6. Расчет фильтрации в теле и основания плотины

В ходе фильтрационных расчетов устанавливаем:

- положение кривой депрессии - удельный фильтрационный расход через тело плотины и основание - суммарные фильтрационные потери; - градиенты напора фильтрационного потока.

1. Расчет фильтрации через тело плотины с дренажной призмой

Так как тело плотины является однородным и, к тому же, тело лежит на непроницаемом основании. для расчета фильтрации можно воспользоваться методом Замарина Е.А. Допускаем наличие воды в нижнем бьефе, т.е. H₂ принимаем при полезных попусков в нижний бьеф (см. рис.2.8).

Ординаты кривой депрессии y при указанном на схеме, приведенной на рис. 2.9, положение центра координат – точка О. определяется по уравнению:

(2.10)

где: – глубина воды перед плотиной при НПУ ( ;

глубина воды в нижнем бьефе;

x – текущая координата;

– расчетная длина, устанавливаемая по выражению:

(2.11)

(2.12)

коэффициент, принимаемый равным 0,4;

– длина захода кривой депрессии в дренаж, определяемый по выражению:

(2.13)

– длина, которая отсчитывается от уреза воды при НПУ до начала внутреннего откоса дренажной призмы.

Получаем:

Для построении кривой депрессии задаемся значением x в пределах от 0 до , а полученные значения ординат занесем в таблицу 2.3

Полученную кривую депрессии исправим визуально на участке, показанном на расчетной схеме пунктирной линией. Полученная кривая депрессии показана на Рисунке 2.9.

Фильтрационный расход через тело плотины определяем по формуле Дюпюи:

(2.14)

где: – коэффициент фильтрации грунта тела плотины (для суглинка

– глубина воды в нижнем бьефе

Получаем:

2. Ориентировочная оценка общих потерь воды на фильтрацию через тело и основание плотины

Выполним приближенную оценку фильтрационных потерь через русловую часть плотины, приняв ширину русловой части l_рус равной ширине реки в ее береговых кромках:

(2.15)

где: – суммарный удельный фильтрационный расход через тело плотины

Сравниваем значение фильтрационных потерь с расходом полезных попусков:

Расход полезных попусков многократно превышает фильтрационные потери. Проведение дополнительных противофильтрационных мероприятий не требуется.

3. Оценка общей фильтрационной прочности тела и основания плотины

4. 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:

(2.16)

где: – действующий градиент напора в теле плотины;

– критический осредненный градиент напора (определяется в зависимости от типа грунта по таблице 2.14[1])

– коэффициент надежности по ответственности сооружений, определяемых по СНиП 33-01-2003. Для VI класса сооружений

Наибольший действующий градиент напора в теле плотины в ее русловом сечении определяется по зависимости:

(2.17)

где: – разница уровней верхнего и нижнего бьефов;

– напор на плотине

– расстояние между урезом воды в верхнем бьефе и началом дренажа;

Условие удовлетворено, следовательно, тело плотины обладает достаточной фильтрационной прочностью.

5. Оценка фильтрационной прочности основания плотины

Фильтрационная прочность основания плотины оценивается в соответствии со СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений по условию:

(2.18)

где: – средний градиент напора в основании плотины;

– средний критический градиент напора (табл.3 СНиП 2.02.02-85).

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

(2.19)

где: – глубина воды в верхнем бьефе;

– ширина плотины по основанию, измеряемая от подошвы верхового откоса до начала дренажа;

– глубина воды в нижнем бьефе;

– заглубление расчетного водоупора, которая находится по формуле:

Величина допустимого осредненного градиента определяется в зависимости от типа грунта по таблице 2.15 [1]. В нашем случае, для суглинка

Условие выполняется, следовательно, основание плотины обладает достаточной фильтрационной прочностью.

6. Вывод

Так как условия обеспечения фильтрационной прочности и тела, и основания плотины выполнены, система «плотина-основание» обладает достаточной фильтрационной прочностью. Дополнительных мер по улучшению не требуется.