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

Напряжение от средней части





По отношениям и по табл. 3.1 находим .

Напряжение от правого треугольника



МПа
Таблица 3.2. – Величины напряжений выраженные в долях от интенсивности равномерно-распределенной нагрузки

	0,00	0,25	0,50	1,00	1,50	2,00
0,00	1,00	1,00	0,50	0,00	0,00	0,00
0,25	0,96	0,90	0,50	0,02	0,00	0,00
0,50	0,82	0,74	0,48	0,08	0,02	0,00
0,75	0,67	0,61	0,45	0,15	0,04	0,02
1,00	0,55	0,51	0,41	0,19	0,07	0,03

Суммарное напряжение





Напряжение в грунте основания под гребнем плотины





Общее напряжение





На компрессионной кривой напряжению

---

соответствует коэффициент пористости ε₂=0,43.

Отсюда



=1,01, м

---

3.4. Расчет устойчивости откосов

Откосы грунтовой плотины должны иметь крутизну, удовлетворяющую требованиям как устойчивости, так и экономичности плотины.

Предварительно выбранное очертание откосов проверяется расчетом на устойчивость путем определения коэффициента запаса устойчивости. На массив грунта откосов плотины действует ряд сил. Основная сдвигающая сила - составляющая собственного веса грунта. Кроме того, уменьшают устойчивость сила взвешивания и динамическое воздействие фильтрационного потока, а также дополнительные силы, например снеговая нагрузка, силы инерции при землетрясении и др.

Существует несколько методов расчета устойчивости откосов. В гидромелиоративной практике широко используют метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения грунтового массива с разбивкой его на отсеки (рекомендуется СНиП 2.06.05-84). Обрушение (оползание) откосов происходит по некоторой криволинейной поверхности в пределах откоса или с захватом грунтового основания. Форма границы обрушения откоса (поверхности сдвига) обычно близка к цилиндрической.

Расчет заключается в определении коэффициента устойчивости, полученного как отношение сил, удерживающих (трения и сцепления) к моменту сил сдвигающих относительно центра скольжения



Расчет выполняется в условиях плоской задачи, когда рассматривается отрезок плотины длиной, равной единице. При этом для расчета выбирается сечение плотины максимальной высоты.

При расчете проводятся несколько кривых скольжения из разных центров и соответственно вычисляют коэффициенты устойчивости. Расчеты устойчивости носят вероятностный характер, т.к. заранее неизвестно положение наиболее опасной поверхности обрушения. Задача расчетов – поиск этой поверхности и определение наименьшего коэффициента устойчивости k_у.

При использовании метода круглоцилиндрических поверхностей сдвига выполняют следующие основные операции.

Вычерчиваем поперечный профиль низового откоса руслового участка плотины с частью верхового откоса, гребня и основания в одинаковом масштабе 1:100 (горизонтальном и вертикальном).

---

Из середины откоса (точка Б,) проводим две линии: вертикальную вверх и под углом 85° к линии откоса. Затем находим радиусы

и

которыми очерчиваем часть кольцевой площадки MZM´Z´.

Здесь и – коэффициенты внутреннего и внешнего радиуса, определяемые в зависимости от заложения откоса.

Коэффициент	Заложение откосов
	1	2	3	4	5	6
	0,75	0,75	1,00	1,50	2,20	3,00
	1,50	1,75	2,30	3,75	4,80	5,50

В площадке MZM´Z´ располагаем центр скольжения О и из него радиусом R проводим дугу окружности таким образом, чтобы она пересекала гребень плотины и захватывала часть основания.

Выделенный массив грунта, который может сползти по дуге окружности R, равной (область откоса, ограниченную кривой скольжения и внешним очертанием плотины), разбивают на вертикальные отсеки шириной , размещая нулевой отсек под центром скольжения.

Обозначают откосы от нулевого вверх по откосу – положительными значениями, вниз к подошве плотины – отрицательными.

Для каждого отсека вычисляют и , где α – угол наклона подошвы отсека к горизонту. При ширине отсека b = 0,1R синус угла равен порядковому номеру отсека поделенному на 10, т.е. ;

Для неполного отсека

---

принимают соответственно его доле от полной ширины отсека.

Грунт плотины выше кривой депрессии имеет естественную влажность, а ниже ее находится в насыщенном водой состоянии.

Высоту отдельных частей отсека при естественной влажности (h_ес) и при насыщении водой ( ) определяют графически по чертежу.

Физико-механические характеристики грунтов следует устанавливать по данным натурных исследований, а при их отсутствии для предварительных расчетов – принимать по таблице 1 приложения А.

Грунты отсеков по высоте имеют различную влажность, поэтому для удобства расчетов вычисляют приведенную высоту отсека по формуле



где - высота полосы грунта при естественной влажности, (определяется с чертежа для отсеков) м;



- высота полосы грунта при насыщении водой, (определяется с чертежа для каждого отсека) м;

- объемный вес грунта при естественной влажности, кН/м³ определяют (Приложение А. К расчетам плотины по табл. 1, прил. А;)

, кН/м³ для суглинка тяжелого

- объемный вес грунта при насыщении водой (ниже кривой депрессии),кН/м³, определяемый по формуле



где - удельный вес воды, равный 10 кН/м³;

- удельный вес частиц грунта в сухом состоянии, кН/м³ (по табл. 1, прил.А);

кН/м³

- пористость грунта, определяемая по формуле



(3.23)

Итак,

---