Обоснование выбора створа и типа грунтовой плотины

gτ\W              1,87 0,91  2,6              0,98

gh\W2            0,24  4,22 0,04             4,88

h = (0,2415,62)/9,81 = 5,9                                                h = (0,0410,82)/9,81 = 0,47

τ = (0,9115,6)/9,81 = 1,44                                                 τ = (0,9810,8)/1,07

                                                           м

Кi             2,04                                                                               2,1

h1% = 0,382,04 = 0,77 м                                                    h1% = 0,472,1 = 0,98 м  

 h1% = 3,23/12,03 = 0,26  h1% = 1,81

Принимаем  Кнг = 1,2; Кβ = 0,87.

Для НПУ:   hн=KΔKнпКсКнгКнjКβh1% = 10,91,31,210,870,77 = 1,04 м

Для ФПУ:  hн = 10,91,31,210,870,98 = 1,19 м

dФПУ = 0,0006 + 1,19 + 0,5 = 1,69 м

 dНПУ = 0,001 + 1,04 + 0,5 = 1,54 м

НПУ                                                                                             ФПУ

Zгр = 105+1,69=106,69 м Zгр = 107+1,69=108,69 м

Нпл = 106,69 – 100 = 6,69 м                                       Нпл = 108,69 – 100 = 8,69 м

Принимаем высоту плотины Нпл = 8,69 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 4. Подбор обратного фильтра

Обратные фильтры располагают на контакте дренажа и дренируемого тела плотины, экрана или основания плотины. Их допускается не устраивать при контакте дренажа с телом плотины, если оно сложено гравелистыми песками, гравийными грунтами и др. Отказ от устройства обратных фильтров должен быть обоснован.

Найдём ƞт = 0,024/0,008 = 3

Для первого слоя дренажа принимаем грунт № 7 – песчаный грунт

Ƞ1 слоя = d60/d10 = 0,1/0,027 = 3,7

Найдём коэффициент межслойности: Ƞм = D50/d50 = 0,083/0,02 = 4,15

Данное значение попадает в зону допустимых значений.

Далее вычисляем:    Ƞт/ Ƞ1 слоя = 3/3,7 = 0,81

Для второго слоя дренажа принимаем грунт № 8 – песчаный грунт, для которого Кф2 = 14.

D60/d10 = 2/0,095 = 21. Данное значение более 10, поэтому производим сдвиг интегральных кривых против часовой стрелки до оптимальных параметров.

 D60/d10 = 0,2/0,065 = 3,07 – ƞ2 слоя

Ƞм = 3,07/3,7 = 0,82

Ƞ1 слоя/ ƞ2 слоя = 3,7/3,07 = 1,2 – данное значение входит в зону допустимых значений.

На основе проведённых расчётов делаем вывод о том, что карьерный грунт с заданными характеристиками можно использовать для обратного фильтра наслонного дренажа, который используем в данной работе.

 Так как высота выхода фильтрационного потока на низовой откос мала, то устраиваем наслонный дренаж для снижения фильтрационного давления грунтовых вод, защиты сооружения и его основания от размыва фильтрационным потоком и организованного отвода профильтровавшейся воды. Важно помнить, что наслонный дренаж не понижает кривую депрессии, а только предохраняет низовой откос в месте выхода фильтрационного потока от возможных фильтрационных деформаций и представляет собой обратный фильтр, уложенный по низовому откосу.

Ещё один плюс в устройстве наслонного дренажа - для его устройства требуется гораздо меньшее количество камня.

 

 

 

 

 

Раздел 5. Фильтрационные расчёты

5.1. Расчёт депрессионной  кривой

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

Для наслонного дренажа:

ΔL = βH1 = 2 м

d = 3,69 м

Lp = ΔL+L = 2+38,45=40,45 м

Найдём h1:

 

 

Для уравнений кривой депрессии зададимся значениями х=2 и х=10:

                       

Рассчитываем кривую депрессии после ядра, построив кривую депрессии до ядра:

бср = 1,15

Lприв = 690

bпри.гр. = 698,85

Рассчитаем L = 3 3,69+698,85+2(5+3,69) = 727,3

Xв  принимаем равным  9 м.

 

Принимаем х = 702;705;710;715;720;725

 

 

 

 

 

 

 

На основе полученных данных делаем вывод, что мероприятия по устройству ядра и наслонного дренажа в полной мере себя оправдывают и существенно снижают кривую депрессии.

Найдём градиент и скорость фильтрации при выходе фильтрационного потока:

Vвых = Kт Iвых                                                                           Iвых = Δу/Δх = 0,019/23 = 0,00082

    Vвых = 0,060,00082 = 0,000049 м/сут. Δу = 0,769-0,75 = 0,019

Δх = 725-702 = 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 6. Расчёт устойчивости откосов

Статические расчёты плотины включают проверку устойчивости верхового и низового откосов, а также экрана и его защитного слоя. В данной работе используем метод круглоцилиндрических поверхностей сдвига.

Для начала строим область нахождения центров поверхностей сдвига, которая располагается в криволинейном четырёхугольнике, образованном следующими линиями, проведёнными из середины откоса: вертикалью и прямой под углом 85 к откосу, а также двумя дугами радиусов:

 R1 = К1Нпл = 0,75 8,69 = 6,51 м,

R2 = К2Нпл = 1,758,69 = 15,2 м.

Проводим дугу окружности радиуса R таким образом, чтобы она пересекала гребень плотины и захватывала часть основания.

Область, ограниченную кривой сдвига и внешними очертаниями плотины разбиваем вертикальными прямыми на отсеки шириной b = 0,1R, центр нулевого отсека размещаем под центром кривой сдвига.

Дальнейшие расчёты сводим в таблицу, приведённую ниже:

 

 

 

Установим силу трения, возникающую на подошве всего массива обрушения, суммируя соответствующие силы по отсекам:

F = bγ1Σhпрcosα tgφ = 0,81,8716,707 = 24,99 т

Вычисляем касательную составляющую веса массива обрушения:

T=bγ1Σhпрsin α=0,81,8722,54=33,71 т

Находим силу сцепления, возникающую на подошве массива обрушения:

S=c1l1+c2l2+c3l3=14,18+0,40,55+211,8=28 т

l1=23,14830/360=4,18                   β1=30                               с1=1

l2=23,1484/360=0,55                     β2=4                                 с2=0,4

l3=23,148/360=11,8                  β3=85                               с3=2

Рассчитаем фильтрационную силу, учитывая, как объёмную:

Ф=ΩIγ0=37,320,000821=0,03 т

Ω=0,846,66=37,32 т

Значение коэффициента устойчивости откоса:

Куст = (F+S)/(T+Фr/R) = (24,99+28)/33,71+((0,0316,4)/8) = 1,48

Полученный результат соответствует условию KminКнКс/Км, где

Кн – коэффициент надёжности по ответственности сооружения (1,1)

Кс – коэффициент, зависящий от сочетания нагрузок (1),

Км – коэффициент, равный 0,95 при упрощённых методах расчёта.

1,481,15 – отсюда делаем вывод о невозможности обрушения откоса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

В данной работе мы проектировали водохранилищный гидроузел с плотиной из грунтовых материалов.

Проводили анализ и выбор оптимального варианта размещения плотины и её типа и приняли плотину с ядром из слабопроницаемых грунтов (суглинок тяжёлый).

Также конструировали поперечный профиль плотины и гребень плотины, назначили заложения откосов: 3 – для верхового и 2 – для низового откосов и выбирали их крепления.

В разделе 3 находили отметку гребня плотины (108,69 м).

Устраивали в теле плотины наслонный дренаж, т.к. он является самым оптимальным вариантом и рассчитали и подобрали обратный фильтр.

При построении кривой депрессии пользовались СНиП 2.06.05-84, в результате расчётов сделали вывод о том, что целесообразно использовать ядро из тяжёлого суглинка, т.к. оно существенно снижает кривую депрессии.

После расчётов устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей сдвига сделали вывод об устойчивости откоса, что подтверждает правильность произведённых расчётов.

 

 

Список используемой литературы

1.Бочкарев Я. В. Гидротехнические  сооружения. -  М.: 1988

 

2.Гидротехнические сооружения / Волков И.М., Кононенко П.Ф., Федичкин  И.К. - М., Колос, 1968.

3.Иванов П. Л. Грунты и основания. - М.: 1978

 

4.Курсовое и дипломное  проектирование по гидротехническим  сооружениям. / Под ред. Лапшенкова В.С. М.: Агропромиздат, 1989.- ил.-(учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

5.Розанов Н.П. / Гидротехнические сооружения - М., Агропромиздат, 1985.

6.СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. — М: ЦИТП Госстроя, 1991

7.Справочник по гидравлическим расчетам / под редакцией П.Г. Киселева, М., 1972.

8.Строительные нормы и правила, нормы проектирования платины из грунтовых материалов.- М.: Госстрой СССР.