Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением (стр. 3 из 15)

К_sp =0,11 [0,15 - V_w (l+0,4m₁) - 0,6m₁ + 8_,5] =0,11 [0,15х28 (1+0,4х1,8) - 0,6х1,8+8,5] =1,6 (18)

в которую при скорости ветра V_w>20 м/с и V_w<10 м/с следует подставлять, соответственно V_w=20 м/с и V_w =10 м/с, а при заложениях верхового откоса m₁>5 величину К_sp=1,6 для значений V_w >20 м/c и K_sp =1,2 для значений V_w <10 м/с.

Коэффициент пологости волны K_run в формуле (5) зависит от крутизны (заложения m₁) верхового откоса и может быть определен при глубине воды перед сооружением H₁

2 h_d1% по следующим зависимостям:

при m₁

1,5

K_run = l,25 + lg (l + 6

) (19)

при m₁>1,5

(20)

При глубине воды перед сооружением H₁<2 h_d1% и при значениях m₁>l,5 вместо формулы (3-22) действует формула:

(21)

Полученные по формулам (20) и (21) значения K_runследует ограничивать величиной K_run

2,6 - 2,7.

Коэффициент K_β в формуле (3-6), учитывающий угол β подхода фронта волны к плотине (угол β можно принять равным углу α_wмежду продольной осью водохранилища и направлением ветра, β=α_w), определяется по зависимости:

=1 (22)

где β =0 - угол подхода фронта волны, град.

Высота наката на откос волн, произвольной обеспеченности i,% по накату определяется по формуле:

м (23)

где К_{нi -} коэффициент, учитывающий обеспеченность по накату, значения которого определяют по формуле:

(24)

в которой i - заданная обеспеченность по накату,%.

В случае мелководной зоны (H₁

) для определения высоты наката волны пользуются формулой (6.6), а высоту и длину волны корректируют по зависимостям:

(25)

(26)

где

и - средние значения высоты и длины волны;

и - коэффициенты, определяемые по формулам:

= 1,06 { [2-H₁/ ] H₁/ ] }^0,38 (27)

= { [2,15 - H₁/ ] H₁/ }^0,42 (28)

2.3 Прогноз геотехнических характеристик грунтов в материалах плотины: в ядре (суглинок)

При проектировании грунтовых плотин необходимо знать физико-механические (геотехнические) свойства грунтовых материалов, приготавливаемых из местных грунтов карьеров или полезных выемок гидросооружений (последнее обычно предпочтительнее).

В грунтовых плотинах свойства грунтов можно регулировать, изменяя их зерновой состав, влажность, метод укладки (послойная статическая или вибрационная укатка, наброска без укатки, отсыпка в воду), которые определяют плотность укладки грунтов и как следствие, их прочность, деформируемость и водопроницаемость.

В грунтовых плотинах глинистый грунт обычно используют в водоупорных элементах (ядре или экране), в нашем случае в ядре. В плотину глинистый грунт стремятся укладывать при оптимальной влажности W_onт, при которой при выбранном методе уплотнения (тип катка, число его проходок, толщина слоя) достигается максимальная плотность сухого грунтаγ_сух^макс. В общем случае W_onт грунта зависит от типа катка и числа его проходок. В нашем случае W_onт=10,68%. .

Оптимальную влажность глинистого грунта определим методом Проктора (стандартного), т.к у нас легкий каток.

Согласно методу Проктора (табл.6.6) грунт испытывают в лаборатории на уплотнение ударной нагрузкой. Опыты проводят в стальном цилиндре диаметром 100, 150 и 350 мм в зависимости от максимальной крупности частиц грунта (соответственно, 20, 32 и 60 мм), в который укладывают последовательно 3 или 5 слоев грунта и утрамбовывают его падающим грузом массой, соответственно, 2,5, 4,5 и 15 кг. Число ударов и высота падения груза подобраны так, чтобы интенсивность уплотнения 1 м³ грунта по стандартному Проктору была эквивалентна легким каткам, а по модифицированному Проктору - тяжелым каткам.

Допустимое значение плотности сухого глинистого грунта γ_сух при укатке можно приближенно определить по формуле (6.69 Приложения 6.12):

Определение плотности сухого грунта:

γ_сух = γ_ч γ_в (1 - V) / (γ_в + W_расчγ_ч) = 2,7*1 (1-0,04) / (1+11,68*2,7) = 1,9 т/м³

где γ_ч - плотность частиц грунта (т/м³); γ_в - плотность воды; V - объем защемленного в грунте воздуха в долях 1,0 (в глине 0,03, суглинке 0,04, супеси 0,05, лёссе 0,07); W_расч - расчетная влажность грунта (в долях 1,0).

Обычно в каменно-земляных плотинах 1 и 2 классов расчетное значение плотности глинистого грунта при укатке γ_сух^расч принимается не менее γ_сух^макс по стандартному Проктору.

Вместо формулы (6.69) для определения γ_сух^макс суглинистых грунтов каменно-земляных плотин можно использовать корреляционную зависимость (6.70), полученную по натурным данным в виде:

γ_сух^макс = 1,44 + 0,88 ln [γ_ч/ (1+e_Т)] = 1,44+0,88ln [2,7/ (1+0,675)] =1,86 т/м³

W_Т =W_пл. +W_p= 7+18=25%

Тогда e_Т = γ_чW_Т = 2,7*0,25= 0,675

γ_ч/ (1+e_Т) - плотность сухого грунта при влажности W_Т.

Определение оптимальной влажности грунта

W_опт = 11,83 ln (e_опт W_Т) + 37,07,% = 11,83 ln (0,43*0,25) +37,07= 10,68%

e_опт = (2,75 - 1,86) / 1,86=0,45

Определение коэффициента фильтрации для плотины

По формуле Жарницким В.Я. для коэффициентов фильтрации суглинков ряда каменно-земляных плотин в следующем виде:

k_ф =0,574 [e/ (P_{<5 мм}W_Т)] ^3,22 10^-7, см/с

k_ф =0,574 [0,42/ (0,63* 0,25)] ^3,22 10^-7 = 1,35* 10^-6 см/с

Определение расчетных параметров.

На основе этих исследований был обоснован безразмерный эквивалент физических параметров - обобщенный коэффициент физических характеристик обломочно-пылевато-глинистого грунта М_τ в качестве меры связей физических характеристик с механическими. Безразмерный эквивалент грунта М_τ определяется как:

М_τ= p₁ [I_P (1+I_L)] / p₂

где р₁ - процентное содержание заполнителя (частицы <2 мм) в грунте; р₂ - то же, обломков (частицы ≥2 мм); I_P - число пластичности заполнителя; I_{L -} показатель текучести заполнителя.

М_τ= p₁ [I_P (1+I_L)] / p₂ =0,63 [0,07 (1+0,25)] /0,37=0,15

Нормативные значения углов внутреннего трения крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистых грунтов с крупными включениями при консолидированном срезе φ_{п (}град) определяют по степенной зависимости:

φ_п= k₁k_φ 46,0 (0,3) ^M_τ

где k₁ - коэффициент окатанности обломков для угла φ_п грунтов с окатанными обломками k₁; для грунтов с острыми обломками k₁ =1; k_φ - коэффициент, учитывающий прочность обломков; М_τ - физический эквивалент грунта.

k₁=0,88

φ_п= k₁k_φ 46,0 (0,3) ^M_τ=0,88*1*46* (0,3) ^0,15=33,79

Нормативные значения сцепления крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистых грунтов с обломками для схемы консолидированного среза С_n (кПа) определяют по формуле:

С_n = k₂k_γ 79,0 М_τ^0,32/ (1 + I_L) ^3,62