7. Расчеты устойчивости откосов плотины

Расчеты устойчивости откосов грунтовой плотины проводится методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения для предварительно выбранного очертания откоса при заданных физико-механических характеристик грунта тела и основания плотины и известном положении кривой депрессии.

Расчет устойчивости откосов относится к расчетам по I группе предельных состояний (непригодность сооружения к эксплуатации), условие недопущения которых согласно СП 58.13330.2012 записываются в виде:

(2.20)

где – коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый для основного сочетания нагрузок и воздействий в период нормальной эксплуатации равным 1;

- расчетное значение обобщенного силового воздействия, определенне с учетом коэффициента надежности по нагрузке . В соответствии с приложением Д к СП 58.13330.2012 принимаем ;

- расчетное значение обобщенной несущей способности, определенной с учетом коэффициентов надежности по грунту и условий работы . - учтен в исходных данных курсового проекта, принимаем равным 1;

– коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый для III класса 1,15.

Для нижеприведенного метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения условие устойчивости может быть записано в виде:

(2.21)

где: и - суммы моментов удерживающих и сдвигающих сил соответственно относительно центра поверхности (кривой) скольжения;

– коэффициент устойчивости откоса;

– нормативный коэффициент устойчивости откоса.

1. Построение расчетной схемы.

Для определения наиболее опасных центров поверхностей скольжения применим метод «прямого луча». При использовании этого метода от подошвы низового откоса плотины (участка А) откладываем высоту плотины, от полученной точки В откладываем по горизонтали размер равный , а затем из полученной точки С проводим луч CF, проходящий через низовую бровку гребня плотины (точку D). На луче выбираем точку О так, чтобы вертикаль, опущенная из нее проходила как можно ближе к нижней части низового откоса.

Угол внутреннего трения основания и тела плотины соответственно равны : φ_пл = φ_осн = 21º;

Удельное сцепление основания и тела плотины равны: С_пл= С_осн= 21 кН/м²;

Радиус кривой принимаем из условия захвата части основания со стороны нижнего бьефа. Длину захватываемой части примем 2Н_пл. R = 50м.

Разбиваем полученный массив обрушения на блоки шириной b=0.1R=5м.

Расчетная схема для оценки устойчивости низового откоса приведена на рисунке 2.10.

2. Выполнение расчетов устойчивости низового откоса плотины

Условно проводим все грунты в каждом отсеке к грунту №1. Приведенную высоту отсека рассчитываем по формуле:

(2.22)

где: – плотность влажного грунта №1. определяемый по формуле:

– плотность сухого грунта №1, принимаемая з колонки №4 таблицы приложения П3 задания на проектирование в т/м³;

- коэффициент, учитывающий естественную влажность; ;

– пористость грунта №1;

– плотность грунта №2 , взвешенного в воде, определяется соответственно по формуле (2.23):

Значение угла внутреннего трения устанавливается для грунтов, в которых проходит поверхность скольжения. Так как в данном проекте кривая скольжения проходит только по насыщенным грунтам, примем:

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.4.