Проект водохранилищного гидроузла

    Монолитные  плиты толщиной 0,15 …0,5 м имеют  размеры от 5*5 до 20*20 м и более.

    Сборные плиты делают толщиной от 0,08…0,1 до 0,15…0,2 м и размером от 1,5*1,5 до 5*5 м в  зависимости от грузоподъемности транспортных средств и механизмов.

    принимаем b=5 м 

    т.е. толщина бетона 5,5 см 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Фильтрационный  расчет грунтовой  плотины

    Под фильтрацией следует понимать движение жидкости (газа) в пористой или трещиноватой среде. Пространство, занятое потоком в таких породах, называют областью фильтрации. В гидротехнических сооружениях причиной фильтрации служит разность уровней в бьефах. 

    В соответствии со СНиП 2.06.05-84 фильтрационные расчеты следует выполнять для  определения фильтрационной прочности  тела плотины, ее основания и берегов; расчета устойчивости откосов плотины  и берегов; обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных  и дренажных  устройств.

    В ходе выполнения расчетов определяют положение депрессионной кривой, фильтрационный расход воды через тело плотины и ее основание, скорости и градиенты напора фильтрационного  потока в теле плотины, основания, а  также в местах выхода фильтрационного  потока в дренаж, в нижний бьеф, в  местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границе противофильтрационных  устройств.

      Способы и схемы фильтрационных  расчетов с большей надежностью  разработаны для плотин, расположенных  на водонепроницаемом основании.  Под водонепроницаемым понимают такое основание, коэффициент фильтрации которого по сравнению  с коэффициентом фильтрации тела плотины настолько мал, что может быть приравнен к нулю.

    Порядок расчета

    Расчет  ведут при двух независимых предположениях.

    Вначале считают, что плотина водопроницаема, а основание водонепроницаемо, и  для этой схемы определяют фильтрационный расход через тело плотины q_Т  и строят кривую депрессии.

    Затем принимают схему, в которой плотину  считают водонепроницаемой, а основание водопроницаемым и определяют фильтрационный расход через основание q₀.

    Общий фильтрационный расход определяется как  сумма расходов через плотину  и основание:

    

3.1. Фильтрационный расчет через тело плотины

    При фильтрационном расчете используем метод эквивалентного профиля.

    Однородная  плотина с трубчатым  дренажем на водонепроницаемом  основании (рис.1.3).

    Трубчатый дренаж применяют, как правило, на тех  участках плотины, где воды в нижнем бьефе нет или она появляется на короткое время. Такой дренаж выполняют  из бетонных или асбестоцементных перфорированных  труб, диаметр которых определяют гидравлическими расчетами, принимая его не менее 200 мм.

    Трубы делаются с обсыпкой обратным фильтром или с незаделанными стыками. Трубы укладываются в тело плотины вдоль низового 
откоса на расстоянии от его подошвы не больше 1/4-1/3 ширины 
плотины по основанию и не меньше глубины промерзания. Вокруг 
дренажной трубы укладывается сначала слой гравия или щебня, 
затем слой песка. Общая толщина слоев 0,4-0,6 м.

    Для отвода воды из трубчатого дренажа  в нижний бьеф по 
длине плотины устраиваются отводящие дрены (коллекторы), вы- 
ходящие в кювет, который проходит параллельно подошве плоти- 
ны.

    Особенность данного случая состоит в том, что воды в нижнем бьефе нет.

    

    Рис.1.3. Расчетная схема плотины с трубчатым дренажем 

    Ширина  эквивалентного профиля плотины  по основанию: 
 

    Положение вертикальной оси (у) определяется расстоянием  от точки сопряжения линии свободной  поверхности в верхнем бьефе  с линией верхового откоса:

            

        

                                            

    Фильтрационное  уравнение имеет вид: 
 

    Кривую  депрессии строят по уравнению Дюпюи: 

    задаваясь не менее 6 раз значениями x в диапазоне от x=∆L+1 до                x= L_р – m₂h₁  по этой формуле строят кривую депрессии.

    Участок примыкания депрессионной кривой к  верховому откосу должен быть ему  перпендикулярен. 

	1	2	3	4	5	6	7	8
x	2,45	3,45	5,78	8,11	10,44	12,77	15,1	17,45
y	6,3	5,6	5,1	4,5	3,9	3,1	2,1	0

3.2. Фильтрационный расчет через основание плотины

    Фильтрационный  расход через основание плотины  определяют по формуле:

    

, м³/сут

    где К₀ – коэффициент фильтрации основания плотины, м/сут.

    Т – глубина водопроницаемого основания, м.

    В_пл – ширина плотины по основанию, м.

    n – поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения :

	20	5	4	3	2	1
n	1,15	1,18	1,23	1,30	1,44	1,87

 

 

    Рис. 3.2. Расчет фильтрации через основания земляных плотин 

    Суффозия  отсутствует, если: 
 

    Суффозионную  устойчивость основания определяем по формуле:

        

    где

- скорость фильтрационного потока при выходе в НБ, м/с.

     - уклон кривой депрессии при  выходе из основания. Определяется  как: 
 

    Условие выполняется, суффозии через основание плотины не будет.

4. Предварительная проверка устойчивости плотины

Принятые  откосы плотины необходимо проверить  на устойчивость против сползания. С  этой целью пользуются графиками  ВНИИ Водгео, инженера Б.М. Лолиза и физико-механическими характеристиками грунтов, приведенными в таблице 4.1.

Таблица 4.1

    Физико-механические характеристики грунтов

Грунты	Угол  внутреннего трения, φ 0		Удельное  сцепление, С, т/м2	Относи-тельная пористость	Удельный  вес, т/м3	Объемный  вес, т/м3
	при естественной влажности	при насыщении
Глина	40 – 45	12 – 18	2,5 – 8,0	0,45– 0,60	2,74	1,75– 1,90
Суглинок	35 – 40	19 – 25	1,5 – 4,0	0,40– 0,50	2,71	1,80– 2,10
Супесь	20 – 23	25 – 30	0,5 – 1,2	0,30– 0,45	2,70	1,95– 2,10
Песок	20 – 27	30 – 35	0,1 – 0,8	0,30– 0,40	2,66	1,90– 2,05
Растительный  ил	–	–	–	–	–	1,40– 1,60

 

    Задавшись коэффициентом запаса на устойчивость , вычисляют выражение:

    где С – удельное сцепление грунта, т/м²;

    γ – удельный вес грунта, т/м³;

    η – принятый коэффициент запаса на устойчивость;

    Н_П – высота плотины, м.

    Пользуясь полученным значением и углом  внутреннего трения (φ), по графику (рис. 4.1.) находим безопасный угол откоса и сравниваем с принятым ранее: .

    Оползание отсутствует если:

    

    В случае, если откос неустойчивый, то необходимо:

    1) увеличить заложение откоса;

    2) устройство упорной призмы;

    3) замена грунта (другой карьер)

    При наличии бермы и откосов различной  крутизны, заложение откоса осредняется. Для проверки откоса по графику Б.М. Лолиза предварительно вычисляют значения: и , где и , по которым находят допустимое заложение откоса и сравнивают с ранее принятым (рис. 4.1).

    

 

    Рис. 4.1. График для расчета устойчивости откосов 

    

    

 

    

    

    35°>28° 

    

    _{Откосы  устойчивы.} 
 
 
 
 
 
 
 

5. Расчет  величины осадки основания  земляной плотины

    Расчет  осадки тела и основания плотины  проводят для определения требуемого строительного подъема плотины, а также для уточнения объема работ по ее возведению. Его выполняют  в характерных поперечных сечениях плотины по нескольким вертикалям, проходящим в элементах плотины  из различных материалов (ядре, экране, призме и др.).

    В процессе возведения плотины насыпь уплотняется до объемной массы скелета  γ=1,6÷1,7 т/м³. Поэтому считается, что дальнейшее уплотнение под действием собственного веса не происходит. Основные деформации возникают из-за уплотнения грунтов основания весом плотины. Расчет величины осадки основания (рис. 5.1) выполняется по формуле: