§ 71. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ РАСЧЕТА ВОДОПРОПУСКНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Фильтрующие насыпи. Фильтрующие водопропускные сооружения в дорожном
строительстве у нас применялись сравнительно давно — с 80 — 90-х годов
прошлого века. Это были преимущественно временные сооружения,
возводившиеся без расчета. В железнодорожном строительстве фильтрующая
насыпь как постоянное сооружение была впервые возведена в 1915 г. через
Кандалакшскую губу Белого моря на Мурманской ж. д. Затем начиная с 1927
г. фильтрующие насыпи через малые водотоки применялись на Турксибе,
Мурманской ж. д., на железной дороге Москва — Донбасс и др. В
современной литературе этот вопрос освещен недостаточно, поэтому он
излагается здесь более подробно.
Развивая исследования С. В. Избаша и Н. П. Пузыревского по фильтрации
воды в крупнообломочном материале, М. Ф. Срибный [124] в 1932—1933 гг.
разработал методику расчета фильтрующих водопропускных сооружений под
дорожными насыпями, которой проектировщики пользуются до настоящего
времени. Методикой предусматриваются два режима гидравлической работы
сооружения:
1 — режим равномерной турбулентной фильтрации, когда фильтрующая
прослойка в земляном полотне работает полным живым сечением под напором;
2 — режим неравномерной турбулентной фильтрации, когда фильтрующая
прослойка пропускает поток со свободной поверхностью по кривой
депрессии.
Ввиду затруднительности обеспечить надежную изоляцию крупнообломочного
фильтрующего слоя и плотное сопряжение его с грунтом насыпи первый
(напорный) режим применять не рекомендуется.
Необходимость таких детальных расчетов вызвана
частыми размывами, наблюдаемыми в нижних бьефах сооружений, если
укрепления отсутствуют или выполняются без надлежащего обоснования их
размеров (рис. XV-16).
После выполнения всего комплекса расчетов по всем сооружениям на
различных по рельефу участках линии производится технико-экономическое
сравнение вариантов сооружений и выбираются наиболее рациональные из
них. Некоторая громоздкость расчетов по формулам (XV-28—56) несомненно
потребует разработки программы расчета на ЭВМ, причем такая программа
должна включать и выбор рационального решения.
Переливаемые насыпи и броды. Гидравлический
расчет переливаемых насыпей должен решить следующие задачи: 1)
установитD отметки уровней воды в верхнем и нижнем бьефах при пропуске
расчетного расхода (или части его, если перелив допускается одновременно
с работой водопропускного отверстия); 2) определить удельный расход на
участке перелива; 3) определить скорости течения на переливе; 4)
определить наивыгоднейшее по размыву сопряжение верхнего и нижнего
бьефов и установить размеры укрепления.
Методика расчета переливаемых насыпей разработана в Союздорпроекте,
Союздорнии и МАДИ.
Броды являются частым случаем переливаемых насыпей при высоте их,
близкой к нулю. Для приближенных расчетов бродов в простых случаях можно
пользоваться приведенными ниже рекомендациями.
Горные потоки, пропускаемые через броды, часто
откладывают наносы на лотке брода при спаде паводка; поэтому в таких
условиях необходима периодическая расчистка лотков.
За укрепленным лотком брода в нижнем бьефе происходит размыв грунта.
Глубину этого размыва, определяющую размеры необходимого укрепления (см.
рис. X111-7), Б. Ф. Перевозников предложил рассчитывать как размывы при
сливе воды с уступа.
Расчет отверстий лотков селедуков производят как расчет быстротоков
согласно указаниям [117]. При этом скорости течения на всех участках
селедука должны быть достаточны для свободного перемещения камней
наибольшей крупности, какая может встретиться на данном селевом
водотоке.
В § 60 рассматривался случай, когда малые искусственные сооружения
(мосты) расположены в пойме реки и работают не только на пропуск стока с
собственного бассейна, но на вход и выход пойменной воды. Так же будут
работать сооружения, расположенные на отсекаемых трассой заливах озера
или водохранилища при переменном уровне воды в них.
При повышении уровня воды в реке отсеченная часть поймы будет
наполняться через отверстие малого моста, а при понижении —
опорожняться. При этом в зависимости от площади отсеченной акватории F,
величины отверстия L и интенсивности подъема спада уровня воды h в реке
возникает перепад уровней Az, определяющий скорость течения в отверстии
моста. Самые невыгодные условия работы отверстия будут при максимальном
значении Azmax независимо от направления течения.