Dessadecor-nn.ru

Журнал Dessadecor-NN
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициенты заложения откосов плотин

Заложение и крепление откосов

Заложение откосов предварительно намечается на основе обобщенных данных опыта строительства грунтовых плотин.

Заложение откосов зависит от рода грунта, из которого возводится плотина, высоты плотины и свойств грунта основания. Согласно СниП-53-73 заложение откосов назначается по таблицам. В высоких плотинах откосы делают более пологими, а иногда переходят к ломаному очертанию их с постепенным увеличением пологости к подошве откоса.

Откосы плотины подвергаются статическому расчету на устойчивость. Если окажется, что коэффициент запаса на устойчивость менее нормативного, вводятся коррективы в заложение откосов.

Откосы грунтовых плотин должны быть защищены креплением от разрушающего действия волн, льда, атмосферных осадков и прочих климатических факторов.

Заложение откосов зависит от рода грунта, из которого возводится плотина, высоты плотины и свойств грунта основания. Согласно СНиП П-53-73 заложение откосов назначается по таблицам. В высоких плотинах откосы делают более пологими, а иногда переходят к ломанном очертанию их с постепенным увеличение пологости к подошве откоса.

Откосы плотины подвергаются статистическому расчету на устойчивость. Если окажется, что коэффициент запаса на устойчивость менее нормативного, вводятся коррективы в заложение откосов.

Откосы грунтовых плотин должны быть защищены креплением от разрушающего действия волн, льда, атмосферных осадков и прочих климатических факторов.

Для верховного откоса принимают следующие конструкции креплений:

а) Каменная мостовая на подготовке из щебня толщиной 0,1 — 0,2м.

б) Каменная наброска несортированного одноименного камня на однослойной подготовке из щебня и крупнозернистого песка.

в) Крепление бетонными ящиками (без дна) с каменным заполнением.

г) Железобетонные плиты 1,5х1,5; 1,5х3; 2х3; 3х3м. Укладываемые на песчанно — гравийную подготовку толщиной 0,1м.

д) Биологическое крепление — посадка влаголюбивого кустарника, черенков тальника и др.

В данном курсовом проекте крепление из каменной наброски.

Крепление низового откоса плотины высотой до 15м при благоприятных условиях произрастания трав рекомендуется осуществлять сплошной дерновкой или в клетку; в виде покрытия растительным грунтом 0,2-0,3м с посевом трав (люцерны, клевера, тимофеевки, смеси тимофеевки с клевером, пырея) и последующим уходом.

При несвязных грунтах тела плотины можно рекомендовать покрытие слоем щебня или гравия толщиной 0,2м.

При наличии воды в нижнем бьефе крепление в пределах колебания уровни воды выполняется также,как и в напорном откосе, с учётом возможной высоты волны и прочих условий эуксплуатации.

В этом проекте для крепления низового откоса используем залужение.

Проектирование поперечного профиля плотины

По намеченному створу плотины (ГЕНПЛАН) строится профиль балки, и на нем наносятся геологические условия. Проектирование поперечного профиля плотины выполняется в соответствии со СНиП.

.Определяем ширину плотины по гребню, согласно СНиП — 2.05.11 — 83 определяем ширину по гребню, согласно заданной интенсивности движения.

в = 6м ширина земляного полотна

м ширина проезжей части

,5м ширина обочины.

.Определяем заложение откосов плотины согласно СНиП 2.06.05 — 84 по грунту, слагающему тело плотины и по предварительной3 высоте плотины.

НПУ- нормальный подпертый уровень

ТР- тальвег реки

. Определяем высоту плотины согласно принятых по схеме обозначений.

Нпл= ( НПУ — ТР) + d, м.

запас высоты плотины

Нпл= (51.50 — 42.0) + 0,86 = 10,36м.

. Определяем запас высоты плотины.

н — высота наката волн

∆h- высота нагона волн

а- конструктивный запас, для 4кл. капитальности а=0,4

= 0, 45 + 0, 008 + 0,4 = 0,86м.

. Определяем высоту наката ветровой волны на откос.

н = 3,2* С* К* tgα, где

Коэффициент для каменной наброски К =0,77

С = 0, 0208* W2 * L- скорость ветра= 0, 0208*22,33*1,19=0,55н = 3,2 *0,55* 0,77*0,33 =0,45

.Определяем высоту ветрового нагона

Cosα- угол между осью водоема и направления ветра = 0,94

. Определяем отметку гребня плотины

НПУ- нормальный подпертый уровеньзапас высоты плотины

8. Определяем ширину плотины по основанию

Нпл- высота плотины

в- ширина по гребню1— заложение верхового откоса2— заложение низового откоса

.Строим поперечный профиль грунтовой плотины.

Масштаб 1:200 или 1:300, в соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТа.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

2 Конструирование поперечного профиля плотины

2.1 Определение ширины гребня плотины

Один из основных вопросов проектирования плотины из грунтовых материалов — определение устойчивого и экономически выгодного ее профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, ее высоты, характеристик грунта тела плотины и ее основания, а также условий строительства и эксплуатации.

Гребень плотины конструируют из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего, необходимо обеспечить проезд транспорта. По­этому ширину гребня принимают в зависимости от категории дороги, но не менее 4,5 м. Для данной работы принимаем: категория дороги – IV; ширина проезжей части (А) 6,0 м; ширина обочин (Б) 2,0 м; ширина земляного полотна 10 м.

В поперечном направлении дороге придают двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтобетонном покрытии 1,5%, при булыжном или грунтовом покрытии — 3%. Обочинам обычно придают несколько больший уклон. В пределах обочин в соответствии с ГОСТ 23457— 79 устраивают ограждения в виде надолб, низких стенок или парапетов.

Если гребень плотины делают из глинистых грунтов, то во избежание его пучения при морозах предусматривают защитный слой из песчаного или гравийного грунта (щебня). Толщину защитного слоя, включая толщину покрытия дороги, следует назначать не менее глубины сезонного промерзания в данном районе.

Отметку гребня определяют по методике из условия недопущения перелива воды через гребень плотины.

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и др. Коэффициенты заложения откосов предварительно назначают по рекомендациям, а также опыту строительства и эксплуатации плотин-аналогов; затем их устойчивость проверяют специальным расчетом.

При высоте насыпных плотин от 10 до 15 м коэффициент заложения верхового откоса принимают равным 3,0, а низового — 2,5. Если на верховом откосе плотины устроен экран из материала, имеющего более низкие значения угла внутреннего трения и коэффициента сцепления, чем грунт основного тела плотины, заложение верхового откоса следует назначать с учетом не только обрушения откоса в целом, но и сдвига экрана по поверхности откоса, а также сдвига защитного слоя по поверхности экрана..

Читать еще:  Стыки откосов жидким пластиком

На высоких откосах при необходимости примерно через 10 м устраивают бермы, размеры которых определяются условиями производства работ, эксплуатационного проезда, сбора и отвода ливневых вод на низовом откосе. На верховом откосе берму можно располагать в конце крепления для создания необходимого упора. Ширину берм земляных плотин назначают в пределах 1 . 3 м, а для плотин из каменных материалов — не менее 3 м. При необходимости проезда по берме ее ширину определяют по нормам проектирования дорог. Во всех случаях устройство берм не должно приводить к общему уположению откоса по сравнению с расчетным.

2.2 Определение отметки гребня плотины

Высоту плотины назначают с превышением d над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующем отсутствие перелива воды через гребень и равным:

, (1)

где — высота ветрового нагона воды;

—высота наката волн на откос плотины;

—конструктивный запас, принимаемый как большее из значений 0,5 м и 0,1;

—высота волны 1%-ной вероятности превышения.

Расчеты по формуле (1) следует проводить для двух расчетных случаев:

1) уровень воды на отметке НПУ или выше него (основное сочетание нагрузок и воздействий);

2) уровень воды на отметке ФПУ при пропуске максимального поверочного расхода воды (особое сочетание нагрузок и воздействий).

Расчетную скорость ветра в первом случае принимают 1%-ной вероятности превышения, наблюдаемую в течение года, а во втором — 50%-ной вероятности превышения, наблюдаемую во время форсировки уровня. При определении элементов ветровых волн и ветрового нагона согласно СНиП 2.06.04 — 82 следует принимать вероятность превышения шторма для сооруже­ний I, П класса 2% и III, IV — 4%.

В качестве расчетной отметки гребня плотины принимают большую из отметок:

(2)

(3)

где ,— отметки нормального и форсированного подпорных уровней.

Высоту ветрового нагона определяют по зависимости:

(4)

где Кв — коэффициент, зависящий от скорости ветра;

W — расчетная скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды, м/с;

D— длина разгона ветровой волны, м;

g — ускорение свободного падения, м/с 2 ;

Н — условная расчетная глубина воды в водохранилище;

—угол между продольной осью водоема и направлением господствующих ветров, град.

Расчет по формуле (4) проводят по известным значениям W, D, H и , первоначально полагая значение, стоящее в знаменателе, равным нулю ввиду его малости по сравнению с величиной Н.

Н = НПУ —Д = 119,5-110,5 = 9,0 м

αв = 0 0 , cos 0 0 = 1

Определяем высоту наката ветровой волны для вероятности превышения расчетного шторма 4%:

, (5)

где h1%— высота волны 1% обеспеченности;

Ки КНП– коэффициенты, зависящие от типа и относительной шероховатости крепления откоса;

Кс– коэффициент, зависящий от скорости ветра и коэффициента заложения откосаm1;

КНГ– коэффициент, зависящий от пологости волны;

КНj– коэффициент, учитывающий вероятность превышения по накату,j(%);

Кβ– коэффициент, зависящий от угла подхода фронта волны к плотине.

Определим элементы волны:

Вычислим безразмерные комплексы и ,

где t — продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных 6 ч=21600 с;

Длина разгона ветровой волны D = 5,0 км =5000 м

По графику для каждого из найденных комплексов определяем значения относительных параметров gτ /W и g /;

:

:

Из найденных двух пар значений параметров выбираем минимальные и из них устанавливают среднюю высоту волны и средний период волны τ

τ = 3,26

= 0,76

Вычисляем среднюю длину волны

(6)

Типы и конструкции плотин 4307

Для задержания вод местного стока чаще строят земляные (из местных грунтов практически всех видов) плотины. Они пригодны для любых геологических и климатических условий, просты по конструкции, надежны и долговечны. Все работы по возведению таких плотин можно полностью механизировать.

Земляные плотины, как правило, выполняют глухими, то есть вода через их гребень не переливается. Они могут быть насыпными и намывными. Насыпные плотины возводят послойно отсыпкой сухих грунтов с последующим уплотнением. Для намывных плотин грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают средствами механизации.

Для снижения фильтрации через земляные плотины применяют различные противофильтрационные устройства (экран, ядро, диафрагма).

По конструкции поперечного профиля земляные плотины могут быть однородными и неоднородными (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Конструкции земляных плотин:

а – из однородного грунта с замком; б, в – с глиняным ядром и замком; г – с глиняным экраном; д– из однородного грунта со шпунтом; е– из однородного грунта с дренажной песчано-гравелистой отсыпкой; 1 – гребень плотины; 2 — супесь; 3 суглинок; 4 – глина; 5 – песчаный грунт; 6 глиняный зуб; 7 – песчано-гравелистая отсыпка; 8 замок; 9 водоупорный слой; 10 — песок; 11 — шпунтовой ряд; 12 ядро

Размеры поперечного профиля плотины (рис. 10.7) зависят от ее типа, высоты, характера грунтов основания, условий строительства и эксплуатации.

Гребень – самая высокая часть плотины. Ширину его определяют с учетом типа плотины, проезда транспорта и эксплуатационных требований. Если проезд по гребню не предусматривается, его ширина должна быть не менее 3 м; если по гребню будет проходить автомобильная дорога шириной 10-12 м.

1, 4 верховой и низовой откосы; 2 – крепление откоса; 3 – гребень плотины; 5 – тело плотины; 6 – дренажная призма; 7–основание плотины; bширина плотины по гребню; В – ширина плотины понизу; Н – высота плотины; m1, m2 коэффициенты заложения верхового и низового откосов

Высоту плотины выбирают с таким расчетом, чтобы через гребень не переливалась вода. Поэтому превышение гребня плотины над ФПУ определяют с учетом высоты наката волны на откос и ветрового нагона. Это превышение обычно составляет I-1,5 м.

В процессе эксплуатации возможна осадка плотины в результате уплотнения грунтов в ее теле и основании. Поэтому строительную высоту плотины принимают больше проектной на значение предполагаемой усадки (обычно на 5-10 %).

Откосы плотины должны обеспечивать устойчивость сооружения и его основания при всех возможных условиях строительства и эксплуатации плотины. Заложение верхового откоса назначают для суглинков 1:2,5-1:3, супесей 1:3-1:3,5, песков 1:3,5-1,4; низового – соответственно 1:1,5-1:2, 1:2-1:2,5 и 1:2,5-1,3.

Читать еще:  Как обшить откосы входной двери пластиком

В целях предохранения верхового откоса от разрушения применяют различные виды его крепления – каменную наброску, бетонные монолитные и железобетонные плиты, асфальтобетонные покрытия, биологическое крепление (высаживают древесные и кустарниковые породы). Наиболее дешевое и надежное крепление – биологическое.

Древесные насаждения (обычно ива кустарниковая и древовидная) высаживают на откосе весной, после пропуска весеннего паводка, по урезу воды (НПУ). Хорошо развитые кустарники обеспечивают полное гашение волн у поверхности откоса, и даже в ветреную погоду вода у откосов плотины находится в спокойном состоянии. Поэтому смыва и разрушения грунта на откосе с биологическим креплением не бывает. Корневая система, пронизывая грунт на глубину около 30 см, придает плотине большую прочность и долговечность.

В некоторых случаях целесообразно устройство пологих волноустойчивых верховых откосов. В специальном креплении они не нуждаются.

Низовые откосы для предохранения от разрушения засевают многолетними травами или обкладывают дерном.

Принимают и отводят фильтрационные воды в плотинах дре-нажи из проницаемых материалов (песок, каменная наброска) или труб, защищенных от заиления фильтрующими материалами.

Для снижения фильтрации под основанием плотины устраивают замок (как правило, из глины) шириной понизу 1-1,5 м с откосами 1:0,5 или 1:1. Его врезают в водоупорный слой на глубину 3 м. Если водоупорный слой залегает глубже 3 м, тообычно сверху (на глубину 2-3 м) создают замок, а ниже, до водоупорного слоя (в глубь него на 0,5 м) забивают шпунтовую стенку.

Фильтрацию через тело плотины уменьшают экраном из мятой глины или полиэтиленовой пленки. Экран укладывают вдоль мокрого откоса на глубине 0,7-0,8 м и покрывают слоем крупнозернистого песка 0,7-0,8 м. Гребень его должен быть на 0,3-0,8 м выше отметки ФПУ и на 1-1,2 м ниже отметки гребня плотины. Толщину экрана сверху принимают 0,8 м, снизу – до 2 м.

Проектирование и строительство земляных плотин

Книга содержит краткое обобщение трудов известных гидротехников России и собственных изданий автора. Изложен перечень документов по расчету и строительству земляных плотин, в том числе возведения сухим способом и намывом. По ней удобно произвести квалифицированное проектирование и строительство земляных плотин, не прибегая к помощи специализированных организаций. Книгу можно использовать для обучения техников и инженеров в неспециализированных институтах.

Оглавление

  • 1. Назначение и конструкции земляных плотин
  • 2. Классификация гидротехнических сооружений по капитальности
  • 3. Типы земляных плотин
  • 4. Условия работы земляной плотины
  • 5. Дренаж плотин и расчет фильтрации земляных плотин и основания
  • 6. Устойчивость откосов плотины

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Проектирование и строительство земляных плотин предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

5. Дренаж плотин и расчет фильтрации земляных плотин и основания

В целях уменьшения водонасыщенной зоны в плотинах и повышения устойчивости откосов, получения более обжатых и экономичных профилей плотин, применяется дренаж плотин. Дренаж достигается введением в тело плотин зон или полостей, заполненных крупнозернистым материалом (гравием, щебнем, камнем) с ничтожным сопротивлением фильтрации, а на больших плотинах труб с фильтрующим не тканым материалом, перехватывающим фильтрационный поток. Дренаж приводит к снижению депрессионной кривой.

Существуют основные вида дренажа: 1) дренажная призма (рис. 5.1. а), 2) дренажный тюфяк (рис. 5.1. б), 3) трубчатый дренаж (рис. 5.1. в). В зависимости от наличия или отсутствия дренажа земляные плотины делятся на дренированные и не дренированные.

Рис. 5.1. Схемы дренажа плотин [2].

Эксплуатационные качества земляной плотины зависят от положения и очертания поверхности фильтрационного потока в теле плотины (кривой депрессии), расхода фильтрации через тело плотины и под основание плотины. От этого в большой степени зависит устойчивость плотины.

Для надежной работы земляной плотины необходимо, чтобы кривая депрессии была заглублена в тело плотины не менее, чем глубина промерзания грунта в районе строительства, а её выклинивание (высачивание) на низовом откосе было под уровень воды нижнего бьефа либо в границах дренажного устройства. Фильтрационный расход не должны превышать допустимого значения водохозяйственного расчета потерь воды, а фильтрация не влияла на деформацию грунта плотины и основания и вымыв частиц грунта (суффозию).

5.1. Основные положения теории фильтрации

Фильтрация воды в порах грунта происходит под влиянием силы тяжести благодаря наличию разности напоров воды в отдельных точек потока. Движение фильтрационных вод подчиняется закону Дарси: q = kωJ, (1) где: q — расход воды; k — коэффициент фильтрации грунта;

ω — полная геометрическая площадь сечения потока;

J — гидравлический уклон (градиент) фильтрационного потока, равный H/l, где:

Н — потеря напора на длине пути фильтрации l;

Из формулы (1) следует, что расход грунтового потока линейно зависит от градиента, что имеет место при ламинарном движении воды.

Закон Дарси выражается также зависимостью:

V = kJ (2).

Выражение для скорости V можно записать также в виде: V = q / ω (3),

где V — фиктивная скорость фильтрации, отнесенная к полному сечению потока ω.

Действительная скорость течения воды в порах грунта равна: V I = V/m (4),

где m — активная пористость грунта.

Примерные осредненные значения коэффициентов фильтрации различных грунтов приведены в таблице №2 [3].

При рабочем проектировании профиля плотины и расчетов фильтрации коэффициент фильтрации определяют на основании исследования карьерных грунтов. Из приведенной таблицы 2, видно, что эти коэффициенты могут отличаться на порядок и более от натурных.

5.2. Расчет фильтрации земляных плотин и основания

Существуют десятки способов теоретических методик расчета фильтрации через тело плотины и основания плотины, в том числе включаюших построение фильтрационной сетки — линий тока и эквипотенциалей — линий равного давления. Фильтрационная сетка может быть построена вручную методом постепенного приближения. Но точнее, для разных контуров сооружений, строится на приборе ЭГДА — метода электрогидродинамической аналогии — аналогии движения фильтрационных вод с движением электрического тока, разработанного академиком Н. Н. Павловским. Большинство методик сводится к решению сложных дифференциальных математических уравнений с тремя неизвестными. С методом построения линий тока и эквипотенциалей вручную и на устройстве ЭГДА можно ознакомиться в специальной литературе по гидротехнике.

Читать еще:  Способы расчета устойчивости откосов

Для ознакомления с фильтрационной сеткой приводим рис. 5.2. с построенными линиями тока и эквипотенциалями для плотины на водоупорном основании

Рис. 5.2.1. Фильтрационная сетка в однородной плотине на водоупорном основании: 1 — депрессионная кривая; 2 — вертикальные линии равного давления или эквипотенциали; 3 — линии тока или течения фильтрационных вод.

При ручном способе построения сетки величина напора делится на n частей и линии эквипотенциалей на пересечениях с соответствующими горизонтальными линиями деления напора Н дают точки кривой депрессии, разделяющую линию течения воды фильтрации и сухой части плотины.

В сокращенном курсе, каким является настоящая работа, целесообразно использовать для расчета земляных плотин на фильтрацию более простые уравнения, не требующие для решения сложных методов [7].

Рассмотрим вначале упрощенный расчет однородной плотины на непроницаемом основании — наиболее тяжелый случай для устойчивости низового откоса плотины, изображенный на рис. 5.2.2.

Рис. 5.2.2.Расчетная схема фильтрации однородной не дренированной плотины на непроницаемом основании [7].

Острый клин верхового откоса плотины принимает очень малое участие в фильтрации. Поэтому эта часть верхового откоса из рассмотрения выбрасывается и заменяется условной трапецией 0NAB. В компенсацию этого допущения положение раздельной линии 0N определяется значением ε, принимаемым от 0.3 до 0.4 (чем круче откос верхового клина, тем меньше ε). Линия депрессии и расход фильтрации в условиях трапеции будут близкими к действительности.

Тогда 0N = H — εH; А отрезок от 0 координат до сопряжения откоса m1 с основанием в точке С, будет равен: L1 = (H — εH) m1;

Согласно Л.7. Высота выклинивания линии депрессии на низовом откосе будет:

h1 = L/m2 + h — [L 2 /m2 2 — (H — h) 2 ] 0.5 . При отсутствии воды в нижнем бьефе h = 0.

Фильтрационный расход на 1 м длины плотины:

Ординаты депрессионной кривой находятся из уравнения y = [H 2 — (2q/k) x] 0.5

Приведем пример №1 расчета параметров фильтрации для заданных размеров плотины и напора: Напор Н = 20 м; Ширина по гребню плотины В = 10 м; Высота плотины Н1=22 м;

Заложение откосов m1= m2 = 4; Коэффициент смещения координат ε = 0.4; Коэффициент фильтрации k = 0.036 м /час (как средний в песчаной однородной плотине Цимлянской ГЭС); Глубина воды в нижнем бьефе h = 0;

Тогда: L1 = (H — εH) m1 = (20 — 0.4 x 20) х 4 = 48 м; :

L = H1m1 + В + H1m2 — L1 = 22 х 4 +10 +22 х 4 — 48 = 138 м;

Высота выклинивания линии депрессии на низовом откосе h1 будет при h = 0;

h1 = L/m2 — [L 2 /m2 2 — H 2 ] 0.5 = 138/4 — (132 2 /4 2 — 20 2 ) 0.5 = 34.5 — 28.1 = 6.4 м

Фильтрационный расход на 1 м длины плотины q1 = k (H 2 — h1 2 ) / [2 (L — m2h1)]

q1 = 0.036 (20 2 — 6.4 2 ) /2 (138 — 4 x 6.4) = 12.9/224.8 = 0.057 м 3 /час,

или на 1 км длины плотины Q = 57 м 3 /час

Ординаты депрессионной кривой находим из уравнения y = [H 2 — (2q/k) x] 0.5

У = [20 2 — (2 х 0.057/0.036) x] 0.5 = [400 — 3.16Х] 0.5 ; При Х = 0 У = Н = 20 м.;

При У = h1= 6.4 м; Х = L — m2 h1 = 138 — 4 х 6.4 = 112.4 м; Задаваясь значением Х от нуля до 112 м можно построить кривую депрессии.

Обратимся к расчету расхода фильтрации плотины на проницаемом основании.

Рис. 5.2.3. Схема фильтрации однородной недренированной плотины на проницаемом основании [7].

Общий расход фильтрации равен сумме двух расходов: расхода q1 через однородную плотину на непроницаемом основании и расхода q2 через проницаемое основание. Первый расход определяется по формуле, положение кривой депрессии — по уравнению (205). Второй расход — представляет расход воды, протекающий по прямоугольной трубе высотой Т и шириной 1 м кривыми струйками, средняя длина которых βL’, а средний градиент потока HL’. Поэтому расход через основание:

Суммарный расход фильтрации:

q = k (H 2 — h1 2 ) / [2 (L — m2h1)] + k2HTL’ (219),

Где h1 — высота выклинивания линии депрессии на низовом откосе по уравнению (203),

k2 — коэффициент фильтрации грунта основания; β — коэффициент удлинения пути фильтрации через основание:

Выполним примерный расчет фильтрации под основание плотины (пример №2) при глубине залегания водоупора Т = 20 м и условиях принятых в примере №1.

Отношение L’/T = 186/20 = 9.3. По интерполяции из таблицы можно принять коэффициент

β = 1.17; При этих условиях расход фильтрации через основание плотины будет:

q2 = k2HT/βL’ = 0.036 х 20 х 20/1.17 x 186 = 14.4/217.6 = 0.066 м 3 /час на 1 м длины плотины. Суммарная фильтрация в основании и тело плотины составит:

Q = 0.066 +0.057 = 0.123 м 3 /час.

В литературе [2] рассмотрены и другие, более сложные случаи определения фильтрации: высоты выклинивания линии депрессии на низовом откосе и расхода фильтрации для однородной дренированной плотины, экранированной плотины с дренажем, экранированной плотины с зубом и дренажем. Эти случаи рекомендуем изучать непосредственно по первоисточнику.

Рис. 5.2.4. Дренажная призма из камня с наслонным дренажем [2].

Из приведенного расчета фильтрации через однородную плотину на непроницаемом основании, изображенной на рис. 5.2., видно, что линия депрессии на низовом откосе выклинивается на значительной высоте h1, что может вызвать суффозию грунта, особенно при промерзании. В целях исключения суффозии и понижения выхода выклинивания фильтрационных вод используют дренажную призму и наслонный дренаж (рис. 5.2.4.).

В литературе [2] помещена таблица определения суффозии по коэффициенту неоднородности грунта плотины и градиентов фильтрации H/l.

По исследованиям В. С. Истоминой, скорости и градиенты фильтрации, при которых начинается механическая суффозия, существенно зависят от неоднородности грунта, характеризуемой, как известно, коэффициентом

На фиг. 4—12 приводится график минимальных (безопасных) градиентов направленной снизу вверх фильтрации, при которых суффозия исключается. Как видно из графика, чем больше неоднородность грунта η, тем при меньших градиентах начинается суффозия. Ввиду недостаточной еще проверки графика 4—12 на практике, рекомендуется уменьшать полученные по графику значения I в 1,5—2 раза в зависимости от класса сооружения.

Фиг. 4—12. Минимальные (безопасные) градиенты (при которых отсутствует суффозия в несвязных грунтах) в зависимости от неоднородности грунта (по предложению В. С. Истоминой)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector