2.2. Фильтрационные расчеты плотины

2.2.1. Цель и методы фильтрационных расчетов

Фильтра­ционные расчеты проводятся для тела земляной плотины, ее ос­нования и береговых примыканий. Расчетами надлежит опреде­лять следующие параметры фильтрационного потока [6, с.20]:

а) положение кривой депрессии в теле плотины и бере­гах;

б) фильтрационный расход воды через тело плотины, ос­нование и берега;

в) градиенты напора фильтрационного потока в теле пло­тины, основании, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф за подошвой пазового отко­са, в местах контакта грунтов с различными свойствами и на границах противофильтрационных устройств.

Основные расчеты земляных плотин на фильтрацию выпол­няют главным образом в условиях установившегося потока при заданных характерных уровнях воды в бьефах. При этом рас­сматриваются двухразмерные условия задачи, т.е. рассматри­вается плоский фильтрационный поток в сечениях, нормальных к оси сооружений. В указанных условиях фильтрационные расчеты проводят аналитическими методами: гидромеханическим или гидравлическим.

2.2.2. Расчетные случаи и схемы

В курсовом проекте фильтрационные расчеты земляной плотины следует проводить для двух расчетных случаев:

а) в верхней бьефе- отм. НПУ, в нижнем бьефе- отм. СНУНБ;

б) в верхнем бьефе- отм. НПУ, в нижнем бьефе- отм. СВУНБ, но не выше 0,2H_пл (где H_пл - высота плотины).

По первому расчетному случаю (на действие максимально­го напора) следует выполнить расчеты для руслового- с дре­нажным банкетом, и для пойменного- с трубчатым дренажом сечений плотины. При этом следует определить положение кри­вой депрессии, вычислить расход фильтрационного потока и оценить фильтрационную прочность грунтов тела и основания плотины (см. ниже раздел 2.2.3).

По второму расчетному случаю (на действие части напо­ра) следует выполнить расчеты только для руслового сечения (в дальнейшем для этого сечения будут проводиться расчеты статической устойчивости откосов- разд. 2.3), при этом не­обходимо лишь определить положение кривой депрессии.

Фильтрационные расчеты для указанных расчетных сечений и случаев следует вести для одной из двух групп расчетных схем (см. прил. 2):

1) однородная плотина на водонепроницаемом основании (на водоупоре);

2) однородная плотина на водопроницаемом основании ко­нечной мощности.

Выбор той или иной расчетной схемы зависит от инженер­но-геологических условий основания и состава тела плотины для конкретного сечения. При этом следует руководствовать­ся следующими соображениями:

а) грунт основания можно считать водоупором, если вы­полняется условие:

(6)

где К_т и К_о - коэффициенты фильтрации грунтов тела и ос­нования плотины, соответственно;

б) если основание водопроницаемое, но не известна глу­бина до водрупора- Т, расчеты следует вести для условно­го водоупора, расположенного на глубине, м:

Т= Т_усл= 0,5L_ос , (7)

где L_ос- ширина плотины по основанию для данного расчетного сечения;

в) если плотина неоднородная по составу, например, с ядром или экраном, то её следует привести к однородной, пользуясь, например, методом виртуальных длин, описанным в прил. 2 (для схем 2 и 3).

Расчетные зависимости для выполнения фильтрационных расчетов земляных плотин, полученные на основе аналитичес­ких методов, приведены в приложении 2 применительно к кон­кретным расчетным схемам. При этом для формул приняты сле­дующие обозначения:

q и q_н - удельный фильтрационный расход воды, соответ­ственно общий (в плотине и основании) и в основании;

x и h_x - текущие координаты кривой депрессии;

H₀ - высота высачивания фильтрационного потока;

Н₁ и H₂ - глубина до водоупора от уровня воды в верх­нем и нижнем бьефах соответственно;

h_в и h_н - глубина воды соответственно в верхнем и ниж­нем бьефах.