1.2 Конструирование тела плотины

 

Грунтовая плотина представляет собой насыпь трапецеидального сечения. Общий вид плотины показан на рис. 1.

Один из основных вопросов проектирования грунтовой плотины – определение устойчивого и экономически выгодного её профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, её высоты, характеристик грунта тела плотины и её основания, а также условий строительства и эксплуатации.

При конструировании гребня плотины руководствуются условиями производства работ и эксплуатации плотины. Т.к. необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники, то назначаем его ширину в соответствии с нормами на проектирование дорог. По СНиП 2.06.05–84 ширина гребня плотины должна быть не менее 4,5 м. Принимаем её равной 7,0 м по таблице (в зависимости от категории дороги) /1/.

Так как в нашем случае гребень плотины состоит из глинистого грунта, то во избежание его пучения при морозах необходимо предусматривать защитный слой из песчаного грунта или щебня.

Отметку гребня плотины мы определили в разделе 1.1.

При выборе коэффициентов заложения откосов руководствуются тем, что они должны быть устойчивыми при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и прочих нагрузок.

Верховой откос устраивают более пологим, чем низовой, так как он больше насыщен водой.

Заложение откосов назначают в зависимости от рода грунта, высоты плотины и свойств основания. В соответствии с таблицей 1.6. для однородных плотин из глинистого грунта при высоте менее 15 м коэффициент заложения верхового откоса m1 = 3, коэффициент заложения низового откоса m2 = 2,5.

 

Табл. 1.6. Среднее заложение откосов земляных плотин

Высота
5 5…10 10…15 15…50 50
Верховой откос m1 2.0…2.5 2.25…2.75 2.5…3.0 3.0…4.0 4.0…5.0
Низовой откос m2 1.75…2.0 1.75…2.25 2.0…2.5 2.5…4.0 4.0…4.5

Следует отметить, что в данном курсовом проекте используются средние по высоте заложения откосов. Реальные откосы, особенно у плотин значительной высоты, обычно имеют ломаное очертание с постепенным увеличением пологости к подошве, что позволяет запроектировать более экономичный профиль сооружения.

Для предохранения низового откоса от размыва сосредоточенным потоком дождевых и талых вод через 10 – 15 м по высоте устраивают горизонтальные площадки – бермы шириной 2 – 3 м, а при необходимости проезда по ним – шириной до 6 м. У внутреннего края бермы устраивают кювет для перехвата дождевых и талых вод и отводу их в общую систему дренажа плотины.

Однако в данном курсовом проекте мы не будем предусматривать устройство берм.

Противофильтрационные устройства проектируют из грунтовых и негрунтовых материалов. Конструктивно их выполняют в виде экрана, понура, ядра, диафрагмы, зубьев, шпунтовых стенок и др.

При проектировании противофильтрационных устройств необходимо обеспечить их сопряжение друг с другом, с основанием по подошве и в береговых примыканиях, то есть создать противофильтрационную завесу, конструкцию которой принимают на основе технико-экономического сравнения различных вариантов /1/.

1.3 Фильтрационный расчет тела плотины

В соответствии со СНиП 2.06.05–84 фильтрационные расчёты следует выполнять для определения фильтрационной прочности тела плотины; расчёта устойчивости низового откоса плотины; обоснования необходимости противофильтрационных устройств.

В ходе выполнения расчётов определяют положение депрессионной кривой, фильтрационный расход воды через тело плотины и её основание, место выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф.

Способы и схемы фильтрационных расчётов с большой надёжностью разработаны для плотин, расположенных на водонепроницаемом основании. Под водонепроницаемым понимают такое основание, коэффициент фильтрации которого по сравнению с коэффициентом фильтрации плотины настолько мал, что может быть приравнен к нулю.

Рассчитаем фильтрацию через тело плотины методом эквивалентного профиля для основных типов плотин. В этом методе реальный поперечный профиль плотины заменяют эквивалентным в фильтрационном отношении профилем. В соответствии со СНиП предполагают два допуска:

1) фильтрация в теле плотины не зависит от вида грунта, а только от геометрических размеров;

2) трапецеидальный профиль плотины условно превращают в призму.

Строим кривую депрессии по уравнению:

 (7)

где: у – ордината кривой депрессии;

Н – глубина воды в верхнем бьефе;

q – расход фильтрационного потока через тело плотины:

 (8)

где: Кф - коэффициент фильтрации тела плотины. Кф = 0,3 м/сут.

Lp – ширина эквивалентного профиля плотины по основанию:

 (9)

Величину ΔL определяем по формуле:

 (10)

где β – коэффициент, учитывающий крутизну верхового откоса, определяемый по формуле Г.К. Михайлова:

 (11)

где: m1- коэффициент заложения верхового откоса. m1 = 3

;

Величину L определяем по следующей зависимости:

, (12)

где: m2- коэффициент заложения низового откоса. m2= 2,5

bгр – ширина гребня плотины. bгр = 7 м

d – превышение над расчётным уровнем воды. d = 2,96 м

;

.

Рассчитаем высоту выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе:

, (13)

Рассчитаем расход фильтрационного потока через тело плотины:

В формуле (7) х – абсцисса кривой депрессии. Задаём величину х в пределах от 5 м до 55 м.

Для каждого значения хпопределяем величину уппо формуле (7). Расчёт ведём в табличной форме (табл. 1.7).


Табл. 1.7. Координаты кривой депрессии

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

9,52 9,02 8,49 7,92 7,31 6,64 5,90 5,05 4,03 2,64

По полученным координатам на поперечном профиле плотины строим кривую депрессии (рис. 2).

1.3.1 Фильтрация в теле плотины с ядром на водонепроницаемом основании

Для расчёта такой плотины можно применять виртуальный метод, в котором ядро с заданными размерами и коэффициентом фильтрации Кя заменяют приведённым ядром призматической формы с коэффициентом фильтрации КТ. Плотина тем самым приводится к эквивалентной по фильтрационным свойствам однородной плотине.

Порядок расчёта:

1). Находим среднюю толщину ядра:

δср. = (δ1 + δ2) / 2, (14)

где δ1и δ2 – толщина ядра поверху и понизу.

δср. = (6 + 3) / 2 = 4,5 м

2). Определяем приведённую толщину эквивалентного ядра:

Lпр.я. = δср. * Кт / Кя, (15)

Lпр.я. = 4,5 * 0,3 / 0,1 = 13,5 м.

3). Вычисляем приведённую ширину гребня плотины:

bпр.гр = bгр + Lпр.я – δср. (16)

bпр.гр = 7 + 13,5 – 4,5 = 16 м.

4). Величину L определяем по следующей зависимости:

L = m1 * d + bпр.гр + m2 * (H + d), (17)

где m1и m2- коэффициенты заложения верхового и низового откосов:

m1 = 3, m2= 2,5;

bпр.гр- ширина гребня плотины: bгр = 7 м;

d – превышение над расчётным уровнем воды: d = 2,96 м.

L = 3 * 2,96 + 16 + 2,5 * (13 + 2,96) = 57,28 м.

Lp – ширина эквивалентного профиля плотины по основанию:

 (18)

м

Рассчитаем высоту выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе:

м (19)

Кривую депрессии строим только на участках плотины до и после ядра, задавая значения x от x = ∆L до x = ∆L + xв и от x = ∆L + xв + Lпр.я. до x = Lр.

Строим кривую депрессии по уравнению, полученному с учётом эмпирических параметровﮈh и q:

 (20)

где: Н – напор воды в верхнем бьефе, м;

kт- коэффициент фильтрации тела плотины, м/сут;

h- потери напора фильтрационного потока, м;

q – удельный расход фильтрационного потока, м3/сут.

Табл. 1.8. Значения произведения параметра ξ и удельного расхода q

1.0 0.5

0.3

0.08

q

1.0 1.0

0.9

0.4

При kф = 0.3 м/сут., q = 0.9

Для определения пути фильтрации используется фактическая длина подошвы плотины с учетом рельефа местности и уклона русла реки. Расположение осей координат: ось Y принимаем перпендикулярно линии поверхности воды при отметке НПУ таким образом, чтобы ось Y проходила через точку пересечения поверхности воды при отметке НПУ с верховым откосом плотины; ось Х принимаем по основанию плотины перпендикулярно оси Y. Разбиваем ось Х на интервалы 10 м и для каждого значения Хn определяем Yn по формуле. Расчет производим в табличной форме, кривая депрессии представлена на (рис. 3).

  Табл. 1.9. Координаты кривой депрессии
Xn 5 10 20 30 40 45 50
Yn 6,12 4,52 2,25 0,51 -0,95 -1,16 -2,24

По полученным координатам на поперечном профиле плотины строим кривую депрессии (рис. 3).


Информация о работе «Проектирование комплексного гидроузла»
Раздел: Геология
Количество знаков с пробелами: 54210
Количество таблиц: 13
Количество изображений: 1

Похожие работы

Скачать
193255
15
1

... , чрезвычайные ситуации на которых могут привести к большим человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. 2.  Для расчета последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС, проведена оценка состояния сооружений и рассмотрено местоположение данного объекта. Показано, что некоторые сооружения Павловского гидроузла находятся в изношенном состоянии, ...

Скачать
36888
4
2

... была минимальна. Ось плотины располагается перпендикулярно направлению горизонталей местности и направлению движения воды в реке. 3. ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА   3.1 Тип и конструкция плотины   3.1.1 Тип плотины По назначению плотины бывают 3 видов: ¾  водоподъемные; ¾  водохранилищные; ¾  комбинированные. По способу перекрытия плотины делятся на 2 основные группы: ¾  ...

Скачать
57687
26
7

... 164,54 — Таким образом, для дальнейшего проектирования с учетом округления принимаем ▼Гр=165м   6.2 Построение диспетчерского графика водохранилища многолетнего регулирования   После того как запроектирована водохозяйственная система, определены ее основные технико-экономические показатели, основной задачей становится определение режима её функционирования в течение пускового периода ...

Скачать
81806
1
11

... содержания территорий населенных мест; 7)        Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения; 8)        Санитарными правилами по охране атмосферного воздуха населенных мест (Минздрав СССР, 1989 г.). 3. Проектирование водоохранной зоны р. Уфы – источника водоснабжения г. Уфы   Проектирование водоохранных зон осуществляется на основе Методических указаний по ...

0 комментариев


Наверх