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

Относительно центра скольжения в точке O на отсеки действует собственный вес отсека – G, равный



Сила G раскладывается на две составляющие:нормальную N и касательную S. Нормальная сила, направленная по радиусу кривой скольжения определяется как



где α – угол между вертикалью и вектором нормальной силы;

– приведенный объемный вес грунта, кН/м³. За приведенный объемный вес грунта можно принять любое значение γ, но обычно задают значение, соответствующее грунту естественной влажности (выше кривой депрессии).

Касательная сила, вызывающая сдвиг n-го отсека по кривой скольжения определяется по формуле



Устанавливают силу трения, возникающую на подошве массива обрушения



где φ – угол внутреннего трения (принимаем по табл. 1, прил. А).

Угол внутреннего трения зависит от вида грунта и влажности в зоне кривой сдвига. Значение φ будет постоянным на протяжении каждой составной части кривой сдвига, проходящей в грунте тела плотины выше кривой депрессии φ₁, равно 26⁰, в грунте тела плотины ниже кривой депрессии – φ₂, равно 22⁰, в основании плотины – φ₃, равно 20⁰.

Для сокращения расчетов силу сцепления С определяют не по отсекам, а по участкам с одинаковым удельным сцеплением.

Cилу сцепления (С), возникающую на подошве массива обрушения определяют по формуле



где - удельное сцепление грунта тела плотины и основания, соответствующее дугам (кПа), принимается по таблице 1 приложения А и равно 30 кПа, 26 кПа и 13,2 кПа

---

соответственно.

– длина участка кривой скольжения в пределах отсека, вычисляемая по формуле



где - угол, образованный радиусом ( равным 17,0 м, проведенным из центра кривой скольжения до пересечения с границами участков с постоянными значениями удельного сцепления. Углы , при расчетах «вручную» измеряют по чертежу. Равны ,







Таким образом,



Фильтрационную силу учитывают как объемную. При этом она направлена параллельно среднему уклону кривой депрессии



где - площадь фильтрационного потока, определяемая до дренажа;

- средний градиент фильтрационного потока.

Средний градиент фильтрационного потока находится по формуле



где - падение депрессионной кривой в пределах массива обрушения (определяется графически и равно 4,1 м);

- расстояние, на котором произошло падение депрессионной кривой на (определяется графически, равно 8,5 м).


Площадь фильтрационного потока находится как

---

где b - ширина отсека, равна 1,6 м;

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



Коэффициент устойчивости откоса вычисляют по формуле



где r – плечо гидродинамической силы, равное расстоянию от центра кривой сдвига (точка О) до центра тяжести площади Ω, которое измеряют по чертежу (равно 16,3 м).

Расчет коэффициента устойчивости удобно выполнять в форме таблицы (табл. 3.3)



Поскольку К > 1, то низовой откос устойчив.

Таблица 3.3. - К расчету устойчивости низового откоса плотины

№ отсека	Sin α	Cos α	hес, м	hн, м	hпр, м	hпр×Sin α м	φ	tgφ	hпр×Сosα×tgφ	с	l, м	с×l
10	0,31	0,95073655	0,75		0,75	0,2325	26	0,487733	0,347778901	35	7,11	248,85
9	0,9	0,43588989	2,7		2,7	2,43	26	0,487733	0,574013808	35
8	0,8	0,6	4,2		4,2	3,36	26	0,487733	1,229086123	35
7	0,7	0,71414284	4,2	0,7	4,636694615	3,245686	22	0,404026	1,337836799	30	7,41	222,3
6	0,6	0,8	3,7	1,4	4,573389229	2,744034	22	0,404026	1,478215352	30
5	0,5	0,866025404	3,4	1,8	4,522929009	2,261465	22	0,404026	1,58255918	30
4	0,4	0,91651513	3,4	1,6	4,398159119	1,759264	22	0,404026	1,6286214	30
3	0,3	0,95393920	4	0,4	4,24953978	1,274862	20	0,36397	1,475463476	21	12,45	261,45
2	0,2	0,97979589	3,3	0,75	3,767887087	0,753577	20	0,36397	1,343690864	21
1	0,1	0,99498743	2,5	1,1	3,186234394	0,318623	20	0,36397	1,153881437	21
0	0	1	1,5	1,2	2,248619339	0	20	0,36397	0,818430508	21
-1	-0,1	0,99498743	0,5	1,1	1,186234394	-0,11862	20	0,36397	0,429589816	21
-2	-0,2	0,97979589		0,9	0,561464505	-0,11229	20	0,36397	0,20022753	21
-3	-0,3	0,953939201		0,5	0,311924725	-0,09358	20	0,36397	0,108301972	21
∑						18,05		5,62	13,7			732,6

---

---

4. Водопропускные сооружения при плотинах из грунтовых материалов

4.1. Общие сведения о водопропускных сооружениях

При проектировании гидроузлов при глухих плотинах из грунтовых материалов устраивают водосбросные, водовыпускные, и водоспускные сооружения.

Водосбросными сооружениями (водосбросами) называют гидротехнические сооружения, предназначенные для пропуска паводковых вод на водоподпорных гидроузлах. В ряде случаев водосброс совмещают с другими водопропускными сооружениями гидроузла - водоспуском, водозабором и т.п.

Выбор варианта водосброса основывается на учете природных, гидрологических и инженерно-геологических условий района строительства, а
также эксплуатации проектируемых сооружений. Оптимальный вариант
принимается на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

По гидравлическому режиму работы водосбросы могут быть напорными, безнапорными, напорно-безнапорными (полунапорными).

По режиму эксплуатации водосбросы бывают автоматического действия и управляемые (с затворами). В отдельных случаях применяют водосбросы полуавтоматического действия, которые обеспечивают пропуск части
сбросного расхода в автоматическом режиме, а часть расхода пропускают
через отверстия, перекрываемые затворами.

По конструктивному признаку различают водосбросы закрытые (трубчатые), открытые (лотковые), сборные, монолитные.

По месту расположения в составе гидроузла водосбросы делят на береговые, русловые, пойменные.

По месту расположения водоприемного отверстия, относительно уровня ВБ водосбросы классифицируют на поверхностные, глубинные и донные.

В автоматических водосбросах расчетные максимальные расходы воды пропускаются при форсированных подпорных уровнях, в то время как в регулируемых водосбросах основной расход пропускается при НПУ, а поверочный - при ФПУ. Автоматические водосбросы не требуют постоянного наблюдения за изменением уровня воды в водохранилище и своевременного маневрирования затворами как у регулируемых водосбросов, что ведет к уменьшению эксплуатационных затрат. В то же время, пропуск любого, даже маленького расхода через автоматический водосброс неизбежно сопровождается форсировкой (превышением) уровня воды в водохранилище выше НПУ, что приводит к временному дополнительному затоплению прибрежной полосы. Кроме того, очень часто при прочих равных условиях высота плотины гидроузла с автоматическим водосбросом получается больше по сравнению с управляемым водосбросным сооружением, что требует дополнительных единовременных капитальных затрат.

---