Каменная наброска

Покрытие этого типа выполняется из сортированного и несортированного камня, уложенного на откос в несколько слоев без подбора. Учитывая трудность получения одномерного камня, в каменную наброску применяют, как правило, только несортированный камень. В отдельных случаях, при специальном обосновании, можно употреблять и сортированный камень.

Несортированный камень может быть различных размеров; однако необходимо, чтобы камней расчетного размера и больше было 50% (по весу), камней меньшего размера (в четыре раза меньше расчетного) -25%, остальная часть - любого размера.

Укладывается каменная наброска на однослойную или многослойную подготовку, причем в последнем случае соблюдается расположение слоев по типу обратного фильтра.

Толщина однослойной подготовки должна быть не менее 0,2 м, а при многослойной подготовке толщина каждого слоя 0,10-0,15 м (рис. 58).

Разновидность крепления верхового откоса по типу каменной наброски - наброска в плетневые клетки. В этом случае по поверхности укрепляемого откоса вначале выполняют клетки из ивового плетня. Внутреннюю часть клеток заполняют камнем заподлицо с верхом плетня. Каменная наброска в плетневых клетках пригодна для плотин небольшой высоты и сравнительно маломощного покрытия.


Рис.  58.   Каменная  наброска:
1 - камень;   2,   3 - слои   подготовки;   4 - грунт   тела   плотины.

Рассчитывают каменную наброску по эмпирическим формулам, полученным рядом авторов на основании лабораторных исследований. Различный подход при постановке опытов, а также влияние граничных условий привело к тому, что полученные формулы для одного и того же явления отличаются друг от друга.

Так, прежде всего, формулы разнятся числовыми коэффициентами, отражая те конкретные условия, при которых производились опыты. Общим для построения всех формул является пропорциональность веса камней величине высоты волны в кубической степени.

Расчет каменной наброски по формулам сводится к определению веса отдельных камней, занимающих устойчивое положение в покрытии. Переход от веса камней к их линейным размерам выполняется в предположении, что камень имеет форму куба или шара.

По последним нормативным указаниям рекомендуется брать толщину покрытия, исходя из диаметра приведенного шара, и принимать при укладке несортированных камней не менее ,а для сортированных не менее . Диаметр приведенного шара вычисляют по формуле:

(88)

где      - вес отдельного камня;
- объемный вес камня.

Для определения веса камней есть ряд формул, полученных различными авторами. Ниже приведены те из них, которые имеют распространение в проектной практике и рекомендуются техническими условиями и нормами.

1. Формула П. А. Шанкина:

(89)

Для длинных волн, когда  , вместо коэффициента 7,2 следует принимать 8,5.

2. Формула СН 92-60:

(90)

где   - числовой коэффициент, принимаемый для наброски из камней 0,017, а для массивов 0,025;
- коэффициент запаса, равный для наброски из сортированного камня  1,5 и для наброеки из горной массы 2.

3. Формула М. Н. Гольдштейна:

( 91)


где    - коэффициент запаса, принимаемый   в   зависимости от высоты волны по таблице 20.

4. Формула С. Бодвена:

(92)


5. Формула Ирибаррена и Ногалеса:

(93)

где    - числовой коэффициент, принимаемый для наброски из камней 0,015 и для наброски из бетонных блоков 0,019.

6. Формула Б. А. Пышкина:

(94)

где - коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от класса капитальности сооружений: для I класса-1,5; для II класса-1,4; для III класса-1,3; для IV и V классов-:1,2;
- приведенный размер камня  (в м), определяемый в зависимости от коэффициента откоса m:

 

7. Формула М. И. Лупинского:

(95)


где  - коэффициент запаса; для сортированных камней автор рекомендует принимать   = 1-1,25, соответственно для откосов с коэффициентами m = 5-2.   Для горной массы коэффициент   увеличивается в два раза.
Во всех приведенных формулах приняты обозначения:
- вес отдельного камня наброски, т;
- объемный вес камня, т/м3;
- объемный вес воды, т/м3;
m - коэффициент заложения откоса;
h и - высота и длина расчетной волны, м.
Для упрощения  вычислительных операций значение множителей, зависящих от коэффициента заложения откоса m, приведено в таблице 21.


Вес камней в тоннах, вычисленный по приведенным формулам для различных заложений откосов при одних и тех же исходных данных, получается неодинаковым, что можно видеть из сопоставительной таблицы 22.

Сопоставляя между собой вычисленные значения веса камня по различным формулам, можно видеть, что при крутых откосах расхождения получаются значительными. Так, при m = 1,5 разность между крайними значениями в весе камня получается почти в семь раз. По мере уменьшения крутизны откосов разница в весе камней сглаживается и в пределах значений крутизны откосов, наиболее часто применяемых в земляных водохранилищных плотинах, эти расхождения для большинства формул практически малозаметны. Так при m = 2,5 отклонение от крайних значений линейных размеров камня соответствует точности технических расчетов. Для пологих откосов, начиная с m = 5 и более, расхождение в весе камней вновь увеличивается. Однако следует иметь в виду, что большинство авторов указывают на применимость своих формул, когда .

Выбор той или иной расчетной формулы для определения веса камня при наброске следует решать на основе сопоставления и анализа конкретных условий, принимая во внимание опыт работы таких креплений в производственных условиях (для водохранилищных плотин средней и малой высоты можно рекомендовать формулы СН 92-60 и П. А. Шанкина). Вместе с тем необходимо учитывать, что на устойчивость покрытия оказывает влияние наряду с высотой волны и ее длина. В тех случаях, когда крутизна волн будет заметно отличаться от средних величин, характерных для водохранилищ, следует отдать предпочтение формуле СН 92-60, которая учитывает параметр крутизны волны.

В формуле Б. А. Пышкина вес камня пропорционален четвертой степени высоты волны, а это значит - для высоких волн получится преувеличенное его значение.
Формула М. И. Лупинского в пределах заложений откосов дает значение веса камня, близкое к остальным формулам. Следует, однако, отметить, что формула имеет конструктивный недостаток, так как при некоторых значениях т вес камня получается отрицательным. Кроме того, в формуле М. И. Лупинского не учтен объемный вес камня. Формула Ирибаррена, в которой хотя явно и не отражено влияние крутизны волны, рекомендуется к применению при длинных волнах.