Грунтовая плотина на реке

ign:justify">Коэффициент заложения низового откоса – m2 = 2

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

h = 2∙h1% ниже УМО. Для защиты верхового откоса принимают следующие виды крепления:

                  каменная наброска или отсыпка;

                  бетонные, монолитные, железобетонные, сборные;

                  асфальтобетонные;

                  биологические;

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

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

Толщина плиты определялась по формуле:

 

, м, (12)

 

где пл – коэффициент, равный для сборных плит - 1,1;

h – высота ветровой волны, м;

 - длина волны, м;

В – размер плиты, м;

m1 – заложение верхового откоса;

0 – объемный вес воды, равный 1 т/м3;

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

Таким образом:

м.

Полученное значение δпл сравнивается с принятой толщиной плиты – 0,1 м. Так как 0,07<0,1, принимается толщина плиты, равная 0,1 м. Под плитами расположен слой песчано-гравийной подготовки толщиной 0,2 м. Затем железобетонное крепление плитами предусматривают от гребня плотины до УМО не ниже 2∙h1%. Ниже этой отметки принимается облегчённое крепление из гравелисто-галечных грунтов. Если отметка конца крепления и отметка дна меньше 3 м, то дальше можно не вести облегчённое крепление.

 

КК = УМО – 2∙h1% = 213,0 – 20,41 = 212,18 м.

 

где h1% – высота волны, равная 0,41 м.

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

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

 

1.1.6 Дренажи и обратные фильтры

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

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

Глубина заложения руслового дренажа в тело плотины определяется по формуле:

, м,  (13)

 

где Hдр – высота дренажной призмы, определась по формуле:

Hдр = ГДП – Дна, м,  (14)

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

 

ГДП = УНБ5% + 0,5, м,  (15)

 

где УНБ5% – отметка уровня воды в нижнем бьефе, м.

Для определения УНБ5% использовался график зависимости расхода от уровня воды в реке Q = (H). При Q5% = 29,0 м3/с УНБ5% = 209,55 м.

Тогда по формуле (15):

ГДП = 209,55 + 0,5 = 210,05 м.

Высота дренажной призмы по формуле (14):

Hдр = ГДП – Дна = 210,05 – 108,00 = 2,05 м.

Глубина заложения руслового дренажа по формуле (13):

м.

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

Глубина заложения пойменного дренажа в тело плотины определяется по формуле:

 

, м,  (16)

 

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

Впл = В + Нпл∙(m1 + m2),  (17)

Таким образом:

Впл = 10 + 13,2∙ (3+2) = 76 м;

Тогда по формуле (16):

м.

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

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

 

1.2 Фильтрационные расчеты

 

1.2.1 Задачи и методы расчета

К задачам фильтрационных расчетов можно отнести:

                  определение общего фильтрационного расхода через тело плотины и основание;

                  построение депрессионной поверхности фильтрационного потока;

                  проверка общей фильтрационной прочности грунта тела плотины.

Методы, которыми решаются данные задачи:

                  гидравлические;

                  гидромеханические;

                  экспериментальные методы.

В курсовом проекте в основу фильтрационных расчетов положен гидравлический метод.

 

1.2.2 Расчетные схемы и способы расчета

В расчетах используется гипотеза академика Н.Н.Павловского о независимости фильтрации в теле плотины и ее основании: Q = qтела + qосн.

При использовании гипотезы делается ряд допущений:

                  рассматривается плоская схема фильтрации;

                  водоупор принимается плоским, горизонтальным и абсолютно водонепроницаемым;

                  грунт тела плотины и основания считается однородным и изотропным;

                  слой воды в нижнем бьефе считается равным нулю;

                  положение кривой депрессии не зависит от вида и фильтрационных свойств грунта тела плотины. Определяется оно положением уровней воды в бьефах и геометрическими размерами тела плотины.

Осуществляем выбор расчетной схемы. Для этого проводим ряд операций:

                  разбиваем продольный профиль плотины на 3 части: одну русловую и две пойменные;

                  в каждой из частей проводим сечение. Сечение I проводится в самой глубокой точки русловой части. В каждом сечении должен быть уровень воды в верхнем бьефе;

                  составляем расчетную схему.

При расчете рассматриваем наполнение водохранилища до НПУ.

 

1.2.3 Депрессионная поверхность фильтрационного потока

Координаты кривой депрессии рассчитываются по формуле:

  (18)

 

Для расчета координат депрессионной кривой необходимо иметь следующие исходные данные:

Сечение I-I

                  высота плотины в сечении:

 

Нпл = ГП – Дна = 221,2–108,0 =13,2 м;

 

                  глубина воды в верхнем бьефе:

 

Н1 = НПУ – Дна = 218,1– 208,0 = 10,1 м;

 

d = Hпл – H1 = 13,2 – 10,1 = 3,1 м;

                  горизонтальная проекция депрессионной кривой:

 

L = d∙m1 + B + Hпл∙m2 – Sдр = 3,1∙3 + 10 + 13,2∙2 – 7,18 = 38,52 м;

 

Lр = ∆l + L = 4,34 + 38,52 = 42,86 м,

 

где ∆l = β ∙ H1 = 0,43∙10,1 = 4,34 м,

где ;

                  коэффициент фильтрации через тело плотины: Кф = 0,001 м/сут;

                  координаты кривой депрессии, рассчитанные по формуле (18):

 

x	4,34	5	10	15	20	25	30	35	40	42,86
y	9,57	9,49	8,83	8,13	7,35	6,48	5,48	4,24	2,45	0

 

Сечение II-II

                  высота плотины в сечении:

 

Нпл = ГП – Дна = 221,2 – 215,2 = 6 м;

 

                  глубина воды в верхнем бьефе:

 

Н1 = НПУ – Дна = 218,1– 215,2 = 2,9 м;

 

d = Hпл – H1 = 6 – 2,9 = 3,1 м;

                  горизонтальная проекция депрессионной кривой:

 

L = d∙m1 + B + Hпл∙m2 – Sдр = 3,1∙3 + 10 + 6∙2 – 9,5 = 21,8 м;

 

Lр = ∆l + L = 1,25 + 21,8 = 23,05 м,

 

где ∆l = β ∙ H1 = 0,43∙2,9 = 1,25 м,

где ;

                  коэффициент фильтрации через тело плотины: Кф = 0,001 м/сут.

                  координаты кривой депрессии, рассчитанные по формуле (18):

 

x	1,25	5	10	15	20	21,8
y	2,85	2,57	2,19	1,74	1,10	0