Откосы и бермы

3.1.5 Откосы и бермы

Заложение откоса принимается в зависимости от высоты плотины, вида грунта тела плотины и наличия дренажа в теле плотины. Принимаем следующие значения:

Коэффициент заложения верхового откоса – m₁ = 3

Коэффициент заложения низового откоса – m₂ = 2

Для защиты верхового откоса от разрушающего действия атмосферных осадков, ветра, волн, льда и других факторов предусматривают крепление откосов. Крепление верхового откоса бывает основное в зоне максимальных волновых воздействий и облегчённое – ниже и выше этой зоны. Верхнюю границу основного крепления принимают на отметке гребня плотины. Нижняя граница основного крепления принимается на глубине

h = 2∙h_1% ниже ÑУМО. Для защиты верхового откоса принимают следующие виды крепления:

¾  каменная наброска или отсыпка;

¾  бетонные, монолитные, железобетонные, сборные;

¾  асфальтобетонные;

¾  биологические;

Для крепления низового откоса с целью защиты его от атмосферных воздействий применяют биологическую защиту – посев трав толщиной 0,2-0,3 м и отсыпка щебня или гравия толщиной 0,2 м.

Для крепления верхового откоса применяются сборные железобетонные плиты размером 2´2 м, толщиной 10 см. При производстве работ плиты укладываются в карты толщиной 8´8 м путём омоноличивания швов.

Толщина плиты определялась по формуле:

, м, (12)

где h_пл – коэффициент, равный для сборных плит - 1,1;

h – высота ветровой волны, м;

l - длина волны, м;

В – размер плиты, м;

m₁ – заложение верхового откоса;

g₀ – объемный вес воды, равный 1 т/м³;

g_пл – объемный вес бетона, равный 2,5 т/м³;

Таким образом:

 м.

Полученное значение δ_пл сравнивается с принятой толщиной плиты – 0,1 м. Так как 0,07<0,1, принимается толщина плиты, равная 0,1 м. Под плитами расположен слой песчано-гравийной подготовки толщиной 0,2 м. Затем железобетонное крепление плитами предусматривают от гребня плотины до ÑУМО не ниже 2∙h_1%. Ниже этой отметки принимается облегчённое крепление из гравелисто-галечных грунтов. Если отметка конца крепления и отметка дна меньше 3 м, то дальше можно не вести облегчённое крепление.

ÑКК = ÑУМО – 2∙h_1% = 213,0 – 2×0,41 = 212,18 м.

где h_1% – высота волны, равная 0,41 м.

Так как разница между отметкой конца крепления, равной 212,18 м и дном реки, равной 108,00 м, не превышает 3 метров, то облегченное крепление не предусматриваем и ÑКК = ÑДна = 108,00 м.

В нижней части крепления железобетонными плитами устраивается упор в виде бетонного массива размерами 0,8´0,4 м. Для крепления низового откоса используется растительный грунт, снятый с основания плотины. Толщина покрытия – 0,2 м. Также производится посев многолетних трав. На низовом откосе могут располагаться горизонтальные площадки – бермы. Ширина их не менее 3 м. Служат для повышения устойчивости откоса. Так как максимальная высота плотины составляет 13,2 м, то бермы не предусматриваются.

3.1.6 Дренажи и обратные фильтры

Дренаж – это устройство для приема и ее организованного отвода воды, профильтровавшейся через тело и основание плотины и обладающее повышенной водопроводимостью. Также дренаж предназначен для предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию.

Существует русловой и пойменный дренаж. Русловой дренаж устраивается в виде дренажной призмы. В дренажной призме внутренний откос m₃ принимается равным 1,5, верховой откос – m₄ = m₂ = 2.

Глубина заложения руслового дренажа в тело плотины определяется по формуле:

, м, (13)

где H_др – высота дренажной призмы, определась по формуле:

H_др = ÑГДП – ÑДна, м, (14)

где ÑГДП – отметка гребня дренажной призмы, м, определялась по формуле:

ÑГДП = ÑУНБ_5% + 0,5, м, (15)

где ÑУНБ_5% – отметка уровня воды в нижнем бьефе, м.

Для определения ÑУНБ_5% использовался график зависимости расхода от уровня воды в реке Q = ¦(H). При Q_5% = 29,0 м³/с ÑУНБ_5% = 209,55 м.

Тогда по формуле (15):

ÑГДП = 209,55 + 0,5 = 210,05 м.

Высота дренажной призмы по формуле (14):

H_др = ÑГДП – ÑДна = 210,05 – 108,00 = 2,05 м.

Глубина заложения руслового дренажа по формуле (13):

 м.

Пойменный дренаж – горизонтальный трубчатый. Выполнен из асбестоцементных перфорированных труб, диаметром 200 мм. Отводящий трубопровод – 100 мм.

Глубина заложения пойменного дренажа в тело плотины определяется по формуле:

, м, (16)

где В_пл – ширина плотины, м, вычисляется по формуле:

В_пл = В + Н_пл∙(m₁ + m₂), (17)

Таким образом:

В_пл = 10 + 13,2∙ (3+2) = 76 м;

Тогда по формуле (16):

 м.

Главным недостатком дренажа является возможность возникновения фильтрационных деформаций грунта тела плотины и основания. Для борьбы с фильтрационными деформациями применяют обратные фильтры.

Обратный фильтр – это устройство, предотвращающее вымыв мелких частиц грунта. Благодаря обратным фильтрам скорость фильтрационного потока сокращается. Они оберегают дренажные системы от попадания частиц грунта. Обратный фильтр устраивается на контакте дренажа и дренируемого тела и основания плотины.

3.2 Фильтрационные расчеты

3.2.1 Задачи и методы расчета

К задачам фильтрационных расчетов можно отнести:

¾  определение общего фильтрационного расхода через тело плотины и основание;

¾  построение депрессионной поверхности фильтрационного потока;

¾  проверка общей фильтрационной прочности грунта тела плотины.

Методы, которыми решаются данные задачи:

¾  гидравлические;

¾  гидромеханические;

¾  экспериментальные методы.

В курсовом проекте в основу фильтрационных расчетов положен гидравлический метод.