по ГТС (стр. 8 из 12)
Тіло греблі однорідне. При наявності дренажу низового клина греблі у вигляді кам'яного банкету або трубчастого дренажу (рис.Д.8.13 , а, б)
| Jest,m = tga = Z / ( L+ 0,4*hв), | (8.29) |
| де | a | - | кут нахилу прямої депресії MN до горизонту; |
| Z | - | напір на греблю; | |
| L | - | горизонтальна відстань між урізом верхнього б'єфа і найближчою точкою дренажу; | |
| hв | - | глибина води у верхньому б'єфі. |
При наявності наслонного дренажу (рис.П.8.13, в) або у випадку відсутності дренажу
| Jest,m=tga =Z/(Lур+0,4*hв+0,4*hн), | (8.30) |
| де | Lур | - | горизонтальна відстань між урізами верхнього і нижнього б'єфів; |
| hн | - | глибина води в нижньому б'єфі. |
Приhн=0 пряма депресії одержує вид прямої MN'.
Тіло греблі з ядром і екраном. У цьому випадку для ядра або екрана
| Jest,m = Z' / d , | (8.31) |
| де | Z' | - | напір на ядрі або екрані знайдений у результаті фільтраційного розрахунку; |
| d | - | середня товщина ядра або екрана. |
Якщо при розрахунку отриманий дійсний градієнт не задовольняє умові (8.28) необхідно збільшити розрахункову довжину шляху фільтрації. Це може бути досягнуто зміною конструкції поперечного перерізу греблі, тобто зміною типу дренажу, збільшенням коефіцієнтів закладення низового укосу і ширини гребня греблі, застосуванням протифільтраційних споруд у тілі греблі, наприклад, екрана, ядра або діафрагми.
При визначенні дійсних градієнтів напору фільтраційного потоку для грунтів підвалини розрахункова довжина шляху фільтрації для однорідної греблі з дренажним банкетом визначається як ширина тіла греблі по низу (рис.Д.8.13. в)
Дійсний градіент напору фільтраційного потоку в підвалині визначається за формулою
| Jest,m = Z / ( Lо+ 0,88*Tрозр), | (8.32) |
| де | Lо | - | ширина греблі по низу. м; |
| Tрозр | - | заглиблення розрахункового водоупору, що часто дорівнює 0,5Lо,м. |
Якщо умова (8.28) для підвалини не виконується, необхідно передбачати в підвалині греблі протифільтраційні пристрої: зуб або понур. Їхні розміри (глибина зуба або довжина понуру) диктуються необхідною для виконання умови (8.28) довжиною шляху фільтрації.
При наявності понуру або зуба Lозбільшують на довжину понуру або подвоєної глибини зуба.
9. Розрахунок стійкості низового укосу греблі
9.1. Загальні положення
Розрахунок стійкості низового укосу земляної греблі варто робити за методом круглоциліндричних поверхонь. У цьому випадку передбачається, що в грунті тіла і підвалини греблі може утворитися небезпечна круглоциліндрична поверхня ковзання під дією сил ваги грунту укосу, у зв'язку з чим відбудеться сповзання грунту укосу і випучування підвалини. Сповзанню укосу буде опиратися сила тертя і зчеплення по поверхні завалення.
Перевірка стійкості укосу зводиться до визначення коефіцієнта стійкості, що дорівнює відношенню моменту утримуючих сил до моменту сил, що зрушують, і визначається за формулою
 , | (9.1) |
| де | R | - | момент сил несучої спроможності; |
| F | - | момент активних сил відносно осі поверхні зсуву; | |
| gn | - | коефіцієнт відповідальності споруди; | |
| gfc | - | коефіцієнт сполучення навантажень; | |
| gc | - | коефіцієнт умов роботи. |
Чисельне значення коефіцієнтів gn,gfc, gcприведені в табл. 9.1, 9.2, 9.3.
Таблиця 9.1
Значення gn
| Клас споруди | I | II | III | IV |
| gn | 1,25 | 1,20 | 1,15 | 1,10 |
Таблиця 9.2
Значення gfc
| Сполучення навантажень | Основне | Особливе | Будівельного періоду |
| gfc | 1,00 | 0,90 | 0,95 |
Таблиця 9.3
Значення gc
| Методи розрахунку | Що задоволняють умови рівноваги | Спрощені |
| gc | 1,00 | 0,95 |
При розрахунку стійкості укосу перевіряють декілька кривих ковзання, із яких вибирають найбільш небезпечну, що характеризується найменшим з отриманих для кожної кривої ковзання коефіцієнтом стійкості ks. Це значення найменшого коефіцієнта стійкості і порівнюється з допустимим.
Якщо мінімальний з отриманих коефіцієнтів стійкості низового укосу виявиться менше допустимого, то необхідно скорегувати поперечний переріз греблі з тим, щоб забезпечити стійкість низового укосу. Це досягається шляхом уположення низового укосу або зниження кривої депресії в тілі греблі.
Кожна круглоциліндрична крива ковзання характеризується положенням свого центру O і радіусом R. За даними В.В. Аристовского найменші коефіцієнти стійкості утворюються при розташуванні центрів кривих ковзання в межах багатокутника bb'Oe'eb, що будують таким чином.
Для побудови цієї найбільше небезпечної зони розташування центрів із середини низового укосу (точкаа на рис.Д.9.1) або осредненого укосу при наявності берм проводять вертикальac. Потім із тієї ж точки aпід кутом 85° до укосу ( або усередненого укосу) проводять лініюad. З точки A і B, як із центру проводять коло радіусами R1.
| R1 = ( Rн+ Rв ) / 2 , | (9.2) |
| де | Rн | - | нижнє значення радіуса поверхні ковзання, м; | ||
| Rв | - | верхнє значення радіуса поверхні ковзання, м. | |||
| Rн=kн Hгр; | (9.3) | ||||
| Rв = kв Нгр, | (9.4) | ||||
| де | Hгр | - | висота греблі; |
| kн, kв | - | коефіцієнти прийняті по табл. 9.4. |
Таблиця 9.4
Значення kн, kв
| mt | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| kн | 1,1 | 1,4 | 1,9 | 2,5 | 3,3 | 4,3 |
| kв | 2,2 | 2,5 | 3,2 | 4,7 | 5,8 | 6,7 |
Криві, проведені радіусом R1 перетинаються в точці О(рис.Д.9.1). З точки а, як із центру, проводимо дугу be радіусом R2=a/2. Багатокутник bb'Oe”eb є зоною центрів найбільше небезпечних поверхонь ковзання.
В.В. Аристовский установив, що звичайно центри найбільше небезпечних кривих ковзання розташовуються поблизу лініїbО. Цю лінію треба приймати як лінію пробних центрів.
Задаючись на лінії пробних центрів декількома точками О1, О2, О3 і т.д. з котрих декількома радіусами проводимо криві ковзання. Для кожної кривої ковзання визначають коефіцієнт стійкості. Через точку з мінімальним коефіцієнтом запасу проводять нормаль до лінії bО на котрій також намічають ряд центрів і підраховують для відповідних їм поверхонь ковзання значення коефіцієнтів запасу. Мінімальне значення ks приймається за розрахункове.
У курсовому проекті розрахунок стійкості дозволяється робити для однієї кривої ковзання, де при виборі центру найбільше небезпечної поверхні ковзання варто керуватися слідуючим: при розрахунку укосів із незв'язних грунтів центр найбільше небезпечної поверхні ковзання розташовується звичайно поблизу від точкиО, а при розрахунку укосів із грунтів, що володіють зчепленням, він віддалиться від неї. Найбільше небезпечна крива ковзання в укосах із пісчаного грунту на пісчаній підвалині проходить через підошву укосу (точку B), а якщо в підвалині залягає глинистий грунт, може захоплювати частину підвалини на глибину, що неперевищує Hгр, рахуючи від її поверхні.
З прийнятого центру ковзання проводять дугу радіусом R. Область обмежену кривою ковзання і зовнішнього обрису греблі (масив завалення) розбивають на вертикальні відсіки шириною b=0,1R (в загальному випадку можна приймати ширину відсіку довільною; при зменшенні ширини точність визначення діючих сил збільшується). Нульовий відсік розташовують симетрично до вертикалі, яка проходить через центр кривої ковзання. Нумерація відсіків, розташованих від нульового відсіку убік укосу, приймаються зі знаком плюс, а в напрямку від укосу - із знаком мінус. Відносно центру О складається рівняння моментів сил діючих на відсік.
У загальному випадку виділений відсік грунту знаходиться під дією власної ваги, бічного тиску сусідніх мас грунту і тиску фільтраційного потоку.
Власна вага відсіку
 | (9.5) |
| де | g1 | - | питома вага грунту греблі природної вологості вище кривої депресії, т/м3; |
| g2 | - | питома вага грунту греблі насиченого водою нижче кривої депресії, т/м3; | |
| g3 | - | питома вага грунту підвалини, насиченого водою т/м3 ; | |
| hn' | - | середня висота смуги грунту вище кривої депресії, м ; | |
| hn'' | - | середня висота смуги грунту нижче кривої депресії, м ; | |
| hn''' | середня висота смуги грунту в підвалині греблі, м; | ||
| b | - | ширина відсіку, м. |
При наявності шару води над відсіком вище лінії укосу