Расчет струйного размыва грунта в спутном воздушном потоке

Вначале рассмотрим вопрос определения предельной длины размываемой прорези L_u для плоских конструкций.

Значение Re_wa определяется по формуле:

                 (4.16)

где μ_w - динамическая вязкость воды, Пас; μ_a - динамическая вязкость воздуха, Пас; ρ_аs- плотность сжатого воздуха в прорези, кг/м3.

Удельная кинетическая энергия в начальном сечении Е_o определяется следующим выражением:

                (4.17)

Здесь нужно понимать, что речь идет о скоростном напоре, выраженном и метрах столба жидкости, содержащей соответствующие количества воды и воздуха, причем воздух находится под соответствующим гидростатическим давлением.

Значение средней по сечению плотности водовоздушного потока ρ_wa определяется по формуле:

                   (4.18)

где Q_w - расход воды в струе, м3/с; Q_as - расход сжатого воздуха, м3/с.

Расход сжатого воздуха Q_as и его плотность ρ_as определяются для заданной глубины погружения монитора h:

               (4.19)

Гидростатическое давление P_hs на глубине h зависит от плотности аэрированной гидросмеси ρ_wsa, которая изменяется по глубине скважины велел ствие сжимаемости воздуха, то есть:

            (4.23)

При сооружении конструкций цилиндрической формы (грунтобетонных колонн) монитор совершает сложное движение: вращение вокруг вертикальной оси и вертикальный подъем. При этом конец размывающей струи имеет поперечное перемещение в тангенциальном направлении со скоростью

                   (4.40)

n - частота вращения монитора, мин  -1; R_u- предельный радиус размыва, м; и, кроме того, вертикальный подъем со скоростью v_y.

Несмотря на то, что однокомпонентный размыв грунта при его закреплении - более простой процесс по сравнению с размывом грунта в спутном воздушном потоке, определить закономерности такого размыва достаточно сложно.