Способ защиты берега от размыва потоком и устройство для его осуществления

) 23.04.90. Бюл. Кд 1 5 (71 ) Туркменский научно-исследовательский институт гидротехники и ме лиорации и Туркменский институт организации и технологии водохозяйственного строительства(56) Авторское свидетельство СССР У 684096, кл. Е 02 В 3/1 2, 1 979,Алтунин С.Т. Регулирование русел. - М,: Сельхозиздат, 1962, с, 113-115.(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ БЕРЕГА ОТ РАЗМЫА ПОТОКОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ ЕСТВЛЕ НИЯ57) Изобретение относится к гидротехническому стро изобретения - пов ельству. Цель ение эффектив сти способа путем у учшения сцеплени нования. Способ у основания беодготовленное юфяков. Подготовс одновременным тюфяка с грунтом о включает: подготов рега и укладку на основание гибких т ку основания .ведут г.2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГНТ СССР устройством продольных выемок 1 игерметичным затариванием части грунта экскавации в мешки из водопроницаемого, водостойкого и прочного материала. Далее укладывают продольные ряды мешков 2 по подготовленному основанию. Настилают по нему единое полотнище 3 из указанного материала с оборачиванием им мешков 2 изаведением в выемки 1 . Затем ведутпригрузку полотнища 3 песчано-супесчаным грунтом 4. В зоне волновоговоздействия на берег укладывают частично заглубленный в грунт пилообразный ряд мешков 5 для гашения энергииволн. После этого образованную конструкцию сверху укрывают единым полотнищем 3, края которого скрепляютс краями нижнего полотнища 3 по периметру устройства, Устройство дляосуществления способа включает продольные выемки 1 на подготовленномосновании берега, На этом основанииуложены параллельно расположенные .продольные ряды мешков 2 с грунтом.Поверх этого расположено единое полотнище 3 из того же материала, являющееся оболочкой тюфяка и облега1 55903 б ва, после чего положение тюфяка неменяется и дальнейшего размыва берегаводным потоком не происходитПри5этом продольные ряды мешков 2 с грунтом препятствуют деформации тюфяка,а наличие выемок 1 обеспечивает егогибкость и надежное прилегание к откосу и ри в о зможных дефо рмациях берега. 2 с,п. Ф-лы, 3 ил,. Изобретение относится к эксплуатации рек и каналов, в частности кспособам защиты берегов от размьвающего воздействия водного потока иустройствам для их осуществления.Цель изобретения - повьппение эффективности способа путем улучшениясцепления тюфяка с грунтом основания.На фиг, 1 изображено устройстводля защиты берега от размьва потоком, вид в плане;.на Фиг. 2 - раэ- ьрез А-А на Фиг, 1, исходное положение; на Фиг. 3 - то же, рабочее положение.Устройство включает спланированное основание берега с продольнымивыемками 1 и продольными рядамиуложенных мешков 2 с грунтом, единоеполотнище 3 из водопроницаемого,водостойкого и прочного материала,являющееся оболочкой тюфяка и обле. гающее его конструктивные элементы,песчаный грунт 4, размещенный в полости тюфяка, мешки 5 с грунтом,частично заглубленные, для большейустойчивости конструкции в супесчано-песчаный грунт 4 и расположенныев зоне волнового воздействия в виде.продольного ряда пилообразной Формы,образованной взаимно перпендикулярными звеньями иэ нескольких мешков 5.Способ осуществляется следующимобразом,Вначале определяется длина берега, подлежащего защите от размьвапотоком. В общем случае эта длинаопределяется местными условиями,В частности, если река размываетберег вблизи железнодорожной колеи,автострады, жилого строения и т.д.,то длина подлежащего защите от, раз"мьва потоком берега должна бытьравной длине подверженного размывуучастка реки. Далее определяется В = ВУ + В 2+ Вт р р ГДе 2ющее его конструктйвные элементы, Наполотнище размещен песчано-супесчаныйгрунт 4 и мешки 5 с грунтом, частич"но заглубленные в грунт 4 и расположенные в зоне волнового воздействияв виде продольного ряда пилообразнойформы, В процессе работы устройстванижняя часть тюфяка опускаетсяврусло на максимальную глубину размыширина защищаемого от размыва участка, Она находится по формуле Алтунина С,Т,где В - верхняя относительно горизонтальная часть берега для малых рек равна 1 м, для больших - 2 - 3 м,где В 2 - откосная часть берега, м; Н " глубина потока до размыва,мф ш - заданный (естественный) коэффициент откоса, нижняя, затопленная водойчасть берега;глубина размьва, м;крутизна откоса под отпустившимся в раэмьв креплением,ш тмт тта т,тВ ,тат.т .222 2- коэффициент внутреннего трения грунта, примерно равный 1 Шш- коэффициент заложенияестественного откосагрунта под водой;- коэффициент трения грунта по креплению;К - 1 О 2 ш,где д- вес 1 м крепления,2После определения величины (В)приступают к подготовке основанияберега, подлежащего заците от размыва водным потрком. Такую подготовку50 где й 5целесообразно вести отступив на 5 и более метров от уреза воды в канале, с тем, чтобы создать возможности для работы землеройной техники, в частности исключить ее увязание во влагонасыщенном грунте. Для этого с целью перехвата фильтрационного потока на указанном расстоянии от уреза воды устраивают вдоль канала выемки, например, глубиной 2-3 м и осуществляют водоотлив через образовавшуюся перемычку в канал. Далее производят землеройной техникой, например бульдозером ЭС, формирование нижней затопляемой водой части берега (В) протяженностью 1000 м и шириной 1 м, После этого ведут устройство откосной части берега (Р), ширина которой должна быть равна 1 6 м и далее формируют верхнюю относительно горизонтальную часть берега (В ) шириной 2 м, В процессе этих работ производят срезку неровностей в засыпку имеющихся углублений на подлежащей защите от размыва потоком поверхности берега, Одновременно на изломах откосной части берега и в промежутке между ними наравноудаленном расстоянии устраивают продольные выемки 1, например,мобильным одноковшовым экскаваторомна пневмоколесном ходу ЭОилироторным экскаватором ЭТР в 1 . Глу-.бина выемки при этом может быть впределах, например, 1,0 - 1,5 м, аширина - 0,3 - 1, 0 м, На относительно горизонтальной верхней части берега, примерно в 1,5 м от излома берега, также устраивают одну выемку 1. Часть грунта экскавации с выемок 1 герметично затаривается вмешки из ВВПМ, диаметр отверстий которых может составлять, например,0,2 - 0,6 м, а длина - 1 - 5 м. Остальной грунт с. этих и других выемок равномерно распределяется в промежутке между ними. Количество мешков и их размеры определяются морфо"метрическими параметрами канала ивысотой наката воды. Для крупныхрек и каналов, в частности, берутсяверхние, а для малых нижние пределыколичества и размеров мешков. Далеепо нижней горизонтальной и откоснойчасти берега на равноудаленном расстоянии друг от друга, например через 4 м, на подготовленное основаниеукладывают продольные ряды мешков 2,559036 6с грунтом. Размеры мешков 2 могутбыть нижеследующими: диаметр отверстий 0,2 м, длина до 2 - 3 м. После 5этого приступают к укладке полотнища 3 снизу вверх или сверху внизпо ширине защищаемого от размыва потоком приготовленного основания берега с заведением полотнища 3 в выемки и оборачивания им мешков 2,Затем разматывается второй ряд полотнища 3, края которого скрепляются с первым посредством сшивания капроновой нитью, склеивания и т,д,с заведением каждого очередной полосы ткани в выемки 1 и получением витоге единого полотнчща 3, уложенного по поверхности подготовленногооснования.20 После этого при помощи землеройной техники (экскаватором, бульдозером) производят пригрузку полотнища20 - 40 см слоем песчаного или супесчаного грунта 4. Выемки 1 при этом 25 засыпаются полностью. Толщина слояпесчаного грунта 4 определяется нижеследующим, Во время наката волныв зоне горизонта покоя имеет местобольшое давление на внешнюю поверхность берега, Благодаря пористостипесчаного грунта 4 значительная долядавления волны с некоторым запозданием передается нижней поверхностиберега. Результирующая этих давлений при накате прижимает песчаный 35грунт 4 к полотнищу. При скате волны внешнее давление быстро убывает,уменьшение же давления на нижнююповерхность песчаного грунта опятьопаздывает. В результате имеет место взвешивающее песчаный грунт противодавление. Это противодавлениедолжно уравновеситься весом песчаного грунта, отсыпанного на полотнище 45 и, следовательно, толщиной его слоя,которая находится из формулы 1+ша = О,18щ ф- ,) ш толщина песчаного грун-. та, мькоэффициент запаса, в зависимости от капитальности сооружения, равный 1,25 1,50 (принимаем 1,4); высота наката волны, 05 м;Ф У3 объемная масса воды, кг/м- 1000 кг/и- объемная масса песчаногоз,грунта, , = 1600 кг/мв - заложение сткоса, ш = 3.Подставляя имеющиеся значения вформулу, имеем, что толщина песчаного грунта,на полотнище должна составлять 0,23 и,После отсыпки на полотнище песчаного грунта 4 указанным слоем производят разравнивание и укладку наоткосной линии одного пилообразногоряда заполненных грунтом мешков 5 .(волногасителей, волноломов) с частичным, например на 15 - 20 см, эаглублением их в грунт. Причем каждоеочередное звено ряда располагаютпод углом 90 О к последующему. Накатволны на такое звено происходит подОуглом 45, Гашение энергии волны 20происходит в результате ее отражения от волногасителя под углом 45(угол падения равен углу отражения)к противоположному звену ряда с сопровождающими этот процесс явлениями 25интерференции волн.Количество мешков 2 с грунтом,укладываемых по подготовленному ос"нованню берега, определяется длинойберега, количеством рядов и длиной 30мешков 2.Количество мешков 5, укладываемых в качестве волногасителей волноломов по отсыпанному на полотнищепесчаному грунту с частичным заглублением их в него, определяется длинойзвена и длиной защищаемого от размы-.ва участка берега. Длина звена опре"деляется разницей в положении уровней максимального и наименьшего горизонта волн на откосе, что позволяет гасить энергию волн при всех гидрологических режимах канала (реки).После укладки пилообразного рядамешков 5 производят укладку гибкого 45фильтрующего полотнища 3 поверхобразованной конструкции путем разматывания рулона материала снизу вверхили сверху вниз с последующим скреплением соседних полос полотнища 3,а также краев нижнего и верхнегополотнища по периметру конструкции,В результате образуется единый гибкий тюфяк, Большая крутизна откосав процессе размыва приводит к возник 55новению в нем больших растягивающихусилий, которые могут превосходитьвес опустившейся в размыв части тюфяка (Вэ). Объясняется это тем, что тюфяк помимо собственного веса, нагружается еще слоем сползающего под ним грунта, вес которого, передаваясь через силы трения, складывается с составляюющей силы тяжести тюфяка и обусловливает возникновение больших растягивающих .усилий. Поэтому конструкция тюфяка должна быть рассчитана на эти усилия, В частности, фильтрующее полотнище должно быть из такого материала, который отвечает поставленным условиям. Расчеты показывают, что в качестве фильтрующего полотнища может быть использована капроновая ткань техническая,Устройство работает следующим образом.С течением времени в результате размыва берега водный поток проходит в новых границах русла, а именно так, где уложен гибкий тюфяк из единого полотнища 3. В процессе размыва берега нижняя горизонтальная часть тюфяка опускается в размыв и занимает новое положение. После достижения глубины размыва равной 1 2 м (максимальная глубина размыва) дальнейший размыв берега потоком прекращается и положение тюфяка более не меняется, что обеспечивает надежную защиту берега от дальнейшего размыва водным потоком. При работе устройства, уложенные на подготовленное основание продольные ряды мешков 2 с грунтом препятствуют смещению вниз уложенного на полотнище супесчанопесчаного грунта 4. Такому смещению препятствует и. гравитационное давление " на тюфяк вьшерасположенного слоя воды. В результате обеспечивается надежная работа устройства и эффективная защита берега от размыва водным потоком, Этому способству ет также то, что тюфяк беспрепятственно пропускает через себя фильтрационные и грунтовые воды без суффоэии грунта и тем самым снимает гидродинамическое давление воды без деформаций тюфяка. Кроме того, благодаря продольным выемкам 1 достигается гибкость тюфяка и надежное его прилегание к откосу при возможных деформациях последнего. Продольные выемки 1 выполняют также роль анкерных связей, что обеспечивает удержи- ванне тюфяка на подстилающей поверхности при любой крутизне откоса. В процессе работы устройства происходит9 15 гашение энергии волн, что достигается введением в конструкцию пило образного ряда мешков 5, расположенных на расчетном расстоянии от уре" за воды. Накатываемая на волногаси" тель волна отражается от него подоуглом 45 . Две такие волны, откатыв а ясь от сос едних зв енЬ ев в олн слома, соударяясь между собойгасят свою энергию, что позволяет уменьшить высоту береговой дамбы.Устройство беспрепятственно пропускает через себя грунтовые и фильтрационные воды, снимая тем самым гидродинамическое давление с защищаемого берега, оказывающего разрушительное воздействие на другие виды слабоводопроницаемых креплений берега. Формула изоб ретения1. Способ защиты берега от размыва потоком, включающий подготовку основания берега и укладку на подготовленное основание сформированных гибких тюфяков, о т л и ч а ю,щ и й - с я тем, что, с целью повышения эффективности способа путем улучшения сцепления тюфяка с грунтом основания подготовку основания ведут с одновременным выполнением в нем продольных выемок и герметичным затариванием части грунта экскавации в мешки из водопроницаемого, водостойкого и прочного материала с последующей укладкой параллельно расположенных рядов мешков но подготовленному основанию, а формирование гибких59036 10 5 10 15 20 25 30 35 тюфяков производят путем настила по подготовленному основанию скрепляемых между собой полос нижнего полотнища из водопроницаемого водостойкого и прочного материала с оборачиванием нм мешков и заведением в выемки, после чего производят засыпку выемок и пригрузку полотнища песчано-супесчаным грунтом с укладкой в зоне волнового воздействия на берег частично заглубленного в грунт пилообразного ряда заполненных грунтом мешков для гашения энергии волн и последующим настилом по образованной конструкции верхнего полотнища иэ того же материала со скреплением соседних полос, а также краев нижнего и верхнего полотнищ по периметру гибкого тюфяка.2, Устройство для защиты берега от размыва потоком, включающее подготовленное основание берега с уложенным на него гибкими тюфяками, отличающееся тем, что. на подготовленном основании выполнены продольные выемки, в которые уложены заполненные грунтом мешки из водопроницаемого, водостойкого материал, а гибкий тюфяк выполнен из верхнего и нижнего полотнищ из того же, что и мешки материала, супесчано-песчаного грунта, размещенного между полотнищами, и частично заведенных в грунт волноломов, размещенных в верхней части тюфяка и выполненных в виде продольных пилообразной формы рядов мешков с грунтом.155903 б оставитель Р. Нагорнаяехред А.Кравчук Корректор М.Шароши Редактор Г, Гербе аэ 823 ираж 53 Подписное сударственного комитета по иэобретениям и открытия 113035, Иосква, Ж, Раущская наб., д, 4/5 и ГЕНТ ССС ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 венно-иэд рои