RU2600694C1

RU2600694C1 - Mudslide damper for water-and-stone streams

Info

Publication number: RU2600694C1
Application number: RU2015115247/13A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Ларионов; Владимир Михайлович Гендугов; Сергей Федорович Краснов; Людмила Вячеславовна Кобыльченко
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-10-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and aims at increasing relative reliability and stability of operation of mudslide protective elements in zone of maximum effect of mudflow flow on a structure. Mudslide damper includes, arranged on protected section of channel, elements, which are made in form of inclined in direction of mudflow piles with props, buried in bed, and have in upper part of protected section of bed maximum height of an elevated part, corresponding to height of mudflow waves.

EFFECT: increased rigidity and stability of structure of mudslide protective elements enable its use in water-and-stone mud streams in highlands.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано как для защиты от грязевых, грязекаменных и водно-каменных селевых потоков отдельных объектов, так и для предупреждения образования селевых волн на отдельных участках селевых русел или на всем их протяжении.The invention relates to hydraulic engineering and can be used both to protect mud, mudstone and water-stone mudflows of individual objects, and to prevent the formation of mudflow waves in certain sections of mudflow channels or throughout them.

Отдаленным аналогом изобретения являются отдельно стоящие препятствия обычно в виде конических земляных насыпей, расположенных в два ряда в шахматном порядке на пути движения снежных лавин на участке их выхода на пологий склон, предназначенные для остановки движения снежной массы перед защищаемым объектом (В. Фляйг. Внимание, лавины. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960. С. 170-172).A remote analogue of the invention are freestanding obstacles, usually in the form of conical earth mounds, arranged in two rows in a checkerboard pattern along the path of snow avalanches at the site of their access to the gentle slope, designed to stop the movement of snow mass in front of the protected object (V. Flyag. Attention, Avalanches, Moscow: Publishing House of Foreign Literature, 1960.P. 170-172).

Более близкими аналогами являются противоселевые устройства в виде сквозных свайных сооружений самых разнообразных типов (SU 1193209 A, SU 1650852 A1, SU 1331942 A1, SU 1511323 A1, SU 1724789 A1), предназначенных для разрушения селевой волны с частичным или полным задержанием крупнообломочного материала.Closer analogues are anti-mudflow devices in the form of through pile structures of a wide variety of types (SU 1193209 A, SU 1650852 A1, SU 1331942 A1, SU 1511323 A1, SU 1724789 A1), designed to destroy the mudflow with partial or complete detention of coarse material.

Общим недостатком таких сооружений является то, что их селезащитная эффективность сохраняется лишь до заполнения наносами расчетного объема верхнего бьефа сквозной плотины (С.М. Флейшман. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. С. 264). Для восстановления работоспособности необходимо удалять наносы. Кроме того, такие сооружения часто не выдерживают динамических нагрузок и разрушаются. Например, сборная сквозная плотина конструкции Херхерулидзе, построенная в селеопасном селевом русле p. Дуруджи, была сработана (заполнена наносами) и частично разрушена селевым потоком в 1975 году (С.М. Флейшман. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. С. 259-262). Селезадерживающая плотина сквозного типа на реке Герхожан-Су (Кабардино-Балкария) была полностью разрушена селевым потоком 20 августа 1999 года (Э.В. Запорожченко. Сели бассейна р. Герхожан-Су: история проявления, условия формирования, энергетические характеристики. (Сб. научн. тр. Севкавгипроводхоза. Вып. 15. Пятигорск, 2002. С. 80-148).A common drawback of such structures is that their mudflow protection is preserved only until the sediment is filled with the estimated volume of the upper pool of the through dam (S. M. Fleishman. Seli. L .: Gidrometeoizdat, 1978. P. 264). To restore performance, it is necessary to remove sediment. In addition, such structures often do not withstand dynamic loads and are destroyed. For example, a prefabricated through dam of the Kherkherulidze construction, built in a mudflow mudflow p. Duruji, was worked (filled with sediment) and partially destroyed by mudflow in 1975 (S. M. Fleishman. Mudflows. L .: Gidrometeoizdat, 1978. P. 259-262). The end-to-end mudflow-retaining dam on the Gerkhozhan-Su river (Kabardino-Balkaria) was completely destroyed by mudflow on August 20, 1999 (E.V. Zaporozhchenko. The mudflow of the Gerokhodzhan-Su river basin: development history, formation conditions, energy characteristics. (Sat. scientific tr. of Sevkavgiprovodkhoz. Issue 15. Pyatigorsk, 2002. S. 80-148).

Наиболее близким решением к заявляемому устройству является селегаситель (патент RU 2490392), состоящий из стальных свай, расположенных рядами поперек русла в шахматном порядке на всем отрезке селевого русла, подлежащего защите с густотой, достаточной для обеспечения относительной эквивалентной шероховатости не менее 0,1, при этом отметки вершин свай в верхней части защищаемого отрезка русла соответствуют высоте селевых волн, а в средней и нижней частей русла - отметкам максимальных паводочных расходов.The closest solution to the claimed device is a creeper (patent RU 2490392), consisting of steel piles arranged in rows across the channel in a checkerboard pattern over the entire section of the mudflow channel to be protected with a density sufficient to ensure a relative equivalent roughness of at least 0.1, with In this case, the markings of the tops of piles in the upper part of the protected section of the channel correspond to the height of the mudflow waves, and in the middle and lower parts of the channel to the marks of maximum flood discharge.

К недостаткам данного аналога относится невысокая динамическая устойчивость элементов селезащиты (свай), воспринимающих ударные нагрузки от крупнообломочного материала грязекаменных селевых потоков, что не позволяет использовать этот способ защиты в руслах высокоскоростных водно-каменных потоков в высокогорных условиях.The disadvantages of this analogue are the low dynamic stability of mudflow protection elements (piles), which perceive shock loads from coarse material of mudstone mudflows, which does not allow this method of protection to be used in channels of high-speed water-stone flows in high mountain conditions.

Задачей заявляемого решения является разработка селегасителя, устойчивого к ударным нагрузкам.The objective of the proposed solution is the development of a creeper that is resistant to shock loads.

Технический результат заключается в повышении устойчивости элементов конструкции к ударным нагрузкам.The technical result consists in increasing the stability of structural elements to shock loads.

Поставленная задача решается тем, что селегаситель для водно-каменных потоков включает размещенные на защищаемом отрезке русла элементы, при этом элементы в верхней части защищаемого отрезка русла имеют наибольшую высоту надземной части, соответствующую высоте селевых волн, и выполнены в виде наклонно расположенных по направлению селевого потока свай с подпорками, заглубленными в русло.The problem is solved in that the segregator for water-stone flows includes elements located on the protected section of the channel, while the elements in the upper part of the protected section of the channel have the highest elevated part corresponding to the height of the mudflow and are made in the form of inclined mudflows piles with props embedded in the channel.

В предпочтительном варианте изготовления элемента селегасителя угол наклона сваи к горизонту γ не превышает расчетного значения γ_p, определяемого из соотношения, представленного ниже.In a preferred embodiment, the manufacture of the separator element, the angle of inclination of the pile to the horizon γ does not exceed the calculated value of γ _p determined from the ratio below.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено схематическое изображение конструкции элемента селегасителя.The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic illustration of the design of the element of the evacuator.

Элемент селегасителя состоит из наклонно стоящей сваи 1, снабженной подпоркой 2. Свая наклонена по направлению движения селевого потока.The separator element consists of an inclined pile 1, provided with a support 2. The pile is inclined in the direction of the mudflow.

Желательно, чтобы угол наклона сваи к горизонту γ не превышал расчетного значения γ_p, при котором поперечная составляющая Q результирующей нагрузки P, приложенной на 1/3 высоты сваи, не создает опрокидывающего момента:It is desirable that the angle of inclination of the pile to the horizon γ does not exceed the calculated value γ _p at which the transverse component Q of the resulting load P applied to 1/3 of the height of the pile does not create a tipping moment:

γ_p=arctg[(2+2.25·tg²β)^0.5-1.5·tgβ],γ _p = arctan [(2 + 2.25 · tg ² β) ^0.5 -1.5 · tgβ],

где β - угол наклона русла, град.where β is the angle of the channel, deg.

При наличии на защищаемом отрезке участков с разной величиной наклона γ_p выбирают для самого крутого участка (т.е. с минимальной величиной γ_p).If there are sections on the protected section with different slopes, γ _{p is} chosen for the steepest section (i.e., with a minimum value of γ _p ).

Подпорка выполняется, как правило, из того же материала и профиля, что и свая. Верхний конец подпорки крепится к вершине сваи, а нижний заглубляется в русло. Такая конструкция элемента повышает его жесткость и позволяет его демонтировать при заносе для проведения работ по восстановлению работоспособности сооружения. Наклонное положение сваи с подпоркой не только повышает жесткость элемента селегасителя, но и переводит прямые ударные нагрузки в касательные, что уменьшает требования к прочностным характеристикам элементов конструкции.The support is usually made of the same material and profile as the pile. The upper end of the support is attached to the top of the pile, and the lower is sunk into the channel. This design of the element increases its rigidity and allows it to be dismantled when skidding to carry out restoration work. The inclined position of the pile with the support not only increases the rigidity of the element of the separator, but also translates direct shock loads into tangent, which reduces the requirements for the strength characteristics of structural elements.

От наиболее близкого аналога изобретение отличается элементами селезащиты (селегасителя), выполненными из наклонно расположенных по направлению потока свай с подпорками, которые устанавливаются вместо обычных свай в верхней части отрезка защищаемого русла, где волновой селевый поток, имеющий максимальную кинетическую энергию, превращается в стационарный не волновой. При этом схема размещения элементов селегасителя может быть аналогична схеме, подробно представленной в материалах патента RU 2490392, в частности элементы могут быть расположены рядами поперек русла в шахматном порядке на всем отрезке селевого русла, подлежащего защите с густотой, достаточной для обеспечения относительной эквивалентной шероховатости не менее 0,1. При этом отметки вершин элементов в верхней части защищаемого отрезка русла также могут соответствовать высоте селевых волн, а средней и нижней частей русла - отметкам максимальных паводочных расходов.The invention differs from the closest analogue by the elements of mudflow protection (separator) made of piles with supports that are inclined in the direction of the flow and are installed instead of ordinary piles in the upper part of the protected channel section, where the mudflow wave having the maximum kinetic energy is converted into a stationary non-wave . In this case, the arrangement of the elements of the separator can be similar to the scheme described in detail in the materials of the patent RU 2490392, in particular, the elements can be staggered rows across the channel in the entire segment of the mudflow channel to be protected with a density sufficient to ensure a relative equivalent roughness of at least 0.1. At the same time, the marks of the vertices of the elements in the upper part of the protected section of the channel can also correspond to the height of the mudflow waves, and the middle and lower parts of the channel can correspond to the marks of maximum flood costs.

Селезащита осуществляется путем заглубления элементов селегасителя - железобетонных или стальных свай, в дно русла на защищаемом отрезке. Минимальная возможная величина заглубления свай элементов селегасителя (наклонных и подпорок) составляет 1 м.Sludge protection is carried out by deepening the elements of the separator - reinforced concrete or steel piles, into the bottom of the channel on the protected section. The minimum possible deepening of piles of the elements of the separator (inclined and supporting) is 1 m.

Claims

1. Селегаситель для водно-каменных потоков, включающий размещенные на защищаемом отрезке русла элементы, при этом элементы в верхней части защищаемого отрезка русла имеют наибольшую высоту надземной части, соответствующую высоте селевых волн, и выполнены в виде наклонно расположенных по направлению селевого потока свай с подпорками, заглубленными в русло.1. A separator for water-stone flows, including elements located on the protected section of the channel, while the elements in the upper part of the protected section of the channel have the highest elevated part corresponding to the height of the mudflow and are made in the form of piles with supports that are inclined in the direction of the mudflow buried in the channel.

2. Селегаситель по п.1, характеризующийся тем, что угол наклона сваи к горизонту γ не превышает расчетного значения γ_p
γ_p=arctg[(2+2,25·tg²β)^0.5-1,5·tgβ],
где β - угол наклона русла, град. 2. The separator according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the pile to the horizon γ does not exceed the calculated value γ _p
γ _p = arctan [(2 + 2.25 · tg ² β) ^0.5 -1.5 · tgβ],
where β is the angle of the channel, deg.