по ГТС (стр. 9 из 12)
 , | (9.6) |
де hn- середня глибина води над відсіком, м.
Якщо у відсіку є шари різного грунту, то його вага визначається з урахуванням питомої ваги кожного грунту.
Сили бічного тиску грунту, що діють на вертикальних межах відсіку, взаємно врівноважуються.
Наближене значення тиску фільтраційного потоку, що діє на n-й відсік, визначають за формулою
 , | (9.7) |
| де | g | - | питома вага води , т/м3 ; |
| an | - | кут нахилу підошви відсіку (площини зсуву в межах відсіку) до горизонту. |
Силу ваги Gn переносять на підошву відсіку і розкладають на складові (нормальну
| Nn= Gn.cosan, | (9.8) |
і дотичну
| Tn = Gn.sinan . | (9.9) |
Cила тертя, що виникає на підошві відсіку
| Sn= (Nn- Wf )*tgjі , | (9.10) |
| де | jі | - | кут внутрішнього тертя грунту. |
Сила зчеплення
| Cn = ci. ln , | (9.11) |
| де | ci | - | питома сила зчеплення [8]; |
| ln | - | довжина ділянки кривої ковзання. |
Крім зазначених сил на масив грунту діє тиск води з боку нижнього б'єфа
| WO = 0,5 .g. h2, | (9.12) |
| де | h2 | - | глибина води в нижньому б'єфі. |
Для всього масиву відповідно до формули (9.1) сили і моменти, що діють на окремі відсіки підсумовуються і коефіцієнт стійкості укосу може бути знайдений за формулою
 , | (9.13) |
| де | r | - | радіус дії сили WОщодо центру кривої ковзання (див. рис.Д.9.1) |
Питому вагу грунту, що знаходиться нижче кривої депресії, визначають за формулою
| g2 = gc +n*g , | (9.14) |
| де | gc | - | питома вага грунту в сухому стані , т/м3; |
| n | - | шпаристість грунту. |
Для скорочення розрахунків силу зчеплення
 , | (9.15) |
де
- із постійним значенням питомого зчеплення | li =p.R .b i /180 , | (9.16) |
| де | b i | - | кут, утворений радіусами, проведеними з центру кривої ковзання до пересічення з межами її ділянок, що мають однакове значення питомого зчеплення. |
Підрахунок величин, необхідних для визначення коефіцієнта стійкості укосу, рекомендується робити у формі таблиці (табл. 9.5).
Таблиця 9.5
Визначення коефіцієнта стійкості ks
| № | sin an | сos an | h’ | h’’ | h’’’ | Gn | Gn * sinan | Gn * cosan | Wf | tg ji | (Gn * cosan- Wf)* tg ji | ci | li’ | ci * li’ |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 9 | 0,9 | 0,44 | 1,2 | - | - | 4,0 | 3,6 | 1,76 | - | 0,25 | 1,14 | 2,2 | 5,6 | 12,3 |
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
| -3 | -0,3 | 0,95 | - | - | 0,8 | 3,0 | -0,9 | 2,85 | 1,7 | 0,55 | 0,63 | 0 | 3,8 | 0 |
| Σ | 64,0 | 52,7 | 126 |
Зазначеним способом може бути зроблений розрахунок стійкості і верхового укосу земляної греблі.
10. Коструювання та розрахунок водоскидної споруди
10.1. Загальні положення
Водоскидні споруди призначені для скидання з водоймища в нижній б'єф частини паводкових витрат, що акумулюється у водосховище, заповнюючи об'єм форсування.
При річкових гідровузлах з глухими земляними греблями влаштовують руслові та берегові водоскиди, тип яких визначається місцевими топографічнимим, гідрологічними, експлуатаційними умовами та умовами виробництва робіт. Берегові водоскиди, як правило, будують відкритими, а їх транзитну частину виконують у вигляді швидкоструму та багатоступеневого перепаду. Трубчасті (руслові) водоскиди споруджуються в тілі земляної греблі (ковшові, баштові, шахтні та сифонні) та мають різні конструкції вхідної та транзитної частин.
Відкриті берегові водоскиди розташовують на одному з берегів річки. Вісь водоскидного тракту переважно трасують по водороздільним ділянкам схилу, по можливості перпендикулярно горизонталям, що забезпечує мінімум земляних робіт. Як правило, вісь водоскидного тракту має криволінійний обрис в плані та окреслюється радіусом r > 5bk , де bk - ширина водоскиду. Перед водоскидом та за ним підвідний та відвідний канали повинні мати прямолінійні ділянки довжиною не менше 1,5bk . Вхідну частину підвідного каналу треба віддаляти від греблі на 20 – 40 м. Вихідна частина відвідного каналу повинна бути віддалена від греблі не менш ніж на 50…100 м, щоб при пропуску повені чи дощового паводка не виникло підмиву низового укосу греблі [3].
Закриті руслові водоскиди обов’язково розташовують на ґрунті підвалини (не рекомендовано споруджувати на насипному ґрунті в зв’язку з можливим просіданням останнього). Вісь баштового водоскиду трасують по найнижчим відміткам балки (водотоку) для забезпечення суміщення функцій водоскиду як водоспуску. Відвідна труба (транзитна частина) – напірна, горизонтальна. Вісь ковшового, як правило, зміщують в сторону одного з берегів. Напірну трубу часто розташовують під кутом до горизонту.
В курсовому проекті необхідно:
- визначити місцеположення вісі водоскидного тракту;
- запроектувати тип та розрахувати розміри вхідної, транзитної та вихідної частин водоскиду, а саме:
А) для фронтального водоскиду – ширину водозливного фронту; тип водозливу; довжину перехідної ділянки від входу до відвідного каналу; форму, довжину, глибину та похил відвідного каналу; розміри та глибину швидкотоку; параметри гасника енергії;
Б) для траншейного водоскиду - ширину водозливного фронту; тип водозливу; параметри траншеї; форму, довжину, глибину та похил відвідного каналу; розміри та глибину швидкотоку; параметри гасника енергії;
В) для баштового водоскиду – форму та розміри башти; кількість, діаметр та довжину відвідних труб; параметри гасника енергії;
Г) для ковшового водоскиду – форму та розміри ковша; кількість, діаметр та довжину відвідних труб; параметри гасника енергії.
Конструктивні особливості водоскидів різних типів детально наведені в [1, 3, 4].
10.2. Розрахунок вхідної частини
Основою гідравлічного розрахунку вхідної частини водоскидів є визначення її необхідної довжини (поперечного перерізу), що забезпечить пропуск розрахункової паводкової витрати при максимальному рівні води у водосховищі на відмітці ФПР (заданої забезпеченості).
Вихідними даними є максимальна витрата річки Qmax, розрахунковий напір на водозливі (в курсовому проекті рекомендується приймати автоматичний водозлив, відмітка гребня якого рівна НПР, тобто напір дорівнює різниці форсованого (ФПР) та нормального (НПР) підпірних рівнів), об’єм повені заданої забезпеченості Wрта регулюючий об’єм водосховища, що визначається із завдання на КП за залежністю Q=f(H).
Для розрахунку довжини водозливного фронту (периметра) застосовується формула
 , | (10.1) |
| де | Qr | - | розрахункова зарегульована витрата, м3/с; |
| m | - | коефіцієнт витрати водосливу; | |
| H | - | напір на водозлив, м. |
Напір на водозлив H при пропусканні максимального розрахункового паводку знаходять за залежністю