Автор: Bobomurodov, Furkat Farkhod ugli; Khazratov, Alisher Rahmatillo ugli; Sodikov, Jasur Bakhtiyor ugli
Аннотация: В статье представлены результаты теоретического исследования процессов эрозии связных грунтов, формирующих русла открытых каналов, под воздействием волн, возникающих в результате действия ветра. Актуальность исследования обусловлена необходимостью обеспечения устойчивости и надежности каналов, сложенных связными грунтами, при совместном воздействии водного потока и ветрового волнения. Рассмотрены условия устойчивости связных грунтов и проанализированы силы, действующие на отдельный агрегат грунта в придонной области потока с учетом дополнительных гидродинамических воздействий, возникающих под действием ветровых волн. В предлагаемой расчетной модели связный грунт представлен как система взаимосвязанных агрегатов, устойчивость которых определяется силами сцепления между агрегатами и дном канала, взвешенным весом агрегата, а также гидродинамическими силами, связанными с воздействием ветровых волн. С использованием подхода предельного состояния установлено критическое условие устойчивости агрегата связного грунта при совместном воздействии водного потока и ветровых волн. При анализе учитываются лобовая и подъемная составляющие гидродинамических сил, дополнительные воздействия, обусловленные ветровыми волнами, геометрические характеристики грунтового агрегата, его сопротивление растягивающим и изгибающим воздействиям, а также характеристики шероховатости дна канала. Получены теоретические зависимости для определения размывающей, неразмывающей и донной неразмывающей скоростей водного потока в каналах, сложенных связными грунтами, с учетом воздействия ветровых волн. При определении придонной скорости потока учитывается логарифмический закон распределения скорости вблизи дна канала совместно с принятой величиной абсолютной шероховатости дна. Также учитывается влияние ветровых волн на гидродинамические условия в придонной области и возникающие в результате этого касательные и подъемные силы, действующие на агрегаты связного грунта. Предлагаемый расчетный подход основан на принципах теории надежности и вероятностной оценки предельного состояния грунтового агрегата. Полученные зависимости позволяют оценить устойчивость связных грунтов и определить допустимые гидравлические параметры потока при совместном воздействии водного потока и ветровых волн, при которых не происходит отрыва и прогрессирующего размыва агрегатов грунта от дна канала. Полученные результаты могут быть использованы при гидравлических расчетах и проектировании каналов с неукрепленным руслом, а также при оценке устойчивости русел, сложенных связными грунтами и подверженных воздействию ветрового волнения. Вместе с тем в полученных зависимостях не учитываются влияние боковых откосов канала и детальные пространственные характеристики волн, возникающих под воздействием ветра, хотя данные факторы могут существенно влиять на гидравлические характеристики потока и интенсивность эрозионных процессов. Поэтому дальнейшие исследования должны быть направлены на установление влияния геометрических параметров трапецеидальных каналов, заложения боковых откосов и характеристик ветровых волн на неразмывающую скорость водного потока и устойчивость русел каналов, сложенных связными грунтами.
Ключевые слова: связный грунт, эрозия русла, открытый канал, ветровые волны, воздействие ветровых волн, неразмывающая скорость, размывающая скорость, предельное состояние, гидродинамическая сила, придонная скорость, шероховатость русла, устойчивость грунта, волновые гидродинамические силы.
Страницы в журнале: 247 - 257
