ОЦЕНКА РАЗМЫВА У СВАЙНЫХ ОПОР СООРУЖЕНИЙ, ПРЕСЕКАЮЩИХ ВОДОТОКИ, С УЧЕТОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И НЕОДНОРОДНОСТИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

Цель. Задача состояла в получении моделей для прогноза параметров воронки местного размыва водным потоком русла у опор на свайных фундаментах с учетом надежности и неоднородности грунта основания.

Метод. В работе использованы методы математического планирования эксперимента, теории подобия и размерностей; произведена корректная обработка результатов опытов.

Результат. Установлены определяющие исследуемое явление факторы, подробно анализированы и обобщены существующие подходы и способы проведенных исследований. Для возможности постановки опытов в лабораторных условиях и переноса результатов в натурные условия с помощью методов теории подобия и размерностей получено критериальное уравнение, описывающее явление местного размыва. Размерность многомерной задачи снижена за счет учета явных связей между безразмерными факторами. Деформируемость грунтов основания учтена с помощью кинематического подобия потоков. Из большого количества планов эксперимента обоснованно выбран факторный план эксперимента. Таким способом полностью охвачено факторное пространство при условии обеспечения более точного прогноза параметров воронки размыва. Интервалы и число уровней варьирования факторов определены путем анализа размеров типовых и реальных проектов опор с учетом рекомендаций и требований, предъявляемых к свайным опорам при их проектировании, учтены размеры гидравлического лотка для проведения опытов. В результате обработки результатов опытов получены искомые зависимости для случаев отсутствия и поступления наносов в воронку размыва. Проверка адекватности полученных моделей произведена на основе независимых лабораторных опытов и натурных данных по рекам Бразос и Волга. Неоднородность грунтов ложа русла учитывается с помощью диаметра частиц отмостки. Для повышения надежности прогноза местного размыва рекомендуется в полученных зависимостях учитывать установленные верхние границы доверительных интервалов искомых функций.

Вывод. Предложена методика определения глубины и плановых параметров воронки размыва русла, сложенного несвязными грунтами, у свайных опор сооружений, пересекающих водотоки, с заданной степенью достоверности.

1. Алибеков А.К., Алибеков Г.А. Основы теории планирования эксперимента и практика ее применения. - Махачкала: ФГБОУ ВО «ДГТУ», 2017. – 175 с.

2. Алибеков А.К., Идрисова С.Г. Местный размыва русла у мостовых опор: Сб.науч.тр.междунар.науч.-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития дорожно-транспортного комплекса, (5-6 апреля 2017) - Махачкала: Махачкалинский филиал МАДИ, -2017. – С.91-94.

3. Журавлев М.М. Местный размыв у опор мостов. - М.: Трaнcпoрт, 1984. - 11З с.

4. Магомедова А.В. Эрозионные процессы в руслах рек и каналов. – М.: Изд-во ВЗПИ, 1990. - 203 с.

5. Михалев М.А., Алибеков А.К. Выбор оптимального типа опоры и оценка величины местного размыва//Природообустройство, №5, 2011. –С.46-50

6. Михалев М.А. О моделировании местного размыва русла за водосбросными плотинами //Инженерно-строительный журнал, №2, 2013, - С. 67-74.

7. Михалев М.А. Физическое моделирование гидравлических явлений. - СПб: Изд-во Политехнического ун-та, 2010. - 443 с.

8. Николаев Е.И. Местный размыв у столбчатых опор мостов с учетом угла набегания потока на опоры (косое течение): Дис. канд. техн. наук. - Саратов, 1982. - 225 с.

9. Пуркин, В.И. Проектирование мостовых переходов: учебное пособие / В.И. Пуркин, А.С. Холин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: МАДИ, 2014. – 60 с.

10. СП 32-102-95 Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местных размывов. – М.: Корпорация «Транстрой», 1996. -79 с.

11. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03- 85 / Мин-во регионального развития Российской Федерации. – М., 2011. – 74 с.

12. Таблицы планов эксперимента: Для факторных и полиномиальных моделей/ Под ред. Налимова В.В. – М.: Металлургия, 1982. –752 с.

13. Amini A., Melville B.W, Ali T.M. Local scour at piled bridge piers including an examination of the superposition method //Canadian Journal of Civil Engineering, 41 (5), 2014, pp. 461471

14. Esmaeili T., Dehghani A. A., Zahiri A. R., Suzuki K. 3D Numerical Simulation of Scouring Around Bridge Piers (Case Study: Bridge 524 crosses the Tanana River) //World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Civil and Environmental Engineering Vol:3, No:10, 2009. pp. 422-426.

15. Evaluating Scour at Bridges // Hydraulic Engineering Circular No. 18, Fifth Edition, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration, 2012. – 318 р.

16. Hesham F., Ibrahim H. E., Reducing local scour at bridge piers using an upstream subsidiary triangular pillar. Arab J Geosci (2016) 9: 598. рр.1-8.

17. Moreno M., Birjukova О., Grimaldi С., Gaudio R., Cardoso A. Experimental study on local scouring at pile-supported piers// Acta Geophysica, June 2017, Volume 65, Issue 3, pp. 411–421.

18. Mostafa Y. E., Agamy А.F.//International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), Vol. 3 No. 11, 2011. pp. 8160-8178.

19. Mubeen B., Salman B., Scour Reduction around Bridge Piers: A Review. International Journal of Engineering Inventions, 2013, Volume 2, Issue 7, pp. 07-15.

20. Wang H., Tang H.W., Xiao J.F., Wang Y., Jiang Sh. Clearwater local scouring around three piers in a tandem arrangement//Science China Technological Sciences June 2016, Volume 59, Issue 6, pp. 888–896.