РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
факультет: Инженерный
специальность: Гидротехническое строительство
кафедра: Гидравлики и гидротехнических сооружений
Курсовая работа
ГОЛОВНОЙ ГИДРОУЗЕЛ С КАМЕННО-ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНОЙ
И ВОДОСБРОСНЫМ СООРУЖЕНИЕМ
Студент (Ф.И. О) Косачёв И.Ю.
Vкурс, группа ИСМ-103
Руководитель работы: проф., д. т. н. Ляпичев Ю.П.
Заведующий кафедрой: доц., к. т. н. Пономарев Н.К.
Москва 2008
Содержание
Глава 1
Глава 2. Вариант гидроузла с каменно-земляной плотиной
2.1 Паспорт гидроузла. Определение отметки гребня грунтовой плотины
2.3 Прогноз геотехнических характеристик грунтов в материалах плотины: в ядре (суглинок)
2.4 Расчет устойчивости откосов
2.5 Пропуск строительных расходов
2.6 Водосбросное сооружение
2.6.1 Выбор водосброса
2.7 Гидравлический расчет открытого берегового водосброса-быстротока
Глава 3. Плотина из укатанного бетона (УБ-2) (вариант Б)
3.1 Основные характеристики "укатанный бетон" (УБ)
3.1.1 Физико-механические характеристики укатанного и обычного бетонов
3.1.2 Основные факторы, влияющие на прочность на сдвиг в швах УБ
3.1.3 Современное состояние строительства плотин из укатанного бетона в мире
3.2. Современные тенденции в проектировании плотин из укатанного бетона
3.3 Определение отметки гребня плотины из укатанного бетона
3.4 Гидравлический расчет водосбросного сооружения
3.5 Расчеты устойчивости и напряжений в плотине по СНиПу Расчет плотины из укатанного бетона на прочность и устойчивость на сокращенный состав нагрузок (СНиП 2.06.06-85)
Литература
Курсовая работа охватывает дисциплины: гидротехнические сооружения, специальные подземные сооружения, механика грунтов, инженерная гидравлика.
Цель и задачи работы:
Тема данной работы - головной высоконапорный гидроузел на горной реке, сооружаемый для подачи воды в деривационную ГЭС (вопросы гидроэнергетики здесь не рассматриваются). Основными сооружениями гидроузла являются: каменно-земляная плотина на скальном основании, отводящий (строительный) туннель и береговой эксплуатационный водосброс (туннельного или открытого типа). Студент должен разработать рациональную компоновку гидроузла на основе заданных параметров водохранилища, гидрологических и геологических данных; с учетом прогноза геотехнических характеристик грунтовых материалов разработать рациональную конструкцию каменно-земляной плотины, выполнить необходимые суффозионно-фильтрационные и статические расчеты плотины, запроектировать основные элементы ее конструкции с учетом геотехнических характеристик грунтов плотины и основания, а также разработать схему пропуска расходов реки во время строительства и эксплуатации гидроузла, выполнить требуемые гидравлические расчеты и запроектировать водосбросные сооружения гидроузла.
Руководитель работы: проф., д. т. н. Ляпичев Ю.П.
Консультанты по разделам:
Каменно-земляная плотина - проф., д. т. н. Ляпичев Ю.П.
Водосбросные сооружения - проф., д. т. н. Ляпичев Ю.П.
II. Исходные данные для проектирования (задание 11)
а) Топографические данные:
1. План места строительства гидроузла и геологический разрез по его створу /Приложение I/.
б) Гидрологические данные:
Максимальные расчетные расходы реки: строительный расход: Q10% = 400 м3/сек, эксплуатационный расход; Q1% = 1200 м3/сек.
2. Кривая связи расходов и уровней воды в створе гидроузла
| Расходы воды, м3/сек | 0 | 100 | 200 | 500 | 800 | 1200 |
| Уровни НБ,м | 87,0 | 91,0 | 91,8 | 93,0 | 93,7 | 94,0 |
3. Отметка минимального уровня воды НБ: 91,0 м
4. Отметка максимального уровня воды НБ: 94,0 м
5. Расчетная скорость ветра: 28,0 м/сек
6. Максимальная сейсмичность района строительства: 8 баллов
7. Длина водохранилища по направлению господствующих ветров: 3км
в) Задаваемые параметры гидроузла:
1. Класс гидроузла: II
2. Состав основных сооружений: (плотина, водосбросы)
3. Отметка нормального подпорного уровня (НПУ): 145,5 м
4. Отметка уровня мертвого объема: 135,0 м
5. Кривая объемов водохранилища:
| Отметки уровней воды ВБ, м | 87,0 | 100 | 120 | 135 | 140 | 145,5 |
| Объем водохранилища, 106м3 | 0 | 0,1 | 0,2 | 1,8 | 3,7 | 8,4 |
г) Геологические условия в створе гидроузла:
1. Физические расчетные характеристики грунтов и скальных пород основания
| №пород | Наименованиепороды и плотность ее частиц, γ ч, т/м3 | Степень трещиноватости,(модуль, Мт) | Степеньвыветрелости(коэфф. - т, Квс) | Удельное водопоглощение,q, л/мин на 1п. м. | Коэффициент фильтрации,Кф, м/сут |
| 1 | известняки (2,72) | 10 | 0,75 | 4,0 | - |
| 2 | суглинки (2,77) | - | - | - | 0,1 |
| 3 | крупный песок (2,6) | - | - | - | 50 |
2. Механические расчетные характеристики пород основания
| №пород | Временное сопротивление сжатию Rс, кгс/см2 | Прочность на сдвиг | Модуль деформацииЕ*103, кгс/см2 | КоэффициентПуассона,ν | Коэффициент крепости, fкр | |
| СцеплениеС, кгс/см2 | Угол внутреннеготрения, tgj | |||||
| 1 | 200 | 1,5 | 0,8 | 50 | 0,22 | 7 |
| 2 | - | 1,2 | 0,5 | 0,25 | 0,35 | - |
| 3 | - | - | 0,62 | 0,5 | 0,3 | - |
д) Карьерные грунты:
Расчетные характеристики грунтов:
а) физические характеристики:
| № грунтов | Плотность частиц,γ ч, т/м3 | Пористость, n | Коэфф.-т фильтрацииКф, см/с | Для связных грунтов (дополнительно) | ||||
| Каръерная влажность,Wк,% | Оптимальная влажность, Wопт,% | Максим. плотность сухого грунта, γсух (макс), т/м3 | Число пластич-ности,Wпл,% | Предел раска-тыва-ния,Wр,% | ||||
| 1 | 2,7 | 10-6 | 8,0 | 8,5 | 7,0 | 18,0 | ||
| 2 | 2,65 | 10-1 | 3,0 | - | - | - | ||
б) зерновой состав (содержание в % различных фракций крупностью d, мм)
| № грунтов и их наименование | <0,005 мм | 0,005-0,05 мм | 0,05-0,5 мм | 0,5-5 мм | 5-100 мм | 100-500 мм | >500 мм (Dmax, мм) |
| 1 морена | 9 | 25 | 16 | 13 | 37 | 0 | (200 мм) |
| 2 галечник | - | - | 5 | 10 | 45 | 30 | 10 (600) |
| 3 камень |
Состав работы:
В составе работы студенту необходимо:
1. Определить превышение гребня плотины над НПУ с учетом расчетных параметров волны.
2. Разработать противоволновое крепление верхового откоса крупным камнем
3. Выполнить прогноз геотехнических характеристик каръерных грунтов в плотине.
4. Разработать предварительный профиль каменно-земляной плотины с глинистым ядром с учетом природных условий строительства и геотехнических характеристик грунтов плотины.
Выполнить суффозионно-фильтрационные расчеты глинистого ядра плотины, запроектировать обратные фильтры и переходные зоны плотины.
Выполнить расчеты порового давления воды и осадок в глинистом ядре плотины к концу строительства плотины.
Выполнить на компьютере (программа UST) расчеты статической и сейсмической устойчивости откосов плотины во время эксплуатации.
8. На основе выполненных расчетов уточнить профиль плотины с разбивкой его на зоны грунтов, разработать конструкцию гребня плотины, основных элементов сопряжения глинистого ядра плотины со скальным основанием и береговыми примыканиями.
9. Разработать рациональную конструкцию берегового эксплуатационного водосброса (туннельного или открытого) и отводящего (строительного) туннеля с учетом возможности их совмещения.
10. Выполнить гидравлические расчеты эксплуатационного и строительного водосбросов, определив размеры сечений входного, транзитного и концевого участков, режим сопряжения бьефов с учетом устройств нижнего бьефа по гашению энергии потока;
11. Разместить водосбросы и грунтовую плотину на генплане с учетом топографических, гидрологических и геологических условий, добившись рациональной компоновки гидроузла.
Отчетные материалы:
1. Чертежи в ACAD (3 листа формата А3 или А2)
Лист 1. Генплан гидроузла и геологический разрез по створу с показом всех сооружений.
Лист 2. Грунтовая плотина. Результаты расчетов плотины. Поперечники и детали плотины. Лист 3. Эксплуатационный и строительный водосбросы. Продольный и поперечные разрезы.
Примечание: компоновка чертежей, масштабы и степень детализации сооружений устанавливаются студентом при консультации с преподавателем и утверждаются руководителем.
2. Пояснительная записка в Word (формат А4, 25-30 стр).
Введение. Оценка природных условий и исходных данных.
Глава I. Описание компоновки гидроузла с учетом схемы пропуска строительных и эксплуатационных расходов реки.
Глава 2. Каменно-земляная плотина:
1. Расчеты параметров волны и превышения гребня плотины над НПУ.
2. Расчет противоволнового крепления верхового откоса крупным камнем
3. Прогноз геотехнических характеристик грунтовых материалов в плотине.
4. Предварительный профиль каменно-земляной плотины с глинистым ядром.
5. Расчеты фильтрации и выходных градиентов фильтрации в глинистом ядре.
6. Расчеты (подбор) обратных фильтров и переходных зон плотины.
7. Расчеты порового давления воды (закрытая и открытая схемы) и осадок в глинистом ядре к концу строительства плотины.
8. Расчеты на компьютере (программа UST) статической и сейсмической устойчивости откосов плотины во время эксплуатации.