Реферат: Гидроузел с плотиной из грунтовых материалов

--PAGE_BREAK--2.2 Конструирование поперечного профиля плотины
Один из основных вопросов проектирования плотины из грунтовых материалов — определение устойчивого и экономически выгодного ее профиля.

На размеры поперечного профиля влияют:

1.   тип плотины,

2.   высота плотины,

3.   характеристики грунта тела плотины и ее основания,

4.   условия строительства и эксплуатации плотины.


Форма поперечного профиля грунтовой плотины представляет трапецию, большую сторону которой называют подошвой, а меньшую – гребнем.

Поперечный профиль плотины приведен на рис. 4. Подошва плотины не всегда бывает горизонтальной, очертание её зависит от рельефа местности.
2.2.1 Предварительное назначение коэффициентов заложения откосов

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и др.Откосы могут потерять устойчивость из-за:

1. воздействия статических и динамических нагрузок от воды;

2.   фильтрации воды;

3.   капиллярного давления воды;

4.   наличия ходов землеройных животных.

Коэффициент заложения (котангенс угла наклона откоса к горизонту) откосов плотин из грунтовых материалов зависит в основном от типа грунтов, формирующих верховую и низовую части плотины, типа грунтов основания и высоты плотины. Первоначально коэффициент заложения откосов назначается на основании опыта безаварийной работы различных типов плотин соответствующей высоты с характеристиками грунтов, аналогичных принятому для дальнейшего проектирования варианту плотины (см. пункт 2.1). Далее правильность предварительно принятых значений коэффициентов заложений откосов плотин проверяется расчетами устойчивости откосов.

Ориентировочно коэффициенты заложения откосов могут быть принять по нижеприведенным таблицам 1 и 2.

Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов
<img width=«504» height=«200» src=«ref-1_1619240187-24053.coolpic» alt=«Табл 2» v:shapes=«Рисунок_x0020_9»>
При выполнении тела плотины или 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
<img width=«552» height=«100» src=«ref-1_1619264240-16706.coolpic» alt=«Табл 2» v:shapes=«Рисунок_x0020_10»>
Для дальнейшего проектирования принимаю:
Нпл= ФПУ + <metricconverter productid=«1,3 м» w:st=«on»>1,3 м — дна = 113 + 1,3 – 100 =114,3 м.
Заложение верхового откоса — тh = <metricconverter productid=«3 м» w:st=«on»>3 м

Заложение низового откоса — тt = <metricconverter productid=«3 м» w:st=«on»>3 м.






2.2.2 Конструирование гребня плотины

Гребень плотины конструируется, исходя из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего, необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Обычно на гребне плотины устраивают автомобильную или железную дорогу.

Ширина гребня устанавливается в зависимости от категории прокладываемой по гребню дороги (категория дороги не зависит от класса плотины) в соответствии с таблицей 3. При отсутствии необходимости проезда минимальная ширина гребня должна быть не менее <metricconverter productid=«4,5 м» w:st=«on»>4,5 м.
<img width=«426» height=«127» src=«ref-1_1619280946-5376.coolpic» alt=«Табл 2» v:shapes=«Рисунок_x0020_11»>
В данном курсовом проекте дорога относится к IV категории, т.к. высота плотины <img width=«75» height=«24» src=«ref-1_1619286322-178.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">, и поэтому имеет следующие размеры:

ширина проезжей части (Г): <metricconverter productid=«6 м» w:st=«on»>6 м

ширина обочин (В): <metricconverter productid=«2 м» w:st=«on»>2 м

ширина земляного полотна (bгр): <metricconverter productid=«10 м» w:st=«on»>10 м

толщина асфальта: 0,12 м

По краям проезжего полотна дороги предусматривают обочины или тротуары для пешеходов.

Покрытие проезжей части выполняют в соответствии с классом дороги. Его укладывают на подготовку из песчаных, гравийных или щебенистых грунтов.

Вдоль гребня плотины с обеих сторон в пределах обочин предусматриваем ограждения в виде сигнальных столбиков.

В поперечном направлении дороги придают двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтовом покрытии 4%. Обочинам придают уклон 1.5%.

Пример конструктивного оформления гребня показан на рис.4.

2.2.3 Проектирование креплений откосов плотины

2.2.3.1 Верховой откос

Для защиты верхового откоса земляной плотины от разрушающего воздействия ветровых волн, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов рекомендуется устраивать крепление. Крепление откосов следующих видов:

1каменное (каменная наброска из несортированного камня),

2бетонное и железобетонное (сборные и монолитные плиты с обычной и предварительно-напряженной арматурой),

3асфальтобетонное,

4биологическое (кустарники, травы).

В карьере в <metricconverter productid=«3,0 км» w:st=«on»>3,0 км от места строительства плотины есть крупный камень (16 грунт), то выбираем крепление в виде каменной наброски из 16 грунта (валунный грунт).

Для определения диаметра камня, уложенного в крепление, нахожу массу отдельных камней mиз условия устойчивости к размывающему действию волн по формуле:
<img width=«222» height=«85» src=«ref-1_1619286500-845.coolpic» v:shapes="_x0000_s1026">


где<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_1619287345-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> — расчётная высота волны, принимаем <img width=«49» height=«24» src=«ref-1_1619287433-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">, рассчитанной при НПУ;

<img width=«23» height=«27» src=«ref-1_1619287579-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">  — средняя длина волны (строка 15 таблицы 4);

<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1619287690-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">  — коэффициент, который принимается по таблице в зависимости от типа крепления при наброске, <img width=«81» height=«25» src=«ref-1_1619287808-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">;

<img width=«21» height=«24» src=«ref-1_1619288005-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">  — плотность камня, принимается по колонке 3 исходных данных, <img width=«99» height=«33» src=«ref-1_1619288108-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">;<img width=«24» height=«24» src=«ref-1_1619288364-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"> — плотность воды, <img width=«97» height=«27» src=«ref-1_1619288466-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
<img width=«460» height=«72» src=«ref-1_1619288679-1401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
Зная массу камня, его диаметр, приведенный к диаметру шара, можно определить следующим образом:
<img width=«272» height=«51» src=«ref-1_1619290080-707.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">



P, %

Di,мм

Di\Dcp

10

11

0.019

20

30

0.052

30

75

0.13

40

120

0.21

50

215

0.377

60

280

0.491

70

380

0.67

80

500

0.877

90

600

1.05

100

800

1.4



График, построенный на основании данной таблицы не попадает в пределы, допустимые для крепления верхового откоса каменной наброской, соответственно, В данном курсовом проекте в качестве крепления верхового откоса выбираем сборные железобетонные плиты, омоноличенные в карты.




Толщина плиты tкрепления определяется по формуле:
<img width=«224» height=«51» src=«ref-1_1619290787-657.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">,
где: <img width=«13» height=«17» src=«ref-1_1619291444-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">-коэффициент, принимаемый для сборных плит 1,1; <img width=«20» height=«25» src=«ref-1_1619291532-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">-плотность бетона, равная 2,4 т/м3; В- размер плиты.

Минимальная толщина принимаемая для крепления из сборных плит составляет- <metricconverter productid=«0,1 м» w:st=«on»>0,1 м.

Сборные крепления принимаются при высоте волны <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_1619291631-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"><1.5 м/с и толщиной льда менее 0,8 м и выполняют в основном с омоноличиванием отдельных плит размером от 1х1 до 2х6 в карты размером 8х8 до 20х24м. Карты обычно выполняются прямоугольными в плане с соотношением сторон от 1 до 2 с большей стороной вдоль гребня плотины. Между картами устраиваются деформационные швы, под которыми располагают обратные фильтры или геотекстильных материалов. При определении толщины крепления из сборных плит в качестве размера В подставляют размер карты.

В данной курсовой работе принимаем плиты размером 2х4 м и В=6 м.
<img width=«273» height=«48» src=«ref-1_1619291742-691.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
Так как в проекте выполняем низконапорную плотину, то верхней границей основного крепления будет гребень плотины, т.е. В.кр.=Гр.пл. Нижний конец монолитных плит делаем из каменной заделки глубиной 1,5м.

Вид крепления верхового откоса представлен на рис. 5.

2.2.3.2 Низовой откос

Низовой откос плотин в зоне волновых и ледовых воздействий со стороны нижнего бьефа крепится так же, как верховой. Остальную часть низового откоса защищают от:

-     атмосферных воздействий и неорганизованного стока ливневых вод с гребня;

-     разрушения землеройными животными;

-     негативных воздействий в результате жизнедеятельности человека и животных.

Основным видом крепления низового откоса является биологический вид:

— залужение;

— одерновка сплошная;

— одерновка в клетку;

— гравийно-песчаная отсыпка.

Простые и дешевые способы крепления низового откоса – залужение и одерновка. Залужение вступает в силу после того, как укрепится корневая система трав; на это требуется много времени. Поэтому в данном проекте выбираем крепление низового откоса – одерновка в клетку.

2.2.4 Определение отметки гребня плотины

Расчет отметки гребня плотины выполняется в соответствии со Строительными нормами и правилами СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов» для двух расчетных уровней воды в верхнем бьефе водоема: НПУ и ФПУ.

Превышение отметки гребня плотины <img width=«19» height=«24» src=«ref-1_1619214000-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> над расчетным статическим уровнем воды в водохранилище определяется по формуле:
<img width=«144» height=«24» src=«ref-1_1619292535-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
где<img width=«33» height=«24» src=«ref-1_1619292800-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">— высота ветрового нагона воды, м;

<img width=«39» height=«24» src=«ref-1_1619292931-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> — высота наката ветровых волн обеспеченностью 1%, м; а — конструктивный запас гребня, м.
<img width=«343» height=«153» src=«ref-1_1619293065-10508.coolpic» alt=«Расчётная схема к определению отметки гребня плотины» v:shapes=«Рисунок_x0020_33»>
Для определения отметки гребня требуется:

•         назначить коэффициент заложения верхового откоса в зоне отметок расчетных уровней;

•         установить параметры волн в водохранилище на подходе к плотине;

•         назначить тип крепления верхового откоса, а для крепления из каменной наброски необходимо определить средний размер камня;

•         провести расчет для двух расчетных уровней воды в верхнем бьефе плотины (НПУ и ФПУ).

Параметры ветровых волн, а также величины <img width=«33» height=«24» src=«ref-1_1619292800-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> и <img width=«39» height=«24» src=«ref-1_1619292931-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> определяются в соответствии со СНиП 2.06.04-82 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)».

Для большей наглядности и систематизации расчеты желательно представлять в табличной форме (таблица 4).
Таблица 4

Определение параметров волн и отметки гребня плотины




Из 2-х полученных отметок принимаю максимальное значение для дальнейшего проектирования:
<img width=«104» height=«21» src=«ref-1_1619308822-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">
Тогда высота плотины будет:
<img width=«267» height=«24» src=«ref-1_1619309044-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.2.5 Проектирование и назначение дренажа

Дренаж– это элемент плотины, состоящий из хорошо проницаемых материалов и предназначенный для:

1.   организованного сбора и отвода профильтровавшейся воды;

2.   предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию;

3.   понижения депрессионной поверхности с целью повышения устойчивости низового откоса;

4.   повышения устойчивости верхового откоса при быстрой сработке водохранилища, а также для уменьшения или снятия парового давления, возникающего при сейсмических воздействиях, отвода воды, профильтровавшейся через экран, ядро.

Основные конструкции дренажей:

наслонный;

дренажная призма (банкет);

комбинированный;

плоский горизонтальный;

ленточный;

трубчатый горизонтальный;

трубчатый вертикальный.

Дренажные устройства обычно включают приемную и отводящую части. Приемная часть дренажа выполняется в виде фильтра (обратного фильтра), предназначенного для исключения фильтрационных деформаций грунта тела и основания плотины в месте выхода фильтрационного потока в дренаж. В качестве отводящей части используются крупнообломочные грунты тела дренажа выводные ленты и трубы. Принципиальное отличие береговых участков плотины, расположенных на отметках, превышающих максимальный уровень нижнего бьефа, от русловых и пойменных участков заключается в отсутствии необходимости защиты низового откоса от волновых воздействий со стороны нижнего бьефа, поэтому применяемые на незатопляемых береговых участках дренажи могут выполняться облегченной конструкции.

При выборе типа и предварительном назначении параметров дренажей учитывают следующее /38/: при наличии достаточного количества каменного материала предпочтение для русловых и пойменных дренажей следует отдавать дренажной призме (дренажному банкету), так как этот тип дренажа обладает рядом достоинств, в числе которых: дренажная призма хорошо дренирует тело плотины в основание во всем диапазоне колебаний уровней нижнего бьефа; является одновременно креплением низового откоса в зоне волновых воздействий нижнего бьефа; имеет простую конструкцию; дополнительно повышает устойчивость низового откоса за счет высоких сдвиговых характеристик грунтов, применяемых при ее возведении; она может использоваться в отдельных случаях для перекрытия русла реки в период строительства плотины.

При проектировании дренажа необходимо также учитывать физические характеристики грунтов тела и основания плотины, их суффозионность и условия фильтрации в области дренажа.

Наслонный дренажне понижает кривую депрессии, а только предохраняет низовой откос в месте выхода фильтрационного потока от возможных фильтрационных деформаций.

Дренажная призмашироко применяется в грунтовых плотинах благодаря простоте конструкции; работе при любых переменных уровнях воды в НБ; использованию как перемычки при пропуске строительного расхода. Недостаток – требуется относительно большой объём крупного камня.

Так как наслонный дренаж не понижает кривую депрессии, то выполняем дренаж в виде дренажного банкета из грунта №17 (крупнообломочный, глыбовый).Отметка верха дренажной призмы (<img width=«35» height=«21» src=«ref-1_1619309473-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">) должна превышать максимальный уровень нижнего бьефа на величину а = 0,5… <metricconverter productid=«1,0 м» w:st=«on»>1,0 м (принимаю 1м). Обычно высота дренажной призмы составляет <img width=«56» height=«23» src=«ref-1_1619309602-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> от высоты плотины. Ширина дренажной призмы поверху <img width=«25» height=«25» src=«ref-1_1619309763-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> зависит от условий производства работ и должна быть не менее 3...4 м. Коэффициент заложения внешнего откоса дренажной призмы <img width=«99» height=«25» src=«ref-1_1619309881-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">, а внутреннего <img width=«93» height=«24» src=«ref-1_1619310091-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">. Толщина и количество слоев обратного фильтра со стороны тела плотины и основания зависит от вида защищаемого грунта и характеристик материала призмы.
<img width=«340» height=«152» src=«ref-1_1619310291-9925.coolpic» alt=«дренаж» v:shapes=«Рисунок_x0020_65»>

Определяем отметку верха дренажа:
<img width=«141» height=«24» src=«ref-1_1619320216-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">

Превышение гребня дренажного банкета над УНБmax = <metricconverter productid=«102,7 м» w:st=«on»>102,7 м при <img width=«96» height=«33» src=«ref-1_1619320488-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094"> определяют с запасом наводнения, равного в расчете 1м.




<img width=«168» height=«21» src=«ref-1_1619320744-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">


<img width=«169» height=«41» src=«ref-1_1619321033-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">


<img width=«109» height=«25» src=«ref-1_1619321439-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">=103,7-100=3,7


<img width=«72» height=«24» src=«ref-1_1619321676-172.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">


<img width=«119» height=«25» src=«ref-1_1619321848-247.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">,
следовательно, проектируем дренаж в виде дренажного банкета.

Ширину банкета поверху назначают из условий производства работ, но не менее <metricconverter productid=«1 м» w:st=«on»>1 м (СНиП 2.06.05-84 п.п.2.54). В данном курсовом проекте ширину банкета принимаем из условия проезда машины и равной <metricconverter productid=«2 м» w:st=«on»>2 м.

Заложения наружного откоса дренажа задают из условий устойчивости (обычно 1,5).

Коэффициент заложения внутреннего откоса обычно составляет 1,25, в данном проекте он составляет 1,25.

Для понижения кривой депрессии дренажный банкет комбинируем с плоским дренажом длиной 7м, с коэффициентом заложения внешнего откоса 1.

Конструкция дренажа показана на рисунке 6.

2.2.6 Проектирование обратных фильтров

Обратные фильтры– грунты определенного гранулометрического состава, укладываемые по мере возрастания крупности по направлению движения фильтрационного потока.

Обратные фильтры располагают на контакте дренажа с дренируемым телом плотины, с основанием, на контакте тела плотины с креплением верхового откоса каменной наброской и иногда на контакте ПФУ и боковых призм.

Для обратного фильтра используют имеющиеся карьерные грунты или искусственные материалы. Их подбирают из условия обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта. Если естественный карьерный грунт оказывается непригодным, то проводят его обогащение или отсев крупных фракций.

Коэффициент неоднородности материалов обратных фильтров дренажей должен иметь следующие значения:

1.   если з < 10 – грунт несуффозионный (допустим в качестве обратного фильтра),

2.   если з = 10…20 – грунт полусуффозионный (допустим в качестве обратного фильтра при определенных условиях),

3.   если з > 20 – грунт суффозионный (не допустим в качестве обратного фильтра).

Число слоев обратного фильтра и их состав необходимо определять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов. При этом следует стремиться к созданию однослойных фильтров и только в исключительных случаях проектировать многослойные фильтры с возможно меньшим числом слоев.

При расчете однослойного или первого слоя многослойного обратного фильтра используют следующие обозначения:

D50 — размер фракций тела дренажа, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 50% массы всего грунта;

d50— средний размер фракций I слоя обратного фильтра;

D60— размер фракций тела дренажа, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 60% массы всего грунта;

D10— размер фракций тела дренажа, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 10% массы всего грунта;
<img width=«63» height=«52» src=«ref-1_1619322095-248.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_73»>—






коэффициент неоднородности защищаемого грунта;
<img width=«72» height=«51» src=«ref-1_1619322343-267.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_74»>—
коэффициент неоднородности первого слоя обратного фильтра;
<img width=«63» height=«51» src=«ref-1_1619322610-329.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_75»>—
коэффициент междуслойности.

Зерновой состав фильтра должен исключать проникание (просыпаемость) защищаемого грунта в поры фильтра, выпор и вдавливание частиц грунта в поры фильтра, размыв защищаемого грунта на границе с фильтром, отслаивание глинистого грунта на контакте с материалом фильтра, а также суффозию фильтра. В зависимости от типа плотины, а также грунтов ее тела и основания подбор первого слоя обратного фильтра выполняют исходя из различных условий.

При подборе фильтров возможны два случая:

1.   первый – известны параметры карьерного грунта и заданы кривые гранулометрического состава, расчетом устанавливают применимость этих грунтов для фильтра;

2.   второй — данные гранулометрического состава отсутствуют, кривые их определяют из условия отсутствия фильтрационных деформаций.

Обратные фильтры можно подобрать по графикам, разработанным В. С. Истоминой.

Принцип их построения основан на разделении поля графика на две области — допускаемых (ниже кривой) и недопускаемых (выше кривой) характеристик. По осям графиков откладывают характеристики грунтов; если они пересекаются в области допускаемых значений, грунт можно использовать для фильтра, если же они пересекаются в области недопускаемых значений, то грунт нельзя использовать для фильтра.

Подбор зернового состава второго и последующих слоев многослойного фильтра ведут по тем же графическим зависимостям полагая, что через diи Di соответственно обозначены размеры фракций предыдущего и последующего слоев фильтра.

Толщину слоев обратного фильтра назначают с учетом производства работ и технико-экономических расчетов. По фильтрационным условиям толщина каждого слоя должна быть не менее 3D85, но не меньше <metricconverter productid=«0,2 м» w:st=«on»>0,2 м.

Подбор обратных фильтров

Земляную плотину с комбинированным дренажем в виде банкета в сочетании с ленточным возводят на супесчаном основании. Грунт тела плотины супесь с d50 = <metricconverter productid=«0,15 мм» w:st=«on»>0,15 мм, основание – крупный песок с d50 = <metricconverter productid=«0,15 мм» w:st=«on»>0,15 мм. Тело дренажа — глыбовый грунт сD50 = <metricconverter productid=«330 мм» w:st=«on»>330 мм, <img width=«20» height=«25» src=«ref-1_1619322939-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">=15.

Проверяем необходимость устройства обратного фильтра:

Тело плотины – тело дренажа

Так как контактируют связный грунт тела плотины с несвязным грунтом тела дренажа, тонеобходимость устройства обратного фильтра будем определять по первому графику Истоминой. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности грунта дренажа
<img width=«67» height=«47» src=«ref-1_1619323045-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> и <img width=«97» height=«25» src=«ref-1_1619323280-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">.

<img width=«191» height=«48» src=«ref-1_1619323506-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">
Определяем местоположение точки с координатами (15; 330) по третьему графику Истоминой.

Так как точка попадает в область недопустимых характеристик, то нужен обратный фильтр на контакте тела плотины с телом дренажа.

Первый слой обратного фильтра:

Для обратного фильтра используем карьерный грунт 14 (галечниковый), который подбирается из условий обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта.

Так как по контакту защищаемого грунта тела дренажа с проектируемым обратным фильтром будет восходящий фильтрационный поток, то проверку выполняем по графику [3], рис. 3.13б, стр. 134. При этом грунт фильтра не должен быть суффозионным.

Проверяем характеристики подобранного грунта:
<img width=«197» height=«48» src=«ref-1_1619323976-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> 
грунт несуффозионный,
<img width=«145» height=«48» src=«ref-1_1619324463-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">.
Соответствующая им точка располагается в области допустимых характеристик см. [3], рис. 3.13б, стр. 134, <img width=«57» height=«21» src=«ref-1_1619324860-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109"> и <img width=«96» height=«25» src=«ref-1_1619325007-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">, следовательно, для этой контактной зоны карьерный грунт 14 применим.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом дренажа:

Проверяем контакт 14 грунта с телом дренажа повторому графику Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности карьерного грунта
<img width=«67» height=«47» src=«ref-1_1619323045-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111"> 






и коэффициента междуслойности
<img width=«145» height=«48» src=«ref-1_1619325461-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> <img width=«183» height=«48» src=«ref-1_1619325858-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"> 
грунт несуффозионный.

Определяем местоположение точки с координатами (17,3; 9) по второму графику Истоминой.

Так как точка попадает в область допустимых характеристик, следует, что подобранный слой фильтра контактирует с телом дренажа.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом плотины:

Для проверки отсутствия фильтрационных деформаций по контакту обратного фильтра дренажа с телом плотины пользуемся Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Точка, имеющая координаты
<img width=«69» height=«27» src=«ref-1_1619326316-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114"> и <img width=«131» height=«48» src=«ref-1_1619326510-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">,
попадает в область недопустимых характеристик, следует, что тело плотины не контактирует с подобранным слоем фильтра.

Второй слой обратного фильтра:

Для второго слоя обратного фильтра используем крупный песок (9 грунт), который подбирается из условий обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта.

Так как по контакту защищаемого грунта тела дренажа с проектируемым обратным фильтром будет восходящий фильтрационный поток, то проверку выполняем по графику [3], рис. 3.13б, стр. 134. При этом грунт фильтра не должен быть суффозионным.

Проверяем характеристики подобранного грунта:




<img width=«195» height=«48» src=«ref-1_1619326879-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116"> 
грунт несуффозионный,
<img width=«151» height=«48» src=«ref-1_1619327365-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">.
Соответствующая им точка располагается в области допустимых характеристик см. [3], рис. 3.13б, стр. 134, <img width=«65» height=«21» src=«ref-1_1619327772-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118"> и <img width=«88» height=«25» src=«ref-1_1619327931-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">, следовательно, для этой контактной зоны грунт 9 применим.

Проверяем, контактирует ли второй подобранный слой с первый слоем обратного фильтра:

Проверяем контакт 9 грунта с первым слоем обратного фильтра повторому графику Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности карьерного грунта
<img width=«67» height=«47» src=«ref-1_1619323045-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120"> 
и коэффициента междуслойности
<img width=«151» height=«48» src=«ref-1_1619327365-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> <img width=«195» height=«48» src=«ref-1_1619326879-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> 
грунт несуффозионный.

Определяем местоположение точки с координатами (21,25; 7,5) по второму графику Истоминой.

Так как точка попадает в область допустимых характеристик, следует, что подобранный слой фильтра контактирует с первым слоем.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом плотины:

Для проверки отсутствия фильтрационных деформаций по контакту обратного фильтра дренажа с телом плотины пользуемся Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Точка, имеющая координаты
<img width=«59» height=«27» src=«ref-1_1619329263-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> и <img width=«151» height=«48» src=«ref-1_1619327365-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">,
попадает в область допустимых характеристик, следует, что тело плотины контактирует с подобранным слоем фильтра.

На основе проведённых расчётов делаем вывод о том, что карьерный грунт с <img width=«75» height=«27» src=«ref-1_1619329840-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125"> и <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_1619330038-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126"> = <metricconverter productid=«17 мм» w:st=«on»>17 мм, и местный грунт с <img width=«59» height=«27» src=«ref-1_1619329263-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">, <img width=«87» height=«25» src=«ref-1_1619330331-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> можно использовать для обратного фильтра комбинированного дренажа.

Таким образом, обратный фильтр состоит из двух слоев, которые контактируют и с телом дренажа, и с телом плотины и состоят из галечникового грунта и крупного песка.

Тело дренажа – основание плотины

Расчёт такой же исходя из того, что основание, на котором возводится плотина, состоит также из супеси – 5го грунт – что и тело плотины.

Таким образом, обратный фильтр состоит из двух слоев, которые контактируют и с телом дренажа, и с телом плотины и состоят из галечникового грунта и крупного песка.

2.2.7 Проектирование ПФУ в теле и основании плотины

В грунтовых плотинах, теле которых выполнено из водопроницаемых грунтов, применяются противофильтрационные устройства.

Назначение их – уменьшить фильтрационные потери воды через тело плотины, а также повысить устойчивость низового откоса.

Основные противофильтрационные устройства в теле плотины – ядра, экраны диафрагмы. Для создания их применяют суглинки, глины, глинобетон, торф, находят применение и битумные составы, асфальтобетон, бетон и полимерные плёнки.

Плотина устраивается из малопроницаемого грунта (супесь) с
kф осн=0,3 = kф т, <img width=«28» height=«32» src=«ref-1_1619330548-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">, ПФУ в теле плотины не устраиваем.
В основании грунтовых плотин часто залегают водопроницаемые скальные или нескальные грунты. Фильтрация через них может приводить к потерям воды из водохранилища, а также к опасным фильтрационным деформациям и, как следствие, к неравномерным осадкам основания и разрушению плотины. ПФУ в основании снижают фильтрационные расходы и обеспечивают фильтрационную прочность основания. ПФУ могут быть глухими (доходят до водоупора) или висячими (не доходят до водоупора).

Так как в основании плотины находится ПФУ в виде замка (зуб из связных грунтов до водонепроницаемого слоя с врезкой в последний на 0,5 – 1м) с коэффициентом фильтрации <img width=«84» height=«27» src=«ref-1_1619330683-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> (суглинок), который в несколько десятков раз меньше коэффициента фильтрации основания, то фильтрацией через основание плотины пренебрегаем. Расчётной схемой в таком случае будет плотина на водоупоре.
<img width=«236» height=«80» src=«ref-1_1619330889-3416.coolpic» alt=«зуб из суглинка» v:shapes=«Рисунок_x0020_104»>

2.2.8 Расчёт фильтрации в теле и основании плотины

В соответствии со СНиП 2.06.05—84 фильтрационные расчеты следует выполнять для определения:

1.   фильтрационной прочности тела плотины, ее основания и берегов;

2.   расчета устойчивости откосов плотины и берегов;

3.   обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.

В ходе выполнения расчетов, определяют:

1.   положение депрессионной кривой;

2.   фильтрационный расход воды через тело плотины и ее основание;

3.   скорости и градиенты напора фильтрационного потока в теле плотины, основании, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границах противофильтрационных устройств.

Фильтрационные расчёты грунтовых плотин ведут при следующих допущениях:

1.   грунт тела плотины принимается однородным и изотропным;

2.   водоупор считается водонепроницаемым и горизонтальным;

3.   рассматривается плоское движение фильтрационного потока, поэтому расчет ведем на один погонный метр;

4.   движение фильтрационного потока подчиняется закону Дарси.

В данном проекте расчёт производим по методу Замарина Е.А.

Ординаты кривой депрессии <img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1619334305-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132"> при указанном на схеме, приведённый на рисунке 10, положение центра координат – точка <img width=«16» height=«19» src=«ref-1_1619334394-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133"> (при наличии воды в нижнем бьефе, т.е. при <img width=«49» height=«24» src=«ref-1_1619334486-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">) определяются по уравнению:
<img width=«152» height=«29» src=«ref-1_1619334630-425.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
где <img width=«21» height=«24» src=«ref-1_1619335055-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">  — глубина воды перед плотиной при НПУ
<img width=«140» height=«24» src=«ref-1_1619335160-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">,

<img width=«143» height=«24» src=«ref-1_1619335426-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">






<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619335685-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">  — глубина воды со стороны нижнего бьефа при <img width=«51» height=«24» src=«ref-1_1619335792-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140"> 
<img width=«152» height=«24» src=«ref-1_1619335953-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">,

<img width=«164» height=«24» src=«ref-1_1619336238-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619336531-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">  — текущая координата;

<img width=«19» height=«25» src=«ref-1_1619336615-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">  — расчётная длина, определяемая по выражению:
<img width=«117» height=«51» src=«ref-1_1619336716-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">
<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_1619337088-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">  — коэффициент, принимаемый равным 0,3…0,4;
<img width=«149» height=«24» src=«ref-1_1619337184-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">
<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619337455-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">  — длина захода кривой депрессии в дренаж, определяемая по выражению:
<img width=«149» height=«27» src=«ref-1_1619337562-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">

<img width=«196» height=«27» src=«ref-1_1619337957-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">
<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1619338409-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">  — длина, определяемая по чертежу на миллиметровке; эта длина отсчитывается от уреза воды при НПУ до начала пересечения уровня воды нижнего бьефа с внутренним откосом дренажной призмы, <img width=«73» height=«19» src=«ref-1_1619338497-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">.
<img width=«199» height=«25» src=«ref-1_1619338657-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">
При этом центр координат размещается на уровне верхнего бьефа на расстояние <img width=«20» height=«19» src=«ref-1_1619339005-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> от пересечения уровня воды верхнего бьефа при НПУ с верховым откосом тела плотины.

Для построения кривой депрессии задаемся значениями <img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619336531-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> в пределах от 0 до <img width=«17» height=«22» src=«ref-1_1619339188-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">, а полученные значения ординат заносим в таблицу 5.
Таблица 5

Таблица для построения кривой депрессии



По полученным результатам на поперечном профиле плотины наносим депрессионную кривую (рис.7), положение которой исправляем визуально в месте её примыкания к верховому откосу пунктирной линией.

Фильтрационный расход через тело плотины <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619339467-95.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159"> определяется по формуле Дюпюи:
<img width=«117» height=«49» src=«ref-1_1619339562-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">
где <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619339886-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">  — коэффициент фильтрации грунта тела плотины (принимается в соответствии с колонкой 8 таблицы задания на проектирование), <img width=«89» height=«35» src=«ref-1_1619339984-247.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">

<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619335685-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">  — глубина воды со стороны нижнего бьефа, <img width=«76» height=«24» src=«ref-1_1619340338-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">
<img width=«208» height=«44» src=«ref-1_1619340522-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">
Так как кривая депрессии приближается к низовому откосу ближе, чем на <metricconverter productid=«2 м» w:st=«on»>2 м, то следует спроектировать дренаж в виде сочетания комбинированного и ленточного дренажа.




Фильтрация через основание плотины:
<img width=«385» height=«45» src=«ref-1_1619341028-824.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">
Т – активная глубина фильтрации <img width=«115» height=«24» src=«ref-1_1619341852-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">
<img width=«280» height=«36» src=«ref-1_1619342081-540.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">
Суммарный фильтрационный расход:
<img width=«319» height=«41» src=«ref-1_1619342621-659.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">
    продолжение
--PAGE_BREAK--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:
<img width=«79» height=«47» src=«ref-1_1619343280-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">
где:<img width=«32» height=«25» src=«ref-1_1619343525-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">— действующий градиент напора в теле плотины;

<img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619343647-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> — критический средний градиент напора (принимается по таблице 8 СНиП 2.06.05-84*);

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619343763-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">  — коэффициент надежности по ответственности сооружений, определяемый по СНиП 2.06.01.86 в зависимости от класса сооружений; для IVкласса сооружений <img width=«51» height=«24» src=«ref-1_1619343857-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">.

Наибольший действующий градиент напора в теле плотины в ее русловом сечении определяется по зависимости:
<img width=«116» height=«45» src=«ref-1_1619343998-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">
где: Н- напор на плотине;

L— расстояние между урезом воды в верхнем бьефе и началом дренажа (при отсутствии воды в нижнем бьефе);

<img width=«21» height=«24» src=«ref-1_1619335055-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> — глубина в верхнем бьефе.
<img width=«183» height=«44» src=«ref-1_1619344404-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
Величина критического осредненного градиента, <img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619343647-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> определяется в зависимости от типа грунта по таблице 6 (для однородных плотин принимается по колонке 4):






Таблица 6

Величина критического осредненного градиента, <img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619343647-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">

<img width=«346» height=«156» src=«ref-1_1619345051-14392.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_153»>
Принимаем <img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619343647-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">= 1,1.
<img width=«203» height=«47» src=«ref-1_1619359559-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">
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:
<img width=«75» height=«47» src=«ref-1_1619360019-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">
где:<img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619360256-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184"> — средний градиент напора в основании плотины;

<img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1619360376-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">— осредненный критический градиент напора (табл.3 СНиП 2.02.02-85).

Средний градиент напора в основании плотины в ее русловом сечении определяется по зависимости:




<img width=«139» height=«47» src=«ref-1_1619360490-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">
где:<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1619338409-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">— ширина плотины по основанию, измеряемая от подошвы верхового откоса до начала дренажа;

<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619335685-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">  — глубина в нижнем бьефе;

<img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619361071-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189"> — заглубление расчетного водоупора (при отсутствии данных о положении реального водоупора в проекте принять
<img width=«209» height=«25» src=«ref-1_1619361194-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">).

<img width=«175» height=«44» src=«ref-1_1619361550-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
Величина допустимого осредненного градиента, <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1619360376-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192"> определяется в зависимости от типа грунта по таблице 7:
Таблица 7

Величина критического осредненного градиента, <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1619360376-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">

<img width=«428» height=«153» src=«ref-1_1619362204-20676.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_167»>
Принимаем <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1619360376-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">= 0,6
<img width=«201» height=«47» src=«ref-1_1619382994-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196">




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 <img width=«27» height=«24» src=«ref-1_1619383449-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> к сдвигающим силам <img width=«25» height=«24» src=«ref-1_1619383567-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">, т.е.
<img width=«68» height=«47» src=«ref-1_1619383683-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">.
Допущения в теории:

Рассмотрим плоский случай (ширина участка <metricconverter productid=«1 м» w:st=«on»>1 м, обрушение идет строго по расчетной дуге). Для решения вопроса устойчивости используется только одно условие: <img width=«65» height=«27» src=«ref-1_1619383923-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">.






<img width=«444» height=«182» src=«ref-1_1619384190-14422.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_667»>
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 <img width=«81» height=«24» src=«ref-1_1619398612-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202"> и<img width=«84» height=«24» src=«ref-1_1619398797-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">, где <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619398987-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> и <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619399086-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">  — 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 <img width=«63» height=«21» src=«ref-1_1619399185-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206"> устанавливаем значения коэффициентов<img width=«63» height=«24» src=«ref-1_1619399341-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">, <img width=«61» height=«24» src=«ref-1_1619399502-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> и вычисляем радиусы <img width=«156» height=«24» src=«ref-1_1619399658-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209"> и <img width=«167» height=«24» src=«ref-1_1619399939-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">.

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 2Нпл 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 <img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1619400237-82.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">. Величину <img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1619400237-82.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212"> принимаю равной <img width=«173» height=«21» src=«ref-1_1619400401-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">, 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 <img width=«37» height=«19» src=«ref-1_1619400694-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> и <img width=«39» height=«15» src=«ref-1_1619400817-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">, где <img width=«16» height=«15» src=«ref-1_1619400934-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">  — угол наклона подошвы отсека к горизонту. При <img width=«67» height=«21» src=«ref-1_1619401022-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217"> значение
<img width=«96» height=«32» src=«ref-1_1619401178-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">,
где<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619401413-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219"> — порядковый номер отсека с учетом его знака:
<img width=«127» height=«27» src=«ref-1_1619401497-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">.
Определяем средние высоты составных частей каждого отсека, имеющих различные плотности: <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619401757-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221"> – высота слоя грунта тела плотины при естественной влажности; <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619401857-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222"> – высота слоя грунта тела плотины при насыщении водой; <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619401958-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> – высота слоя грунта основания при насыщении водой.

Расчет сводим в таблицу 8.
Таблица 8

№ отсека

<img width=«37» height=«19» src=«ref-1_1619400694-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224">

<img width=«39» height=«15» src=«ref-1_1619400817-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">

<img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619401757-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619401857-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">

<img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619401958-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">

<img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1619402599-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">

<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1619402725-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">

<img width=«37» height=«20» src=«ref-1_1619402819-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">

<img width=«73» height=«25» src=«ref-1_1619402948-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">

<img width=«117» height=«25» src=«ref-1_1619403130-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">

9

0.9

0,44

2





2

23

0,42

1,8

0,369

8

0.8

0,6

5





5

23

0,42

4

1,273

7

0.7

0,71

4,5

2,75



6,01

22,1

0,406

4,21

1,743

6

0,6

0,8

4,13

4,55



6,61

21,55

0,394

3,97

2,087

5

0,5

0,87

3,75

6



7,05

20,1

0,366

3,53

2,23

4

0,4

0,92

3,25

6,88



7,03

19,86

0,361

2,81

2,33

3

0,3

0,95

2,75

6,8

0,75

6,9

19,63

0,357

2,07

2,346

2

0,2

0,98

2,5

6

1,25

6,49

19,55

0,355

1,3

2,257

1

0,1

0,99

2,5

5,25

2

6,49

19,58

0,356

0,65

2,296





1

2,5

4,5

1,88

6

19,58

0,356



2,133

-1

0,1

0,99

2,25

3,75

2

5,41

19,7

0,358

0,54

1,926

-2

0,2

0,98

1,95

2,75

1,5

4,29

19,93

0,363

0,86

1,52

-3

0,3

0,95

1,875

1,88

0,88

3,39

20,24

0,369

1,02

1,19

-4

0,4

0,92

1,8

1,25



2,49

21

0,384

1

0,876

-5

0,5

0,87

0,875





0,88

23

0,42

0,44

0,321



28,18

24,9



Определяем приведенные высоты отсеков.
<img width=«163» height=«45» src=«ref-1_1619403373-399.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">
где<img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619403772-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235"> — плотность влажного грунта №1
<img width=«123» height=«25» src=«ref-1_1619403865-253.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">
где<img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1619404118-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237"> — плотность частиц грунта, <img width=«105» height=«33» src=«ref-1_1619404224-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">

<img width=«107» height=«24» src=«ref-1_1619404480-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">  — коэффициент, учитывающий влажность грунта.

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619404698-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240"> и <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619404792-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">  — плотность грунтов №2 и №3, насыщенных водой, <img width=«35» height=«33» src=«ref-1_1619404886-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">
<img width=«401» height=«33» src=«ref-1_1619405030-936.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">
где

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619405966-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">  — плотность воды в <img width=«35» height=«33» src=«ref-1_1619404886-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">, <img width=«76» height=«33» src=«ref-1_1619406204-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246">

<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619401413-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">  — соответственно пористость грунтов №2 и №3 в долях единицы; <img width=«64» height=«24» src=«ref-1_1619406493-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">,

Угол внутреннего трения <img width=«15» height=«17» src=«ref-1_1619402725-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249"> 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 <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1619406741-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">:
<img width=«189» height=«56» src=«ref-1_1619406850-695.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">
Определяем коэффициент устойчивости:
<img width=«105» height=«61» src=«ref-1_1619407545-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">
где<img width=«15» height=«19» src=«ref-1_1619407884-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> — сила сцепления, возникающая на подошве массива обрушения
<img width=«237» height=«27» src=«ref-1_1619407975-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">
где<img width=«15» height=«24» src=«ref-1_1619408444-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">, <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619408535-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256">, <img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619408626-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">  — удельное сцепление грунтов №1, №2 и №3;
<img width=«109» height=«33» src=«ref-1_1619408718-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">, <img width=«169» height=«33» src=«ref-1_1619408984-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259">, <img width=«45» height=«24» src=«ref-1_1619409358-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">
<img width=«16» height=«24» src=«ref-1_1619409481-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">, <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619409581-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">, <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619409681-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">  — длины поверхности скольжения в пределах участка, соответственно грунтов №1, №2 и №3;




<img width=«96» height=«41» src=«ref-1_1619409781-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">
где<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619410065-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">— угол в градусах, соответствующий участку поверхности скольжения длиной L.

Углы <img width=«19» height=«24» src=«ref-1_1619410162-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">, <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_1619410261-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">, <img width=«19» height=«24» src=«ref-1_1619410361-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268"> измеряем по чертежу: <img width=«267» height=«25» src=«ref-1_1619410461-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">
<img width=«297» height=«171» src=«ref-1_1619410890-2080.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">
Сила сцепления
<img width=«557» height=«26» src=«ref-1_1619412970-952.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271"> 
где <img width=«52» height=«24» src=«ref-1_1619413922-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">  — удельные сцепления грунта тела сухого, насыщенного водой, насыщенного водой основания.

Сила трения
<img width=«375» height=«27» src=«ref-1_1619414057-723.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">
Касательная составляющая веса
<img width=«353» height=«27» src=«ref-1_1619414780-689.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">
Фильтрационная сила




<img width=«152» height=«24» src=«ref-1_1619415469-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619405966-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276"> = 1<img width=«37» height=«33» src=«ref-1_1619415841-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">, <img width=«181» height=«27» src=«ref-1_1619415998-449.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278">, <img width=«111» height=«41» src=«ref-1_1619416447-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279">

<img width=«105» height=«61» src=«ref-1_1619407545-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280">=<img width=«172» height=«64» src=«ref-1_1619417073-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">

<img width=«272» height=«45» src=«ref-1_1619417660-585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">
Вывод: Обрушения откоса по рассматриваемой поверхности сдвига невозможно.

    продолжение
--PAGE_BREAK--2.2.11 Оценка осадки гребня плотины

Расчеты осадки плотины ведутся методом послойного суммирования, при этом вычисляется стабилизированная осадка для заданной глубины сжимаемого слоя грунта основания, а при неограниченной мощности его расчет ведется для активной зоны.

Расчет осадки тела и основания плотины проводят для определения требуемого строительного подъема плотины, а также для уточнения объема работ по ее возведению.



ГПстр = ГП + Sпл;

S = Sт.пл. + Sосн.

Согласно СНиП 2.06.05—84, для плотин III и IV класса допускается оценивать осадку плотины по приближенной формуле, где суммарная осадка тела плотины в русловой части: S = 0,01.Нпл, причем осадка определяется как осадка наибольшая, наблюдаемая в русловой части.

В курсовом проекте осадкой основания плотины Sосн. пренебрегаем, так как она значительно меньше осадки тела плотины Sт.пл.:




Sт.пл. << Sосн. => S = Sт.пл.
Вычисляем осадку плотины:
S = 0,01.Нпл = 0,01.14,3 = <metricconverter productid=«0,143 м» w:st=«on»>0,143 м.
Далее находим строительную отметку гребня плотины:
ГПстр = ГП + S = 114,3+ 0,143 = <metricconverter productid=«114,443 м» w:st=«on»>114,443 м.




3. Проектирование водосброса
При грунтовых плотинах для пропуска расходов половодья и дождевых паводков во избежание переполнения водохранилища, для пропуска льда, шуги, мусора из верхнего бьефа в нижний устраивают водосбросные сооружения. Выбор типа водосброса и его трассы обычно выполняется на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Работа по проектированию водосбросного тракта в курсовом проекте начинается с выбора трассы водосброса на генплане гидроузла, после того как плотина в принципе запроектирована.

До начала проектирования водосброса необходимо вписать плотину из грунтовых материалов в местность.

3.1 Выбор типа водосброса
При разработке дипломного и курсового проекта выбор типа водосброса и его трассы производится на основании сравнения достоинств и недостатков различных вариантов водосброса с учётом исходных данных: расчётного максимального и строительного расходов, возможной форсировки уровня водохранилища, топографических, геологических условий, а так же высоты и типа плотины.

Классификация водосбросов.

1.     По расположению в узле сооружений:водосбросы в теле плотины; водосбросы береговые (вне тела плотины)

2.     По типу оборудования водосливной части: регулируемые; нерегулируемые (автоматические)

3.     По конструктивному оформлению: трубчатые; береговые; открытые; сифонные; траншейные; шахтные; туннельные

Учитывая большое разнообразие водосбросных гидротехнических сооружений и невозможность детального изучения каждого из них в рамках данной работы, в дальнейшем рассмотрим один из самых распространенных типов водосбросов при грунтовой плотине — вариант открытого берегового водосброса.

3.2 Выбор и назначение трассы берегового открытого водосброса
В состав открытого берегового водосброса в общем случае могут входить следующие сооружения:

•        подводящий канал с ледоудерживающим устройством,

•        сбросной регулятор или в случае нерегулируемого водосброса — водослив, отметка гребня которого расположена на отметке НПУ,

•        сопрягающий (сбросной) канал,

•        сопрягающее сооружение (быстроток или консольный перепад),

•        концевое устройство водосброса (элемент входящий в водосброс),

•        отводящий канал.

В зависимости от рельефа и протяжённости трассы в составе сооружений может не быть сбросного канала.

При выборе и назначении трассы берегового открытого водосброса необходимо учитывать особенности рельефа местности, а также характер грунтов, залегающих на трассе. Грунты из выемок водосбросных сооружений рекомендуется по возможности укладывать в тело плотины. Обычно выемки грунта на верхнем участке трассы используются в качестве резерва для насыпи плотины. Трассу водосброса следует проектировать таким образом, чтобы основанием его элементов служили достаточно прочные коренные грунты. При прохождении трассы на пучинистых грунтах для обеспечения устойчивости элементов водосбросного сооружения при воздействии сил морозного пучения необходимо принимать дополнительные меры, обеспечивающие надежную работу водосброса, но удорожающие его строительство. Размещение элементов водосброса на насыпных грунтах не рекомендуется.

С точки зрения планового размещения трассы должны соблюдаться следующие критерии:

1.  Наименьшая протяжённость.

2.  Как правило, отсутствие или, в случаях крайней необходимости, наличие минимального количества поворотов.

3.  Расстояние между концевой частью водосброса и подошвой низового откоса плотины не должно быть менее 20…40 м.

4.  Выходящий из водосброса поток должен сопрягаться под возможно более острым углом с осью русла реки.

5.  Трасса водосброса должна проходить перпендикулярно преимущественному направлению горизонталей берегового склона в нижнем бьефе. При прохождении трассы водосброса по косогору ширину водосброса необходимо делать минимально возможной.

6.  Желательно, особенно для регулируемого водосброса, чтобы ось дороги по гребню грунтовой плотины была перпендикулярна оси водосбросного тракта.

7. Трасса водосброса не должна пересекать формы рельефа с проявлением эрозионных явлений (балки, овраги) и участки с оползнями, а проходить вблизи их. Иногда для уменьшения длины водосброса можно смотреть сброс воды в существующие лощины, балки или овраги.
3.3
Проверка возможности выполнения нерегулируемого варианта водосброса
Так как более надежным с точки зрения эксплуатации является нерегулируемый водосброс (отсутствие затворов и подъемников, независимость от человеческого фактора), то в начале проверяется возможность устройства нерегулируемого входного оголовка водосброса с неподтопленным водосливным порогом на отметке НПУ (см. расчетную схему на рис. 12). Для этого устанавливается длина (ширина) водосливногофронта (L), необходимая для пропуска поверочного расчетного расхода <img width=«32» height=«24» src=«ref-1_1619418245-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283"> (колонка 1 таблицы пункта 2 задания на проектирование) при форсированной отметке верхнего бьефа (ФПУ).
<img width=«217» height=«175» src=«ref-1_1619418371-7791.coolpic» alt=«автоматический» v:shapes=«Рисунок_x0020_265»>
<img width=«345» height=«51» src=«ref-1_1619426162-762.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">
<img width=«32» height=«24» src=«ref-1_1619418245-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286"> – максимальный расход водослива; <img width=«100» height=«33» src=«ref-1_1619427050-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">.

т — коэффициент расхода, который зависит от типа водослива в поперечном сечении и его планового очертания; предварительно можно принимать для водослива с тонкой стенкой — 0,4;

<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619427310-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">- напор на пороге водослива с учётом скорости подхода <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619427419-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">, определяемый по формуле:
<img width=«92» height=«47» src=«ref-1_1619427520-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">
На данной стадии курсового проекта скоростью подхода <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619427419-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291"> можно пренебречь, т.е. принять <img width=«56» height=«24» src=«ref-1_1619427895-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">;

<img width=«19» height=«17» src=«ref-1_1619428041-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">- напор на пороге водослива. Для нерегулируемого водосброса:






<img width=«253» height=«19» src=«ref-1_1619428135-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">
<img width=«403» height=«135» src=«ref-1_1619428503-6715.coolpic» alt=«рис 12» v:shapes=«Рисунок_x0020_276»>
Если <img width=«93» height=«24» src=«ref-1_1619435218-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">, то окончательно принимаем входную часть в виде водосливной стенки. Если <img width=«93» height=«24» src=«ref-1_1619435426-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">, то принимаем водосброс с регулятором во входной части. В этом случае ширина регулятора принимается равной ширине быстротока.
<img width=«135» height=«45» src=«ref-1_1619435631-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">
<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619435972-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">  — удельный допустимый расход, зависит от грунта, для супеси <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619435972-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">=4.

Т.к. <img width=«57» height=«45» src=«ref-1_1619436178-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">, то окончательно принимаем входную часть в виде водосброса с регулятором во входной части подводящего канала.
<img width=«214» height=«154» src=«ref-1_1619436373-5405.coolpic» alt=«регуляторы» v:shapes=«Рисунок_x0020_283»>






3.4 Гидравлический расчёт водосбросного сооружения
3.4.1 Назначение габаритных размеров (ширины и числа пролетов) регулятора водосброса

Проектирование элементов водосброса обычно начинают с назначения удельных расходов <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619441778-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303"> за сопрягающим сооружением (предполагаем, что это будет быстроток), которые принимаются в зависимости от способности грунтов за концевым устройством водосброса сопротивляться размывающему действию потока и глубины в отводящем русле. Эти удельные расходы устанавливаются на основании опыта безопасной эксплуатации и в предположении, что <img width=«55» height=«24» src=«ref-1_1619441883-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">, могут быть приняты в курсовом проекте <img width=«101» height=«33» src=«ref-1_1619442025-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">.

Общая ширина водосливного фронта регулятора определяем по формуле:
<img width=«171» height=«45» src=«ref-1_1619442282-417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">
Назначаем число и ширину пролётов регулятора так, чтобы примерно соблюдалось условие: <img width=«56» height=«25» src=«ref-1_1619442699-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307">
<img width=«148» height=«25» src=«ref-1_1619442859-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">=<img width=«115» height=«21» src=«ref-1_1619443145-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309">
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619401413-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">  — число пролётов;

<img width=«21» height=«25» src=«ref-1_1619443449-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">- ширина одного пролёта

<img width=«15» height=«24» src=«ref-1_1619443561-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312">  — толщина быков регулятора.

Ширина пролета <img width=«55» height=«25» src=«ref-1_1619443653-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313">, число пролетов <img width=«37» height=«19» src=«ref-1_1619443805-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314">.

Толщина быков <img width=«15» height=«24» src=«ref-1_1619443561-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315"> регулятора зависит от типа затворов, ширины пролётов, высоты быков. Для наиболее распространённых плоских затворов толщина быков в указанном диапазоне пролётов может быть приближенно установлена по формуле:

<img width=«124» height=«25» src=«ref-1_1619444011-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316"> или по формуле <img width=«71» height=«24» src=«ref-1_1619444279-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317">, где

<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619444445-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318">  — глубина паза

<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1619400237-82.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319">- межпазовое расстояние.

Принимаем <img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619444445-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320">=0,15м, <img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1619400237-82.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">=0,2м.

Следовательно, ширина регулятора и быстротока принимаем равной B=2,5м.
3.4.2 Определяем отметку порога

Отметку порога регулятора <img width=«40» height=«21» src=«ref-1_1619444777-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322"> можно определить из выражения:
<img width=«133» height=«21» src=«ref-1_1619444913-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323">
где: H– напор на пороге, рассчитываемый по формуле:
<img width=«113» height=«47» src=«ref-1_1619445163-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">
<img width=«88» height=«21» src=«ref-1_1619445467-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325">

<img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1619445648-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326">  — скорость подхода потока к водосливному порогу.

Значение <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619427310-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327"> определяют методом последовательных приближений.
<img width=«433» height=«61» src=«ref-1_1619445863-1087.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328">
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619446950-85.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329">  — коэффициент бокового сжатия, <img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619446950-85.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">=0,95

<img width=«17» height=«15» src=«ref-1_1619447120-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331">  — коэффициент расхода водослива (как для водослива с широким порогом <img width=«17» height=«15» src=«ref-1_1619447120-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332">=0,36)

<img width=«20» height=«24» src=«ref-1_1619447296-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">  — коэффициент подтопления (<img width=«20» height=«24» src=«ref-1_1619447296-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334">=1, предполагая, что за регулятором будет размещён быстроток)

Определив величину <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619427310-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335"> устанавливают значение коэффициента бокового сжатия, например, по формуле Замарина Е.А.:
<img width=«284» height=«47» src=«ref-1_1619447605-611.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336">
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619444445-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337">  — коэффициент, учитывающий влияние очертания входной кромки быков; при чаще всего применяемом получиркульном очертании входной кромки быков <img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1619444445-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338">=0,11.

Оставляя первоначально принятые значения коэффициента расхода и коэффициента подтопления, можно уточнить величину <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_1619427310-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339"> при уточнённом значении коэффициента бокового сжатия.
<img width=«441» height=«61» src=«ref-1_1619448493-1102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">
Затем следует определить геометрический напор на пороге водослива H.
<img width=«297» height=«47» src=«ref-1_1619449595-654.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341">м
После этого определяем отметку порога по формуле:
<img width=«285» height=«21» src=«ref-1_1619450249-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">




Затем следует определить высоту затвора с учётом того, что верхняя кромка затвора должна превышать НПУ не менее, чем на 0,2м. Рассчитываем высоту затвора:
<img width=«369» height=«24» src=«ref-1_1619450684-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343">
3.4.3 Конструирование и расчёт подводящего канала

Для подвода воды к входному оголовку берегового водосброса устраивают короткие подводящие каналы с нулевым или обратным уклоном дна. На участках канала, где скорость потока превышает допустимую на размыв для грунта дна и откосов, каналы закрепляются одеждами из каменной наброски, щебня, габионов, бетонных плит. Традиционным для береговых водосбросов является применение обратных стенок, выполняемых с роспуском в сторону верхнего бьефа с центральным углом не более 30 градусов.

Ширина канала по дну:
<img width=«323» height=«25» src=«ref-1_1619451234-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344">
<img width=«13» height=«24» src=«ref-1_1619451752-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345">  — длина роспуска обратных стенок.

Скорость воды в канале:
<img width=«189» height=«45» src=«ref-1_1619451843-478.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346">
<img width=«20» height=«24» src=«ref-1_1619452321-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">  — площадь живого сечения канала, <img width=«21» height=«21» src=«ref-1_1619452423-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348">
<img width=«352» height=«25» src=«ref-1_1619452527-681.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">
Т.к. скорость воды в канале меньше допустимой на размыв, то канал крепится только на подходе к сопрягающим элементам на длине 2…3м.
3.4.4 Выбор типа сопрягающего сооружения

Средний уклон сопрягающего сооружения:
<img width=«239» height=«41» src=«ref-1_1619453208-596.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350">
<img width=«21» height=«24» src=«ref-1_1619453804-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351">  — расстояние между точками А и В (измеряется вдоль линии АВ при неискажённом масштабе)

При данном уклоне отдаём предпочтение быстротоку в качестве сопрягающего сооружения.

Определяем критическую глубину:

Так как быстроток всегда трассируется с уклоном, превышающим критический (<img width=«19» height=«25» src=«ref-1_1619453913-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352">), то в начале быстротока (точка А) устанавливается критическая глубина потока (<img width=«21» height=«25» src=«ref-1_1619454016-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">), которая для прямоугольного русла определяется по зависимости:
<img width=«147» height=«52» src=«ref-1_1619454128-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354">
где<img width=«16» height=«15» src=«ref-1_1619400934-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355"> — коэффициент, учитывающий распределение скоростей по сечению (коэффициент Кориолиса),<img width=«57» height=«21» src=«ref-1_1619454660-151.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356">;

<img width=«19» height=«25» src=«ref-1_1619454811-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357">  — удельный расход на быстротоке, м3/с/на 1 п.м.,
<img width=«167» height=«45» src=«ref-1_1619454907-416.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358">
<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_1619455323-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359">  — угол наклона к горизонту лотка быстротока (при уклонах менее 0,15 углом наклона к горизонту лотка быстротока можно пренебречь и принять <img width=«59» height=«19» src=«ref-1_1619455414-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360">)

<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619455557-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361">  — ширина быстротока, принимаемая обычно равной ширине регулятора
<img width=«112» height=«25» src=«ref-1_1619455651-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">

<img width=«156» height=«51» src=«ref-1_1619455875-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363">
При длинных быстротоках <img width=«129» height=«27» src=«ref-1_1619456333-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364"> принимаем движение потока равномерным. Задачу решаем методом подбора по уравнению Шези.

Определение нормальной глубины потока <img width=«17» height=«24» src=«ref-1_1619456708-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365"> на быстротоке:

Нормальная глубина на быстротоке, соответствующая равномерному режиму течения потока, рассчитывается методом последовательного приближения по формуле Шези, которая для прямоугольного поперечного сечения применительно к принятым условным обозначениям имеет вид:
<img width=«152» height=«27» src=«ref-1_1619456809-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366">,
ГдеR— гидравлический радиус, определяемый по выражению:
<img width=«47» height=«44» src=«ref-1_1619457103-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">,
<img width=«16» height=«15» src=«ref-1_1619457273-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368"> — площадь живого сечения потока:
<img width=«68» height=«24» src=«ref-1_1619457361-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369">,
<img width=«16» height=«17» src=«ref-1_1619457524-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1370">  — смоченный периметр потока:




<img width=«83» height=«24» src=«ref-1_1619457614-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1371">,
С — коэффициент Шези, определяемый по формуле:
<img width=«60» height=«48» src=«ref-1_1619457799-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1372">,
п — шероховатость поверхности дна и стенок быстротока (в курсовом проекте можно принять для бетонных поверхностей п = 0,015).

i— уклон быстротока на рассматриваемом участке,
<img width=«85» height=«49» src=«ref-1_1619458009-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1373">
<img width=«32» height=«27» src=«ref-1_1619458288-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1374">  — расстояние между точками А и В (измеряется вдоль линии АВ при неискаженном масштабе
<img width=«144» height=«41» src=«ref-1_1619458425-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1375">
Нормальная глубина на быстротоке hможет быть найдена также графоаналитическим методом. Суть этого метода заключается в построении графика зависимости <img width=«67» height=«27» src=«ref-1_1619458761-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1376"> после заполнения вспомогательной таблицы 7.

Задаваясь глубинами воды <img width=«40» height=«24» src=«ref-1_1619459027-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1377">, <img width=«43» height=«24» src=«ref-1_1619459159-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1378"> и т.д. определяют соответствующие им расходы и строят график.






Таблица 7



    продолжение
--PAGE_BREAK--