Файл: Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник.pdf

Рис. 132. График зависимости кон­ систенции от плотности пульпы

§83. Понятие о критической скорости

иоптимальном диаметре пульпопровода

В результате проведенных исследований напорного гидротранс­ порта грунта установлено следующее:

при движении пульпы часть грунта (наиболее крупные частицы) перемещается по дну трубы, а остальная часть движется во взве­ шенном состоянии;

между расходом и скоростью движения пульпы, ее плотностью, крупностью частиц и диаметром трубопровода существует зависи­ мость. Чем больше плотность пульпы, крупнее частицы грунта, тем больше должна быть скорость потока, и наоборот, чем меньше плот­ ность пульпы и мельче частицы грунта, тем меньше должна быть скорость.

Таким образом, для транспортирования грунта поток должен иметь такую скорость, при которой из него не будут выпадать части­

ния пульпы меньше критической, то трубопровод из-за частичного отложения частиц грунта начнет заиливаться.

Критическая скорость потока составляет при транспортировании песка 2,5—3, песчано-гравийных смесей — 3—4, а грунтовых смесей с наличием крупного гравия — 6—8 м/с.

Скорость потока зависит от объема пульпы, поступающей в пуль­ попровод от грунтового насоса, и диаметра пульпопровода. Диаметр пульпопровода D можно будет определить по формуле

242

где Q — подача грунтового насоса, м3/с; vKl, — критическая скорость

стенки труб, а также трения между частицами грунта и воды возни­ кают сопротивления этому движению. На преодоление этих сопро­ тивлений расходуется напор, создаваемый грунтовым насосом. Кро­ ме того, напор грунтового насоса затрачивается на подъем пульпы на высоту, равную разности высот между забоем и местом укладки грунта, т. е. на преодоление геодезической высоты.

Потери напора подразделяют на линейные, зависящие от длины трубопровода, и местные. К местным относятся потери напора в ша­ ровых соединениях, переходах, отводах, задвижках, тройниках и других фасонных частях трубопровода.

Линейные потери напора определяют по формулам, в которых учитываются: скорость потока, гранулометрический состав грунта, консистенция пульпы, диаметр и длина трубопровода, шерохова­ тость стенок труб. Размер линейных потерь составляет 2—10 м вод. ст. на 100 м трубопровода. Например, потери на транс­ портирование песков составляют 2,5—3,5, а песчано-гравийных сме­ сей 3,5—8 м вод. ст. на 100 м пульпопровода. Местные потери напо­ ра в расчетах гидравлического транспорта принимаются около 10% от величины линейных потерь.

Г Л А В А XXII.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УКЛАДКА ГРУНТА

§ 84. Способы укладки грунта

Разработанный земснарядами или гидромониторами грунт по пульпопроводу поступает к месту укладки и в зависимости от вида работ его укладывают или в отвал, или в тело сооружения.

ют и укладывают краном на откос дамбы обвалования. По мере демонтажа пульпопровода с помощью бульдозеров отсыпают сле­ дующий ярус обвалования и процесс намыва повторяют.

Достоинством безэстакадного способа намыва является сокраще­ ние простоев земснарядов, снижение трудоемкости вспомогательных работ путем исключения ручного труда, экономия леса. Намывае­ мое сооружение получается более качественным. Этот способ намы­ ва является наиболее прогрессивным, его следует применять при намыве всех видов сооружений из песчаного грунта.

П р и у к л а д к е с у г л и н и с т ы х и г л и н и с т ы х г р у н т о в через выпуски (рис. 135) рабочий (разводящий) трубопровод 1 ук­ ладывают на П-образные опоры 2 (эстакады) высотой до 3—4, а иногда до 6 м в непосредственной близости от дамбы обвалова­ ния. В трубопроводе через 6—8 м делают отверстия. Намыв ведут обычно из 5—8 отверстий. Намыв слой 0,3—0,4 м, открывают сле­ дующие отверстия, а работающие закрывают. Так укладывают грунт но всему периметру обвалования.

Так как при намыве из выпусков весь поток пульпы рассредото­ чивается на большом фронте карты намыва, то скорости движения пульпы по карте незначительны и самые крупные частицы выпада­ ют непосредственно у дамбы обвалования.

Высота слоя грунта, намываемого за определенный период вре­ мени, называется интенсивностью намыва за данное время. Интен­ сивность намыва зависит от времени отдачи воды грунтом. Переув­ лажненный грунт не обладает необходимой прочностью, и откос на­ мываемого сооружения может оползти, что вызовет остановку на­ мыва сооружения. Эстакады (опоры) устанавливают внутри карты на расстоянии 2 м от подошвы откоса дамб обвалования.

После намыва первого слоя по всему периметру карты намывают второй слой, начиная с первого выпуска. Таким образом укладыва­ ют грунт на высоту эстакады, после чего поднимают пульпопровод на новую эстакаду и параллельно возводят новое обвалование из намытого грунта.

Для уменьшения простоев земснарядов из-за перекладки пульпо­ проводов необходимо иметь две карты намыва. Во время намыва грунта на первую карту на второй ведут подготовительные работы: устройство эстакад, укладку пульпопровода, наращивание дамб об­ валования.

§ 85. Осветление воды и сброс ее с карт намыва

Вода осветляется в прудах-отстойниках, которые располагают обычно в центре карт намыва. Размеры пруда-отстойника должны обеспечивать осаждение в нем мелких частиц грунта. Осветленная вода отводится из карт намыва через водосбросные колодцы.

Поступающая на карту намыва вода по пути движения к пруду частично уходит через поры грунта в основание сооружения и филь­

246

труется через него. Величина этих потерь зависит от вида намывае­ мых грунтов и грунтов основания. Например, при намыве песков на

расход воды, уходящей из пруда-отстойника при укладке песчаных грунтов, приближенно можно определить по формуле

Яп —0,75 (QCM~Ь Яот 9г)>

где qn — расход воды, уходящей из пруда, м3/с; Qcm— расход грун­ тового насоса по пульпе, м3/с; q0тм — расход грунта, уходящего со сбросной водой, м3/с. Этот расход зависит от процента отмыва, при­ нятого в проекте; qr — расход грунта, остающегося на карте намыва, м3/с; 0,75 — коэффициент, учитывающий уменьшение расхода за счет фильтрации и испарения.

Среднюю скорость воды в пруду-отстойнике определяют по фор­ муле

гед vu — средняя скорость воды в пруду-отстойнике, м/с; Fп — пло­ щадь живого сечения пруда-отстойника, м2.

Площадь живого сечения пруда-отстойника (рис. 136) будет равна

где В — ширина пруда по урезу движущейся воды, м; в — ширина пруда по дну, м; /г •— глубина воды в пруду, м.

Рис. 136. Расчетная схема пруда-отстойника при намыве узкопрофиль­ ного сооружения:

В — ширина по урезу воды, в — ширина по дну, h — глубина

Для осаждения мелких фракций грунта в пруду-отстойнике не­ обходимо, чтобы скорость ип не превышала величины, равной бшмакс, где Шмакс — гидравлическая крупность наибольших по раз­ меру частиц грунта, осаждающихся в пруду-отстойнике.

Обычно глубину воды в пруду-отстойнике при укладке песчаных грунтов принимают 0,4—1 м.

Ширина пруда при намыве плотины с ядром определяется грани­ цей ядра, в этом случае глубину пруда-отстойника вычисляют по

247

формуле площади живого сечения пруда. Плотиной с ядром назы­ вается такая земляная плотина, в центральной части которой рас­ положены мелкие (пылеватые и глинистые) частицы. Среднюю ско­ рость движения воды в пруду-отстойнике можно регулировать раз­ мерами и числом водосбросных колодцев.

Расход воды через водосбросной колодец определяют по фор­

где <?сб.в — расход воды через колодец, м3/с; т — коэффициент рас­ хода жидкости, равный 0,37—0,38; I — длина водосливного фронта, м, равная сумме расстояний между стойками колодца (периметр); Н — толщина переливающегося слоя воды над шандорой. Это тол­ щина принимается равной 0,1—0,3 м.

Число колодцев п определяют по формуле

кладки частиц грунта в сооружении.

При намыве плотин с ядром колодцы располагают по оси пло­ тины.

В случаях намыва грунта на участки, имеющие некоторые пони­ жения, водосбросные колодцы устанавливают временно в понижен­ ных местах, а после выравнивания поверхности намыва осветленную воду сбрасывают через постоянную сеть водосброса.

Место и число установки водосбросных колодцев, размеры пруда указываются в проектах производства работ.

§ 86. Укладка грунта в гидроотвалы и земляные сооружения

Укладка грунта в гидроотвалы. Гидроотвалами называются сооружения, предназначенные для складирования грунта гидравли­

ческим способом.

Гидроотвалы желательно располагать на участках, которые не могут быть использованы ни для строительства, ни для сельского хозяйства, например в выработанном пространстве карьеров, в бал­ ках, оврагах, старых руслах рек-старицах, на заболоченных участ­ ках и т. п.

На рис. 137 показана схема укладки суглинистого грунта в гид­ роотвал, расположенный в балке, которая перегорожена плотиной (дамбой) 1. Разводящий пульпопровод 2 смонтирован на опорах параллельно дамбе. Для сброса осветленной воды установлен водо­ сбросной колодец3. При работе на оборотной воде водосбросной ко­ лодец не строят, а монтируют плавучую насосную станцию 4, кото­ рая по мере намыва грунта отводится вверх балки.

248