Методы определения необходимости использования геосинтетических матов и расчет на прочность для защиты откосов от эрозии | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №25 (263) июнь 2019 г.

Дата публикации: 21.06.2019

Статья просмотрена: 74 раза

Библиографическое описание:

Шесточенко, А. В. Методы определения необходимости использования геосинтетических матов и расчет на прочность для защиты откосов от эрозии / А. В. Шесточенко, Н. В. Навроцкая. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 25 (263). — С. 172-175. — URL: https://moluch.ru/archive/263/60921/ (дата обращения: 27.01.2022).



В данной статье рассматривается вопросы применения современного рулонного геосинтетического мата — геомат. Существующие регламенты по выбору типа и характеристик геомата, не учитывающие внешнюю нагрузку при различных грунтовых условиях, а также не регламентирующие противоэрозионные характеристики под климатические условия районов нового строительства и реконструкции. На примере наработок фирмы «Сolbond» будет рассмотрен вопрос дальнейшего развития науки касаемо данной темы, а также пример определения прочностных характеристик материала.

Ключевые слова: геосинтетические маты, геомат, защита от эрозии, водная эрозия, прочность геомата.

Геоматы — это трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов, других синтетических или природных элементов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом, которые используются для закрепления грунтовых, частей, корней трав или небольших растений, а так же применяются в геотехнике или других областях строительства [1, с. 15].

Геосинтетические маты представляют собой рулонные материалы для укрепления откосов и защиты берегов водоемов от разрушительных и эрозионных процессов таких как, ветровая и водная эрозия, которая заключается в отрыве частиц грунта от массива при ударе о поверхность откоса дождевых капель с последующим их выносом дождевыми потоками, образующие промоины, в которых с увеличением глубины повышается скорость течения, возникают вихревые потоки, которые все больше размывают грунт (рисунок 1) [2, с. 75]. Технология укладки геомата состоит в том, что геомат укладывают только на выравненную поверхность откоса, крепят анкерами, после чего засыпают равномерным слоем растительного грунта (рисунок 2).

Рис. 1. Эрозия откоса при выпадении дождевых осадков

Рис. 2. Закрепленный на откосе геосинтетический мат

Сложность применения геосинтетических матов заключается в том, что существует большое количество их видов, но нет четкого понимания, как подобрать нужный вид мата под определённые гидрологические, геологические и геометерологические условия.

Фирма по производству геосинтетических материалов «Colbond» разработала для своего типа продукции «Enkomat» две методики по определению необходимости использования геомата: сухой «неподтопляемый» и мокрый «подтопляемый» откос [3]. По методике сухого откоса определяют необходимость использования геомата в зависимости от интенсивности дождя и гранулометрического состава грунта откоса (рисунок 3), а по методике мокрого откоса в зависимости от скорости течения потока и гранулометрического состава грунта (рисунок 4).

Рис. 3. Методика расчета «сухой откос»

Рис. 4. Методика расчета «мокрый откос»

Скорость потока рассчитывается по формуле [3]:

(1)

где — скорость потока, м/с;

— коэффициент шероховатости;

— гидравлический радиус, м;

– гидравлический градиент.

Геосинтетические маты являются эффективным решением по защите грунтовых откосов от водной эрозии. Необходимо разработать методику расчета, включающую в себя не только зависимость от гранулометрический состава, но также от характеристик структуры геомата и от химического состава, где рассматриваемые грунты имеют способность растворяться в воде.

Геоматы противоэрозионные в монтированном состоянии на откосе не подвергаются значительным нагрузкам, но при самом монтаже необходимо рабочему персоналу перемещаться по уложенному материалу. Ввиду этого на геомат воздействуют «монтажные нагрузки», то есть вес рабочего с инструментами, также возможен проезд техники. Для того чтоб геомат выдержал подобные нагрузки, необходимо подобрать нужную марку материала. Необходимо разработать для решения этого вопроса методы расчетов геомата на прочность для защиты откосов от эрозии.

Главные физико-механические характеристики геомата — прочность на разрыв в продольном/поперечном направлении, а также удлинение продольное/поперечное при разрыве. Испытывался геомат противоэрозионный МИАМАТ СМТ 500 производства ООО «МИАКОМ СПб» в лаборатории кафедры «Строительная механика» РУТ (МИИТ). Испытания проводились согласно [4, с. 11], [5, с. 2], [6, с. 12]. Результаты испытаний геомата противоэрозионного МИАМАТ СМТ 500 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сводная таблица результатов испытаний геоматов марки МИАМАТ СМТ 500 производства ООО «МИАКОМ СПб»

п/п

Показатель

Единица измерения

Расчётное значение

Образец №1

Образец №2

Образец №3

1.

Поверхностная плотность

г/м2

539

521

527

2.

Разрывная нагрузка в продольном направлении

кН/м

1,40

1,03

1,48

3.

Разрывная нагрузка в поперечном направлении

кН/м

1,07

0,99

1,06

4.

Удлинение при максимальной нагрузке, продольное направление

%

5,2

4,6

7,0

5.

Удлинение при максимальной нагрузке, поперечное направление

%

5,9

7,1

6,1

6.

Удлинение при разрыве, продольное направление

%

38,7

34,8

39,6

7.

Удлинение при разрыве, поперечное направление

%

31,5

37,1

35,3

Для расчета использовали программное обеспечения [7, с. 135]. Расчетной схеме (рисунок 5) была задана пластина с физико-механическими характеристиками соответствующими геомату МИАМАТ 500 с приложенной к центру нагрузкой 120 кг на 4 кв.см на упругом основании. Используемые характеристики представлены в таблице 2.

Рис. 5. Расчетная схема

Таблица 2

Характеристики пластины иупругого основания расчетной схемы

№ п/п

Наименование

Ед. изм.

Расчетное значение

Характеристики пластины

1

Толщина пластины

см

0,055

2

Плотность

г⁄см^3

0,94

3

Модуль упругости в продольном направлении

кг/см^2

4805

4

Модуль упругости в поперечном направлении

кг/см^2

3681,1

5

Модуль сдвига в продольном направлении

кг/см^2

1668,4

6

Коэффициент Пуассона в продольном направлении

0,44

7

Коэффициент Пуассона в поперечно направлении

0,42

8

Напряжения на разрыв в продольном направлении

кг/см^2

249,7

9

Напряжения на разрыв в поперечном направлении

кг/см^2

217,1

Характеристики упругого основания

1

Модуль деформации

кг/см^2

305

2

Коэффициент Пуассона

0,4

3

Плотность грунта

г⁄см^3

1,8

Выводом расчета может являться то, что применение геомата противоэрозионного МИАМАТ СМТ — 500 на заданном упругом основании, т. е. переувлажненной глине не целесообразно, так как геомат данной марки не выдержит по прочности возможных монтажных нагрузок (вес рабочего с инструментами). Необходимо применять противоэрозионные геоматы более высокой марки.

Литература:

  1. СТО 00205009–002–2006 Маты трехмерные (геоматы) марки МТ. Технические условия. — Уфа.: Стеклонит, 2006. — 18 с.
  2. Московкин В. М. Физические аспекты капельно-дождевой эрозии / Московкин В. М., Гахов В. Ф. // Почвоведенье: сб. науч. ст.– М., 1979. — С. 76–80.
  3. Enkamat Permanent Erosion Prevention Mat. URL: http://www.astroliks.ru/files/Brochure_Enkamat_EM-10-GB-A-05–2003.pdf (дата обращения 15.05.2019)
  4. ГОСТ Р 5326–2008 Издания. Полотна нетканые. Методы определения прочности. — М.: Стандартинформ, 2009. –19 с.
  5. ГОСТ Р 50277. МАТЕРИАЛЫ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫЕ. Методы определения поверхностной плотности. — М.: Госстандарт России, 1992. — 4 с.
  6. ISO 10319–15. GEOSYNTHETICS — Wide-width Tensile Test / Brussels S. — European Committee for Standartization, London press, 2015. — 16 p.
  7. Карпиловский В. С. Книга «SCAD OFFICE. Вычислительный комплекс SCAD» / Карпиловский В. С., Криксунов Э. С., Маляренко А. А., Перельмутер А. В., Перельмутер М. А. — М.: Издательство СКАД СОФТ, 2007. — 609 с.
Основные термины (генерируются автоматически): продольное направление, поперечное направление, геомат, водная эрозия, методика расчета, расчетная схема, максимальная нагрузка, разрывная нагрузка, расчетное значение, упругое основание.


Ключевые слова

водная эрозия, геосинтетические маты, геомат, защита от эрозии, прочность геомата

Похожие статьи

Расчет двух балок, лежащих на упругом неоднородном...

Рассмотрен приближенный метод расчета шарнирно связанных двух балок, лежащих на упругом неоднородном основании при действие произвольной распределенный нагрузки. С помощью прерывателей Герсеванова распределённая нагрузка представлена в самом общем...

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости...

За положительное направление смещений принято направление, совпадающее с направлением

Балакина Е. В. Расчет величины продольного сноса нормальной реакции на колесо из-за упругих

Экспериментальное определение угловой поперечной жёсткости...

Методика определения массы и координат центра тяжести судна...

Алгоритм расчета масс и координат Ц.Т. статей деревянного корпуса будет базироваться на основании

Рис. 2. Схема разработки математических моделей.

При разработке формул для расчета массы и координат Ц.Т. других статей нагрузки судна порожнем использованы...

Обоснование расчётных значений характеристик грунтов для...

Задача прогноза значений прочностных и деформационных характеристик грунтов

Расчет осенней и весенней влажности грунтов земляного полотна для опорных пунктов

Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / под. ред. И. А. Золотаря, Н. А...

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

Применение описанных выше методик расчёта и методов совершенствования конструкций может существенно помочь проектировщикам на

Продольно-поперечный изгиб стержней переменного поперечного... —нагружаем эквивалентный стержень постоянного сечения...

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем...

Эта расчетная схема два раза кинематически неопределима. Основная система метода перемещений получается введением в жесткий узел сопряжения плавающей заделки и установкой элементарной кинематической связи по направлению возможного вертикального...

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Рис. 3. Линеаризованная расчетная схема мачты. Для линеаризованной расчетной схемы

Динамический расчет выполняется при действии собственного веса несущих конструкций мачты, веса

На основании статических загружений: собственного веса несущих конструкций, веса...

Сравнительный анализ методов расчета длины анкеровки арматуры

Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний первой группы

где As и us — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня

Модель продольных перемещений заглубленного трубопровода...

Ключевые слова: воздействие взрывной нагрузки, нагрузки на трубопровод, поперечные

Учитывая, что деформация трубопровода достигает максимального значения в конце

Для определения максимальных значений продольных напряжений вычислим интеграл при х=0...

Похожие статьи

Расчет двух балок, лежащих на упругом неоднородном...

Рассмотрен приближенный метод расчета шарнирно связанных двух балок, лежащих на упругом неоднородном основании при действие произвольной распределенный нагрузки. С помощью прерывателей Герсеванова распределённая нагрузка представлена в самом общем...

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости...

За положительное направление смещений принято направление, совпадающее с направлением

Балакина Е. В. Расчет величины продольного сноса нормальной реакции на колесо из-за упругих

Экспериментальное определение угловой поперечной жёсткости...

Методика определения массы и координат центра тяжести судна...

Алгоритм расчета масс и координат Ц.Т. статей деревянного корпуса будет базироваться на основании

Рис. 2. Схема разработки математических моделей.

При разработке формул для расчета массы и координат Ц.Т. других статей нагрузки судна порожнем использованы...

Обоснование расчётных значений характеристик грунтов для...

Задача прогноза значений прочностных и деформационных характеристик грунтов

Расчет осенней и весенней влажности грунтов земляного полотна для опорных пунктов

Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / под. ред. И. А. Золотаря, Н. А...

Расчёт стержня с распределенными продольными связями

Применение описанных выше методик расчёта и методов совершенствования конструкций может существенно помочь проектировщикам на

Продольно-поперечный изгиб стержней переменного поперечного... —нагружаем эквивалентный стержень постоянного сечения...

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем...

Эта расчетная схема два раза кинематически неопределима. Основная система метода перемещений получается введением в жесткий узел сопряжения плавающей заделки и установкой элементарной кинематической связи по направлению возможного вертикального...

Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на...

Рис. 3. Линеаризованная расчетная схема мачты. Для линеаризованной расчетной схемы

Динамический расчет выполняется при действии собственного веса несущих конструкций мачты, веса

На основании статических загружений: собственного веса несущих конструкций, веса...

Сравнительный анализ методов расчета длины анкеровки арматуры

Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний первой группы

где As и us — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня

Модель продольных перемещений заглубленного трубопровода...

Ключевые слова: воздействие взрывной нагрузки, нагрузки на трубопровод, поперечные

Учитывая, что деформация трубопровода достигает максимального значения в конце

Для определения максимальных значений продольных напряжений вычислим интеграл при х=0...

Задать вопрос