Навигация
Курсовая работа
ГОУ- ВПО Уральский Государственный Технический Университет–УПИ
Екатеринбург 2005 г
ВведениеПервые грунтовые плотины возводились еще до нашей эры в Индии, Египте, Китае и других странах. В России плотины из грунтовых материалов известны с X-XIII в.в. нашей эры. Их строили для создания прудов, приведение в движение мельниц и различных гидроустановок, применяемых при орошении, использовали на водном транспорте, в гидроэнергетике и других отраслях экономики. В середине прошлого столетия плотины из грунта по сравнению с другими их типами получили наибольшее распространение. Широкое распространение этого типа плотин связано с бурным развитием техники, предназначенной для производства земельно-скальных работ. Данный вид сооружений, благодаря своим особенностям, позволяет полностью механизировать весь технологический процесс своего возведения, от разработки грунта в карьере до укладки его в тело плотины. Широкому распространению этого типа плотин вплоть до наших дней способствует и то обстоятельство, что требование к деформациям оснований для них по сравнению с другими типами плотин являются наименьшими. Плотины из грунтовых оснований отличаются простотой конструкции и сравнительно низкой стоимостью.
Классическая плотина из грунтового материала обычно имеет поперечное сечение трапецеидального вида с прямолинейным или ломаным очертанием верхового («бровка») или низового («подошва») откосов, а также горизонтальные участки откосов, называемые «бермами».
При выборе типа плотины проектировщикам приходится учитывать целый ряд технико-экономических факторов. К основным из них можно отнести: качество и количество грунтов, имеющихся в данной местности; расстояние напоров этих грунтов до створа плотины; характер геологического строения основания; климатические условия; предлагаемый способ работ; условия строительства (запланированные сроки строительства, имеющееся оборудование и транспортные средства и т. д.).
Грамотно спроектированная плотина должна удовлетворять ряду требований:
тело плотины и ее основание должны быть устойчивыми при всех условиях их работы;
водосбросные устройства плотины и возвышения ее гребня над самым высоким уровнем воды в верхнем бьефе должны быть рассчитаны так, чтобы ни при каких условиях не происходило перелива воды через гребень плотины;
фильтрация воды через тело плотины и ее основание не должна быть значительной и приводить к большим потерям воды из подъемного бьефа, а также вызывать размывание грунта при выходе фильтрационного потока в нижнем бьефе;
верховой откос плотины должен быть защищен от разрушения его льдом и волнами, а низовой выпадающими осадками;
кроме того, сооружение должно быть экономичным.
I ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ
Основным вопросом при проектировании плотины из грунтовых материалов является определение ее устойчивого и экономически выгодного профиля. Размеры поперечного профиля зависят от типа плотины, ее высоты (отметки гребня плотины) и ширины, назначения заложения и очертаний откосов плотины, характеристик грунта тела и основания, а также условий строительства и эксплуатации.
Построение профиля земляной плотины сводится к определению высоты плотины Н и определению ширины гребня. Расчетная схема плотины приведена в Приложении 1.
1.1 Определение высоты плотины
Отметка гребня плотины назначается на основе расчета необходимого возвышения его над уровнем воды в верхнем бьефе. При этом рассматриваются два случая стояния уровня воды в верхнем бьефе:
1. Нормальный подпорный уровень (НПУ).
2. Форсированный подпорный уровень (ФПУ).
Высоту плотины в обоих случаях назначают с превышением d над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующем отсутствие перелива воды через гребень.
H = hв + d , м (1)
где hв - расчетная глубина воды в верхнем бьефе,
hв = НПУ – ОСН = 124 – 100 = 24 м
d – превышение над расчетным уровнем воды в водохранилище, гарантирующего отсутствие перелива воды через гребень плотины
d = 
h + hн + a , м (2)
где h – высота ветрового нагона воды;
hн – высота наката волн на откос плотины;
а – конструктивный запас, равен 0,5 м;
Высоту ветрового нагона определяем по формуле:
h = Кв * (W2 * A) * cosa / g * (hв + …),
где А - длина разгона волны, по условию А = 4000 м;
Кв - квадратичный коэффициент, зависящий от скорости ветра, при W = 30м/с, Кв = 3*10
[1, 2]
Таблица 1
| W, м/с | 20 | 30 | 40 | 50 |
| Кв*10-6 | 2,1 | 3 | 3,9 | 4,8 |
h = 3*10*(302 * 4000) * cos 40° / 9,8 (24 +0) = 0,035 м
Определяем параметры ветровой волны при НПУ. Для этого вычисляем безразмерные комплексы: 
и 
,
где t – продолжительность действия ветра, принимаемая при отсутствии фактических данных 6 час = 21600 с.
= 
= 7063,2
= 
= 43,6
= 2,28 = 1,27
= 0,032 
= 0,012
Выбираем наименьшее значение. Выражаем 
и 
:
= 
= 
= 1,102 м
= 
= 
= 3,8 с
Вычисляем среднюю длину волны:
= 
= 22,56 м
В качестве расчетного уровня при определении возвышения гребня плотины над расчетным уровнем принимаем нормальный подпорный уровень и учитываем высоту наката 1%-ой обеспеченности.
Высоту волны 1%-ой вероятности превышения определяем по формуле
h1% = *ki ,
где ki = 2,08 по графику [4] что соответствует значению комплекса
= 43,6
h1% = *ki = 1,102* 2,08 = 2,29 м
Используя приведенные выше данные, определяем:
К
= 0,75, Кн = 0,60; ( по табл. 3.5 [3])
К
= 1,5; К
= 0,87; К
= 1; (по табл. 3.6 [3])
при условии, что 
= 
= 9,85; тогда Кнг = 1,4 ([3, 4])
Высота наката:
hн = h1% * К* Кн * К * К * Кнг * К
h = 2,29*0,75*0,60*1,5*0,87*1,4*1 = 1,88 м
Вычисляем требуемое превышение гребня плотины над расчетным уровнем:
d = h + hн + a = 0,035+1,88+0,5 = 2,415 м
Н = 24+2,415 = 26,415 
26,4 м
Аппроксимируя по высоте плотины по данным таблицы 10.1 на стр. 309 [4] принимаем коэффициенты заложения откосов m1 и m2
m1 =3,5 m2 = 3
Похожие работы
... = , (4.5) где n - коэффициент шероховатости (для бетонной поверхности , он может быть принят равным 0,012 [10]). Гидравлический расчет башенного водосброса выполняется в следующем порядке: На поперечном разрезе земляной плотины выбирают местоположение башни и определяют длину трубы. Задаются формой и размерами поперечного сечения трубы, ее продольным уклоном и по формуле ...
... - 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 ...
... верхового клина плотины из супесей с параметрами, приведенными в задании на проектирование, вышеуказанные значения коэффициентов заложения откосов следует увеличивать на 0,25...0,5 /15/. Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов Для дальнейшего проектирования принимаю: Нпл= ФПУ + 1,3 м - дна = 113 + 1,3 – 100 =114,3 м. Заложение верхового откоса - ...
... ; Защита личного состава формирований Ее организуют, чтобы не допустить поражения (травмирования) людей при ликвидации последствий затопления после прорыва плотины водохранилища и обеспечить выполнение поставленных задач. В основном задача решается путем соблюдения мер безопасности в ходе спасательных, восстановительных и других неотложных работ. Основными из них являются: разведка, инженерное ...
0 комментариев