4. Крепление откосов

Выбираем крепление откосов каменной наброской (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Конструкция крепления верхового откоса плотины каменной наброской: 1 - зуб; 2 - облегченное крепление; 3 - подготовка однослойная; 4 - основное крепление.

Вес отдельных камней:

,

где γ₀, γ_к – удельный вес воды и камня, кН/м³;

h, λ – высота и длина волны, м;

m₁ – коэффициент заложения верхового откоса.

Диаметр камня, приведенный к диаметру шара определяется как

.

Толщину крепления откоса принимают равной

3D_ш=3∙0,24=0,72м.

Фильтрационный расчет плотин

1. Построение депрессионной кривой Однородная плотина с дренажным банкетом на водонепроницаемом основании

Определение высоты гребня

Δh_гр = H_пл – Н₁.

Определение ширины эквивалентного профиля плотины по основанию

h_д – высота дренажа, принимаем h_д=0,2H_пл=0,2∙14=2,8м;

m₃ – коэффициент заложения откосов дренажа, m₃=1…2, принимаем m₃=1.

– смещение начала координат

 - коэффициент, учитывающий крутизну верхового откоса

Для определения начала системы координат, в которой строится депрессионная кривая

Определение фильтрационного расхода

Величиной захода депрессионной кривой в дренаж пренебрегаем, т е. l_ДР=0, h₂=0.

К_т - коэффициент фильтрации грунта тела плотины, м/с

Глина ≤1∙10^-9

Суглинок 1∙10^-9…1∙10^-7

Супесь 1∙10^-7…1∙10^-5

Песок среднезернистый 1∙10^-5…1∙10^-4

Принимаем для суглинка К_т=1∙10^-7м/с.

Построение депрессионной кривой

∆L ≤ x ≤ L_p

∆L=βH₁=0,43∙11=4,73м

4,73м ≤ x ≤ 38,53м

После построения депрессионной кривой необходимо найти градиент напора для каждой пары координат

и средний градиент напора

где n – количество пар координат.

Плотина с ядром на водонепроницаемом основании

Для расчета этого типа плотин, принимают метод приведения. Ядро с заданными геометрическими размерами и коэффициентом фильтрации грунта ядра К_я заменяют приведенным ядром призматической формы с коэффициентом фильтрации грунта тела плотины К_Т, т е. расчетная схема приводится к эквивалентной по фильтрующим свойствам однородной плотине.

Порядок расчета следующий.

1. Определить среднюю толщину ядра

где ₁, ₂ -толщина ядра поверху и понизу, м

2. Определить приведенную толщину эквивалентного ядра К_Т

где Кя – коэффициент фильтрации грунта ядра.

3. Вычисляют приведенную ширину гребня плотины

4. Дальнейший расчет ведут как для однородной плотины без дренажа или с дренажем, в зависимости от принятой конструкции плотины с заменой в формулах и величины b_гр на b_гр.пр.

Кривую депрессии строят только на участках плотины до и после ядра, задавшись:

L ≤Х ≤ L +Х_я и L +Х_я+L_пря ≤Х≤ Lр

где:

2. Фильтрационная прочность грунтов тела плотины и ее основания

В соответствии со СНиП 11-16 76 расчет фильтрационной прочности сооружения ведут при двух независимых предположениях. Вначале считают, что плотина водопроницаема, а основание водонепроницаемо. Для этой схемы определяют фильтрационный расход через тело плотины q_т и строят депрессионную кривую. При этом фильтрационную прочность тела плотины и противофильтрационных устройств оценивают на основе расчетов и экспериментальных исследований грунтов при действующих в сооружениях градиентах напора фильтрационного потока.

Для того чтобы не допустить фильтрационные деформации необходимо выполнить следующее условие

,

где -критический средний градиент напора (зависит от грунта тела плотины и определяется при помощи табл. 2.1);

К_н - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый в зависимости от класса сооружения по таблице 2.2.

Таблица 2.1 – Значения средних критических градиентов напора

Грунт	Значения
	понура	экрана	ядра	тела плотины
Глина, глино­бетон	15	12	8...20	1,2
Суглинок	10	8	4...1,5	0,65
Супесь	3	2	2...1,0	0,45
Песок Средний			1,0	0,38
Мелкий			0,75	0,29

Таблица 2.2 – Значения коэффициентов надежности сооружений Кн

Класс сооружения	I	II	III	IV
Коэффициент надежности Кн	1,25	1,2	1,15	1,1

Для расчета фильтрационной прочности основания плотины принимают схему, в которой плотину считают водонепроницаемой, а основание водонепроницаемым, и определяют фильтрационный расход через основание по формуле

где К₀ - коэффициент фильтрации грунта основания, м/с; Т-глубина залегания водонепроницаемого основания, м; Н₁ – Н₂ - уровень воды в верхнем и нижнем барьерах, м; В_пл - ширина плотины по основанию, м;

n – поправочный коэффициент, зависящий от соотношения В_пл/Т

Впл/Т	20	5	4	3	2	1
n	1,15	1,18	1,23	1,3	1,44	1,87

В случае дренированных плотин размер В_пл принимают равным расстоянию от подошвы верхового откоса до начала дренажа

Общий фильтрационный расход определяется как сумма расходов через тело плотины и основание.

Проверка фильтрационной прочности основания проводится по вышеописанному условию прочности, для основания плотины определяется при помощи соответствующей таблицы.

Если условие выполняется не для всех возможных зон возникновения фильтрационных деформаций, то необходимо внести изменения в принятые конструктивные решения плотины (размеры плотины и противофильтрационных устройств, местоположение дренажа, использование инъекционных завес в основании плотины) так, чтобы обеспечивалась фильтрационная прочность грунтов.