Проектирование комплексного гидроузла (стр. 5 из 10)
- удельная плотность частиц грунта основания плотины.Физико-механические характеристики грунта следует устанавливать по данным натурных исследований, но так как они отсутствуют, то для предварительных расчётов используем данные таблицы 2.1.
Пользуясь таблицей, указанной в исходных данных, вычислим плотность грунта каждого слоя:
поскольку в основании залегают те же грунты, из которых состоит тело плотины.Табл. 2.1.Характеристики грунта тела плотины | Грунт | Удельная плотностьчастиц,т/м3 | Пористость | Удельное сцеплениегрунта, кПа. | Угол внутреннеготрения грунта, град. | ||
| естествен-нойвлажности | насыщен-ноговодой | естествен-нойвлажности | насыщен-ноговодой | |||
| Глина | 2,74 | 0,35…0,50 | 3,0…6,0 | 2,0…3,5 | 20…26 | 12…16 |
| Супесь | 2,70 | 0,3…0,45 | 0,5…1,3 | 0,3…0,5 | 25…30 | 20…23 |
| Суглинок | 2,71 | 0,35…0,45 | 2,0…4,0 | 1,5…3,0 | 21…27 | 15…20 |
(5) Определяем приведённые высоты отсеков:
(33)где
- глубина слоя воды над отсеком.Т. к.
и , то уравнение можно представить в следующем виде: 
(34)Величины
и 
определяем графически по рисунку и вносим в таблицу 2.2. В этой же таблице рассчитываем величину 
Табл. 2.2.Определение действующих сил
| Номер отсека |  |  |  |  м |  |  м |  |  м |
| 109876543210-1-2-3-4-5-6-7 | 1,000,900,800,700,600,500,400,300,200,100-0,10-0,20-0,30-0,40-0,50-0,60-0,70 | 00,440,500,710,800,860,920,950,980,991,000,990,980,950,920,860,800,71 | 3,05,06,57,56,65,44,33,12,92,22,01,51,30,80,00,00,00,0 | 0,05,06,57,58,08,38,69,59,710,510,09,59,08,47,05,53,22,5 | 3,05,07,39,510,511,311,010,99,69,29,08,47,56,24,22,91,71,3 | 2,43,55,87,57,88,68,17,37,06,90,0-0,8-0,7-0,8-0,9-0,9-0,7-0,3 | 303030252525222222222220202019181715 | 0,11,72,75,35,86,15,75,25,14,84,32,42,92,61,81,70,60,7 |
| | 128,7 | 59,8 | 43,9 |
(6) Устанавливаем силу трения, возникающую на подошве всего массива обрушения, по следующей формуле:
(35)Угол внутреннего трения
зависит от вида грунта и его влажности в зоне кривой сдвига, при отсутствии фактических данных его принимают по таблице 2.1. Значения угла указаны в таблице 2.2.Величина
рассчитана для каждого отсека также в таблице 2.2.Рассчитаем силу трения
: 
.(7) Подобным образом вычислим касательную составляющую веса массива обрушения:
. (36)Величина
рассчитана в табл. 2.2 (для каждого отсека).Рассчитываем силу
: 
(8) Определим силу сцепления, возникающую на подошве массива обрушения по следующей зависимости:
(37)где: с1- удельное сцепление грунта тела плотины при естественной влажности;
с2- удельное сцепление грунта тела плотины при насыщении водой;
с3- удельное сцепление грунта основания, насыщенного водой;
l1– длина дуги AB;
l2 - длина дуги BC;
l3- длина дуги CD.
Длины дуг кривой сдвига вычисляются по общей формуле:
(38)где
– центральный угол круглоцилиндрической поверхности сдвига, опирающийся на дугу l.Углы
измеряются по чертежу (рис. 5): 
, 
, 
.Подставляем измеренные углы в формулу:
; 
; 
.Рассчитаем силу сцепления
: 
.(9) Рассчитываем фильтрационную силу:
, (39)где
- площадь фигуры KBCDE: 
. (40) 
- средний градиент фильтрационного потока 
, (41)где
- падение депрессионной кривой в пределах массива обрушения; 
- расстояние, на котором произошло падение депрессионной кривой на .Определяем эти величины по рисунку 5.
, 
. 
.Подставим найденные величины в формулу
.(10) Вычисляем значение коэффициента устойчивости откоса:
, (42)где
- плечо фильтрационной силы, равное расстоянию от центра кривой сдвига до центра тяжести площади , которое измеряют по чертежу. 
(рис. 5).Вывод об устойчивости откоса:окончательно можно сделать вывод, что значение, найденное по формуле превышает нормативное, а, значит, обрушение откоса по рассматриваемой поверхности сдвига невозможно.
1.5 Окончательное проектное решение
При проектировании тела плотины в курсовом проекте были выполнены следующие расчёты: определение параметров плотины, фильтрационный расчёт, а также расчёт устойчивости низового откоса методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения.
На основании проведённых расчётов окончательно принимаем следующие размеры плотины:
, 
, 
, 
. Кроме того, в основании плотины устраиваем зуб.В ходе выполнения фильтрационного расчёта было определено положение депрессионной кривой, фильтрационный расход воды через тело плотины, высота выхода фильтрационного потока на низовой откос. По результатам этого расчёта проектируем наслонный дренаж. Эта конструкция наиболее проста, доступна для осмотра и ремонта. Наслонный дренаж выполняют после возведения плотины из 2–3 слоёв обратного фильтра, пригруженного слоем каменной наброски. Он не понижает депрессионную кривую, но, являясь пригрузкой, увеличивает устойчивость низового откоса против обрушения и оплывания.