Файл: Дисциплина Гидротехнические сооружения Расчетнографическая работа проектирование водохранилищного гидроузла (.docx

, считая от наинизшего уровня воды в водохранилище (обычно УМО). В то же время эта граница должна быть не выше наинизшего уровня, уменьшенного на 1,5t, где
t – расчетная толщина льда в водохранилище.

Нижняя граница облегченного крепления определяется условиями неразмываемости грунта плотины течением или волнами.

Вид крепления в каждом конкретном случае устанавливается в результате технико-экономического сравнения вариантов с учетом максимальной механизации работ, использования местных материалов, характера
грунта тела плотины, агрессивности вод и долговечности крепления.

Задавшись типом крепления, определяют его границы, основные параметры (размер камня, плит и др.) и подбирают состав подготовки под покрытие.

Каменное крепление откосов устраивается в виде наброски или мощения по слою подготовки, играющей роль обратного фильтра (рис. 2.5). Крепление откосов несортированной каменной наброской (горной массой) выполняется при высоте волны не более 3,0 м, если пологость откоса , и не более 3,5 м при .



Рисунок 2.5  Крепление верхового откоса

Каменные материалы для крепления откосов следует применять из изверженных, осадочных и метаморфических пород, обладающих необходимой
прочностью, морозостойкостью и водостойкостью.

Для крепления откосов каменной наброской следует применять, как
правило, несортированный камень (горную массу).

При креплении откосов, подверженных волновому воздействию, каменной наброской (горной массой), обыкновенными и фасонными бетонными и железобетонными блоками расчетную массу отдельного элемента, т следует определять по формуле



где - плотность материала крепления, т/м3, обычно принимается равной 2,5 т/м3;

- плотность воды, т/м3; равна 1 т/м3;

---

и - расчетные значения высоты и длины волны, м;

- коэффициент, принимаемый по таблице 2.4.



Таблица 2.5 – Значение коэффициента

Элементы крепления	Коэффициент
	при наброске	при укладке
Камень	0,025	-
Обыкновенные бетонные блоки	0,021	-
Тетраподы и другие фасонные блоки	0,008	0,006

Для характеристики укладываемого материала удобнее использовать
геометрические размеры и задавать крупность камня. Соотношение веса
камня и среднего диаметра, приведенного к диаметру шара, м, дает следующая
формула





Толщина каменной наброски должна обеспечивать защиту тела плотины от размыва и назначается не менее




Толщину крепления камнем принимают равной 3 для несортированного камня и 2,5 для сортированного.

Под креплением из каменной наброски предусматривают однослойную или многослойную подготовку из щебенистого материала. Толщину подготовки принимают в зависимости от высоты волны, но не менее 35 см.

2.2.5. Дренажные и противофильтрационные устройства

Устройство дренажа тела земляной плотины следует проектировать с

---

целью:

а) организованного отвода воды, фильтрующейся через тело и основание плотины в нижний бьеф;

б) предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию;

в) экономически обоснованного снижения депрессионной поверхности для повышения устойчивости низового откоса (внутренний дренаж);

г) повышения устойчивости верхового откоса при быстрой сработке водохранилища, а также для снятия порового давления, возникающего при сейсмических воздействиях;

д) отвода воды, профильтровавшейся через экран, ядро.

Конструкции дренажных устройств низовой части плотины представлены на рисунке 2.6.



Рисунок 2.6  Дренаж земляных плотин

В русле: а – дренажный банкет; б – наслонный дренаж; На берегу:

в – трубчатый; г – горизонтальный; д-ж – комбинированные дренажи;

1 – естественная поверхность земли; 2 – поверхность депрессии; 3 – обратный фильтр; 4 – дренаж; 5 – труба; 6 – отводящая труба; 7 – дренажная лента; 8 – отводящая канава; d_f – максимальная глубина промерзания;

m_t – коэффициент заложения низового откоса: b_Д – ширина банкета поверху.

Размеры дренажных устройств определяют из условий, исключающих кольматаж грунта в области дренажа. На контакте дренажа с телом и основанием плотины обычно предусматривают обратный фильтр. Для устройства обратных фильтров следует применять естественные несвязанные или получаемые дроблением грунты из твердых морозостойких каменных пород, не содержащих водорастворимых солей, и гранулированные шлаки.

На начальной стадии проектирования задаются видом и размерами дренажа, которые уточняют после выполнения фильтрационных расчетов. Вид дренажных устройств может быть различным на разных участках плотины. Конструкцию дренажа выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов. В русловой части плотины чаще всего применяется наружный дренаж в виде каменного банкета или комбинированный дренаж: каменный банкет с наслонным дренажем. В частях плотины, перекрывающих затапливаемую пойму, целесообразно применять наслонный дренаж, а незатапливаемую – трубчатый дренаж.

При наличии в районе строительства камня дренаж на русловых участках плотины выполняют в виде банкета из каменной наброски (рис. 2.6. а), который также служит упором низового откоса плотины. Превышение гребня дренажного банкета над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе определяют с запасом на волнение, размер которого устанавливают с соответствии с указаниями, но не менее 0,5 м. С внутренней стороны дренажного банкета,

---

примыкающей к телу плотины, и в основании его укладывается обратный фильтр из слоев песка и гравия или щебня. В плотинах из суглинистых грунтов обратный фильтр можно устраивать из одного слоя гравия или щебня. Общая толщина обратного фильтра из одного или двух слоев принимается 0,2...0,4 м.

Ширину банкета поверху b_д назначают из условий производства работ, но не менее 1 м. Коэффициент заложения внутреннего откоса обычно составляет 1…1,5, наружного – 1,5...2.

Наслонный дренаж следует выполнять на участках плотины, перекрывающих затопляемую пойму, а также при отсутствии на месте строительства достаточного количества камня. Толщину наслонного дренажа с обратным фильтром следует назначать из условий производства работ, но не менее величины



где - диаметр частиц, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 85 % массы грунта всего дренажного слоя, м;

- толщина обратного фильтра, м.

Материал наслонного дренажа должен сопрягаться с материалом обратного фильтра и защищать низовой откос от волнового воздействия в нижнем бьефе, а в некоторых случаях – и от промерзания. Превышение гребня наслонного дренажа над максимальным уровнем нижнего бьефа следует принимать, как и для дренажного банкета, с учетом высоты выклинивания фильтрационного потока на низовой откос плотины и глубины промерзания.

Трубчатый дренаж применяют, как правило, на тех участках плотины, где воды в нижнем бьефе нет или она появляется на короткое время. Такой дренаж выполняют из бетонных или асбестоцементных перфорированных труб, диаметр которых определяют гидравлическими расчетами, принимая его не менее 200 мм.

Трубы укладываются в тело плотины вдоль низового откоса на расстоянии от его подошвы не больше 1/4...1/3 ширины плотины по основанию и не меньше глубины промерзания с обсыпкой обратным фильтром или с незаделанными стыками. Вокруг дренажной трубы укладывается сначала слой гравия или щебня, затем слой песка. Общая толщина слоев обратного фильтра – 0,4...0,6 м.

Для отвода воды из трубчатого дренажа в нижний бьеф по
длине плотины устраиваются отводящие дрены (коллекторы), выходящие в кювет, который проходит параллельно подошве плотины. По длине трубчатого дренажа через каждые 50…200 м устраиваются смотровые колодцы.

---

Противофильтрационные устройства проектируют из грунтовых и негрунтовых материалов. Конструктивно их выполняют в виде экрана, понура, ядра, диафрагмы, зубьев, шпунтовых стенок, инъекционных завес и др.

В курсовом проекте противофильтрационные устройства следует применять в случае, если грунт тела плотины имеет коэффициент фильтрации более 1 м/сут.

При проектировании противофильтрационных устройств необходимо обеспечить их сопряжение друг с другом, с основанием по подошве и в береговых примыканиях, то есть создать сплошную противофильтрационную завесу, конструкцию которой принимают на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

Для земляных насыпных плотин толщину грунтового экрана и ядра поверху назначают из условия производства работ, но не менее 0,8 м с постепенным утолщением книзу. В плотинах высотой 10…15 м толщина ядра поверху обычно составляет 1…1,5 м, а понизу – 3 м и более. Экран в нижней части невысоких плотин имеет толщину не менее 2 м. Гребень экрана должен быть выше отметки ФПУ с учетом ветрового нагона и наката волн. Возвышение гребня ядра над ФПУ принимают с учетом только ветрового нагона. Понур выполняют толщиной не менее 0,5 м. Для предотвращения промерзания и размыва участки ядра, экрана и понура покрывают защитным слоем из песка. В соответствии с опытом плотиностроения длину понура принимают от (3…5)H до 20Н при толщине в начальной части 0,5…0,75 м с увеличением у экрана до 1…1,5 м. По подземному контуру рекомендуется устраивать два зуба: в начале понура – глубиной до 0,5 м и в месте сопряжения с экраном – глубиной 1,5…2 м. Толщина защитного слоя верхней части экрана часто составляет около 1 м, а у подошвы плотины – около 2 м, но не менее глубины промерзания.

2.2.6. Конструкция плотины

После определения размеров всех элементов необходимо вычертить поперечный разрез тела плотины со всеми необходимыми размерами и отметками элементов в принятом стандартном масштабе (одинаковом вертикальном и горизонтальном). Указанный чертеж будет необходим при дальнейших расчетах, а также при выполнении графической части проекта.

2.2.6.1. Построение плотины в плане и продольном профиле

После определения основных элементов профиля плотины ее необходимо расположить на плане, т.е. вписать в топографический план.

Используя план местности, строят продольный профиль и разрез по оси грунтовой плотины в горизонтальном масштабе. При этом продольный профиль необходимо располагать так, чтобы левый берег был слева, а правый справа. На построенный профиль наносят геологические слои, мощность которых указана в задании.

---