Гидроузел с плотиной из грунтовых материалов (стр. 7 из 12)

где:

- действующий градиент напора в теле плотины;

- критический средний градиент напора (принимается по таблице 8 СНиП 2.06.05-84*);

- коэффициент надежности по ответственности сооружений, определяемый по СНиП 2.06.01.86 в зависимости от класса сооружений; для IV класса сооружений

Наибольший действующий градиент напора в теле плотины в ее русловом сечении определяется по зависимости:

где: Н- напор на плотине;

L- расстояние между урезом воды в верхнем бьефе и началом дренажа (при отсутствии воды в нижнем бьефе);

- глубина в верхнем бьефе.

Величина критического осредненного градиента,

определяется в зависимости от типа грунта по таблице 6 (для однородных плотин принимается по колонке 4):

Таблица 6

Величина критического осредненного градиента,

Принимаем

= 1,1.

Фильтрационная прочность тела плотины обеспечена.

2.2.9.2 Оценка фильтрационной прочности основания плотины

Фильтрационная прочность основания плотины оценивается в соответствии со СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений по условию:

где:

- средний градиент напора в основании плотины;

- осредненный критический градиент напора (табл.3 СНиП 2.02.02-85).

Средний градиент напора в основании плотины в ее русловом сечении определяется по зависимости:

где:

- ширина плотины по основанию, измеряемая от подошвы верхового откоса до начала дренажа;

- глубина в нижнем бьефе;

- заглубление расчетного водоупора (при отсутствии данных о положении реального водоупора в проекте принять

Величина допустимого осредненного градиента,

определяется в зависимости от типа грунта по таблице 7:

Таблица 7

Величина критического осредненного градиента,

Принимаем

= 0,6

Фильтрационная прочность основания плотины обеспечена.

2.2.10 Расчёт устойчивости низового откоса плотины

Разрушение грунтовых плотин часто происходит из-за разрушения низового откоса, которое согласно наблюдениям происходит по криволинейной поверхности, происходящей в теле плотины или с захватом основания, по приведенным ниже схемам.

Обрушение грунтового массива откоса происходит при неблагоприятном сочетании нагрузок, когда сумма сдвигающих сил при неблагоприятном сочетании нагрузок превышает сумму удерживающих сил. Сдвигающие силы – составляющая собственного веса грунта уменьшает устойчивость откосов.

Удерживающие силы: сила внутреннего трения и сцепления грунта.

Целью расчёта является нахождение из всех возможных поверхностей сдвига наиболее опасной призмы обрушения, путем определения минимального отношения обобщенных сил сопротивления

к сдвигающим силам

, т.е.

Допущения в теории:

Рассмотрим плоский случай (ширина участка 1 м, обрушение идет строго по расчетной дуге). Для решения вопроса устойчивости используется только одно условие:

Для начала строится область нахождения центров поверхностей сдвига, в которой находится центр вращения и из него проводится кругло-цилиндрическая поверхность сдвига. Определение этой области выполняем по методу Фандеева В.В., в котором рекомендуется центры кругло-цилиндрических поверхностей сдвига располагать в криволинейном четырехугольнике, образованном следующими линиями, проведенными из середины откоса через точку G: вертикалью и прямой под углом 85° к откосу, а также двумя дугами радиусов

, где

- коэффициенты внутреннего и внешнего радиусов, определяемые в зависимости от заложения откоса.

Для этого из середины низового откоса проводим вертикальную линию и прямую под углом 85° к откосу. По данным на [3], стр. 138, для

устанавливаем значения коэффициентов

и вычисляем радиусы

Дуги найденных радиусов также проводим из середины низового откоса. Построенный таким образом криволинейный четырехугольник представляет собой область наиболее вероятных центров кривых сдвига.

Поверхность сдвига на поперечном профиле плотины представляет собой дугу окружности радиуса R, проведенную из центра скольжения О таким образом, чтобы она пересекала гребень плотины и захватывала часть основания. При этом граница кривой сдвига на поверхности основания обычно не выходит за пределы 2Н_пл во внешнюю сторону от подошвы откоса. Значение коэффициента устойчивости откоса для некоторой кривой сдвига вычисляют в следующей последовательности:

Область, ограниченную кривой сдвига и внешним очертанием плотины (массив обрушения) разбиваем вертикальными прямыми на отсеки шириной

. Величину

принимаю равной

, центр нулевого отсека размещаю под центром кривой сдвига, а остальные отсеки нумеруют с положительными знаками при расположении их вверх по откосу и с отрицательными – вниз к подошве плотины, считая от нулевого (рисунок 11).

Для каждого отсека вычисляем

, где

- угол наклона подошвы отсека к горизонту. При

значение

где

- порядковый номер отсека с учетом его знака:

Определяем средние высоты составных частей каждого отсека, имеющих различные плотности:

– высота слоя грунта тела плотины при естественной влажности;

– высота слоя грунта тела плотины при насыщении водой;

– высота слоя грунта основания при насыщении водой.

Расчет сводим в таблицу 8.

Таблица 8

№ отсека
9	0.9	0,44	2	2	23		0,42	1,8	0,369
8	0.8	0,6	5	5	23		0,42	4	1,273
7	0.7	0,71	4,5	2,75	6,01	22,1		0,406	4,21	1,743
6	0,6	0,8	4,13	4,55	6,61	21,55		0,394	3,97	2,087
5	0,5	0,87	3,75	6	7,05	20,1		0,366	3,53	2,23
4	0,4	0,92	3,25	6,88	7,03	19,86		0,361	2,81	2,33
3	0,3	0,95	2,75	6,8	0,75	6,9	19,63		0,357	2,07	2,346
2	0,2	0,98	2,5	6	1,25	6,49	19,55		0,355	1,3	2,257
1	0,1	0,99	2,5	5,25	2	6,49	19,58		0,356	0,65	2,296
0	0	1	2,5	4,5	1,88	6	19,58		0,356	0	2,133
-1	0,1	0,99	2,25	3,75	2	5,41	19,7		0,358	0,54	1,926
-2	0,2	0,98	1,95	2,75	1,5	4,29	19,93		0,363	0,86	1,52
-3	0,3	0,95	1,875	1,88	0,88	3,39	20,24		0,369	1,02	1,19
-4	0,4	0,92	1,8	1,25	2,49	21		0,384	1	0,876
-5	0,5	0,87	0,875	0,88	23		0,42	0,44	0,321
28,18				24,9

Определяем приведенные высоты отсеков.