Оценка общей фильтрационной прочности тела и основания плотины

2.2.9 Оценка общей фильтрационной прочности тела и основания плотины

В курсовом проекте ограничимся только оценкой общей прочности грунтов, считая, что местная будет обеспечена за счёт устройства обратных фильтров в соответствующих местах выхода фильтрационного потока на контакте грунтов с разными свойствами.

2.2.9.1 Оценка общей фильтрационной прочности тела однородной плотины

Фильтрационная прочность тела плотины оценивается в соответствии со СНиП 2.06.05-84*. Плотины из грунтовых материалов по условию:

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  и , где  и  - 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  и .

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  и , 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

Определяем приведенные высоты отсеков.

где - плотность влажного грунта №1

где - плотность частиц грунта,

 - коэффициент, учитывающий влажность грунта.

 и  - плотность грунтов №2 и №3, насыщенных водой,

где

 - плотность воды в ,

 - соответственно пористость грунтов №2 и №3 в долях единицы; ,

Угол внутреннего трения  зависит от вида грунта и его влажности в зоне кривой сдвига. Устанавливается для грунтов, в которых происходит поверхность скольжения в пределах каждого отсека. При нахождении этих грунтов ниже кривой депрессии эти значения снижаются в курсовом проекте на 10-30%. Там, где поверхность скольжения в пределах одного отсека происходит в различных грунтах, угол внутреннего трения следует принимать как средневзвешенный :

Определяем коэффициент устойчивости:

где - сила сцепления, возникающая на подошве массива обрушения

где, ,  - удельное сцепление грунтов №1, №2 и №3;

, ,

, ,  - длины поверхности скольжения в пределах участка, соответственно грунтов №1, №2 и №3;

где - угол в градусах, соответствующий участку поверхности скольжения длиной L.

Углы , ,  измеряем по чертежу:

Сила сцепления

где  - удельные сцепления грунта тела сухого, насыщенного водой, насыщенного водой основания.

Сила трения

Касательная составляющая веса

Фильтрационная сила

 = 1 , ,

=

Вывод: Обрушения откоса по рассматриваемой поверхности сдвига невозможно.

Похожие работы

Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением

Скачать

99056

16

20

... - 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); Wрасч - расчетная влажность грунта (в долях 1,0). Обычно в каменно-земляных плотинах 1 и 2 классов расчетное значение плотности глинистого грунта при укатке γсухрасч принимается не менее γсухмакс по стандартному Проктору. Вместо формулы (6.69) для определения ...

Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС

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, ...

Гидротехнические водохозяйственные сооружения

Скачать

43932

3

0

... гидротехнических сооружений: - обеспечение безопасного забора воды из источника водоснабжения, наблюдение и уход за гидротехническими сооружениями и обеспечение их сохранности (от воздействий льда, воды, деформаций грунта и пр.); - Ремонт, восстановление, реконструкция гидротехнических сооружений; - борьба с потерями воды в прудах и каналах; - разработка и осуществление мероприятий по пропуску

Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейновой переброски

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 ...