., . , f . . . . .

.

Фиг. 5

Q 5il2.5

.7

.2.8

Составитель P. Нагорная

Редактор И ЦсрбакТехред А. КравчукКорректор Л1 Максимишинеи

Заказ 2816 Тираж 538Подписное

ВНИИПИ Госучарстиепного комитета по изобретениям и открытиям при I КНТ СССР

Ч

Z3