Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ПЛОТИНЫ



 

Основными задачами фильтрационного расчета плотины являются: выбор схемы подземного контура, назначение размеров его водонепроницаемых и водопроницаемых элементов, проверка размеров водонепроницаемой части подземного контура по условиям отсутствия фильтрационных деформаций грунта в основании, определение фильтрационного давления и фильтрационного расхода в основании. В фильтрационном расчете рассматривается плоская задача, грунт основания считается однородным и изотропным.

Целями фильтрационных расчетов подземного контура водосливной плотины является:

1) построение эпюры фильтрационного давления, действующего на подземный контур водосливной плотины;

2) проверка размеров подземного контура по условиям отсутствия фильтрационных деформаций в основании (общая фильтрационная прочность) и в области выхода фильтрационного потока (местная фильтрационная прочность);

3) определение фильтрационного расхода в основании водосливной плотины.

 

Выбор схемы и основных размеров элементов подземного контура

 

Выбор схемы подземного контура производится, исходя из геологических условий в основании водосливной плотины – характеристик грунта и глубины заложения водоупора, а также действующего напора.

Основные размеры элементов подземного контура следует назначать в соответствии с рекомендациями гл. 3 настоящих методических указаний.

В случае, когда водоупор залегает на большей глубине или не определен, следует принимать схему подземного контура с висячим верховым шпунтом и понуром.

Если в основании водосливной плотины водоупор залегает на глубине не более 10÷15 м от подошвы плотины, то следует принимать схему с верховым шпунтом добитым до водоупора. В этом случае понур не нужен.

В курсовом проекте возможны три схемы подземного контура водосливной плотины:

1) с висячим верховым шпунтом и понуром;

2) со шпунтом, добитым до скального водоупора;

3) со шпунтом, добитым до глинистого водоупора.

 

Фильтрационный расчет подземного контура плотины

 

Схема с висячим шпунтом и понуром

 

Задавшись размерами подземного контура, определяется положение расчетного водоупора.

Горизонтальная проекция подземного контура равна (рис. 5.1):

, (5.1)

где: – длина понура, м;

– длина тела плотины, м.

Вычисляется заглубление наиболее низкой точки подземного контура (шпунта) от поверхности дна верхнего бьефа:

, (5.2)

где: – заглубление наиболее низкой точки подземного контура, м;

– отметка дна в верхнем бьефе, м;

– отметка шпунта, принимается кратно длине шпунта.

Определяется активная зона (глубина) фильтрации = согласно рекомендаций таблицы В1 приложения В.

Согласно рекомендаций [17 с. 40], если действительное заглубление водоупора , надлежит принимать:

, (5. 3)

если , надлежит принимать:

. (5.4)

Если TД=∞ (водоупор не обнаружен), то .

Далее подземный контур разбивается на участки (рис. 5.1). Для каждого из участков определяются коэффициенты сопротивления по зависимостям:

1) входной элемент (участок I).

Коэффициент сопротивления (при отсутствии понурного шпунта):

, (5.5)

где: - коэффициент сопротивления входного элемента подземного контура;

- средняя толщина понура, м;

– глубина от горизонтального участка подземного контура (понура) до водоупора.

2) горизонтальный элемент (участок II).

При длине элемента между двумя шпунтами :

, (5.6)

где: – длина понура, м;

– длина верхового шпунта, м, в нашем случае =0;

–расстояние от понура до конца шпунта под плотиной, м.

Если , то .

3) внутренняя вертикальная преграда – шпунт (участок III).

В случае, если и , то коэффициент сопротивления шпунта будет определяться по зависимости:

, (5.7)

где: – толщина уступа, м;

– глубина от фундаментной плиты до водоупора, м.

4) горизонтальный элемент (участок IV).

Если , где l – длина фундаментной плиты, то:

, (5.8)

где: – длина верхового подплотинного шпунта, м;

– длина низового подплотинного шпунта, м, в нашем случае =0.

5) выходной элемент (участок V).

, (5.9)

где: – глубина от подошвы водобоя до водоупора, м.

Потеря напора для каждого элемента подземного контура выражается формулой [17, с.40]:

, (5.10)

где: – коэффициент сопротивления i-ого элемента;

q – удельный фильтрационный расход в основании;

k – коэффициент фильтрации основания грунта.

Можно записать [25]:

, (5.11)

где: Н=↓НПУ-↓СНУВНБ – действующий напор, м.


 

Рис. 5.1.

 

 


Потери напора по элементам распределяются (в соответствии с формулой 5.10):

1) входной – ;

2) горизонтальный – ;

3) шпунт – ;

4) горизонтальный – ;

5) выходной – .

Сумма должна быть равна напору Н.

По результатам расчетов строится эпюра фильтрационного давления (рис. 5.1).

Величина удельного фильтрационного давления на один погонный метр фундаментной плиты вдоль напорного фронта определяется площадью части эпюры фильтрационного давления, действующего на тело плотины:

, кН/м.пог. (5.12)

 

Схема со шпунтом, добитым до скального водоупора

 

Фильтрационные расчеты подземного контура со шпунтом, доведенным до скального водоупора, производится путем приведения действительной области фильтрации к фиктивной.

Для металлических шпунтов следует учитывать лишь заглубление их в водоупор, определяя приведенную их длину по зависимости:

, (5.13)

где: – длина шпунта, добитого до водоупора, м;

–коэффициент, характеризующий обтекание фильтрационным потоком заглубленной в водоупор части шпунта :

=100, =1,0 – при полускальном водоупоре;

=50, =0,5 – при скальном водоупоре.

По известной величине можно вести расчет подземного контура, принимая шпунт водопроницаемым, не доведенным до водоупора.

Определяется заглубление наиболее низкой точки подземного контура плотины по условию:

, (5.14)

где: – заглубление подошвы фундаментной плиты плотины относительно дна верхнего бьефа, м.

Определяется положение расчетного водоупора по соотношению по таблице В1 приложения В определяется .

С учетом полученных величин расчетная схема приводится к одношпунтовому подземному контуру с висячим шпунтом и водоупором на глубине (рис. 5.2).

Далее расчет производится по обычной схеме висячего (не добитого до водоупора) шпунта. Подземный контур при такой схеме будет иметь три элемента:

1) входной – ( - определяется по формуле (5.7));

2) горизонтальный – (формула (5.8));

3) выходной – (формула (5.9)).

Потери напора по элементам распределяются в соответствии с формулой (5.10).

По результатам расчетов потерь напора строится эпюра фильтрационного давления (рис. 5.2).

Величина удельного фильтрационного давления определяется как площадь эпюры фильтрационного давления.


 

 

Рис. 5.2.

 


Схема со шпунтом, добитым до глинистого водоупора

 

Для шпунтов учитывают только их проницаемость (без учета обтекания), заменяя шпунтовый фрагмент шириной одним метром горизонтального участка подземного контура сооружения с приведенной длиной:

, (5.15)

где: – приведенная длина, м;

- коэффициент водопроницаемости шпунтового фрагмента;

= – для металлических шпунтов;

= – для деревянного шпунта.

Приведённый плоский бесшпунтовый подземный контур рассчитывается как обычный плоский флютбет при наличии водоупора. Расчетная схема к фильтрационному расчету такого подземного контура показана на рис.5.3.

Положение расчетного водоупора принимается равным действительному ТрасчД.

Подземный контур при такой схеме будет иметь три элемента:

1) входной – , определяется по формуле 5.5;

2) горизонтальный – определяется формуле (5.8) при S1=0, S2=0, при l=lпр;

3) выходной – определяется по формуле (5.9).

Потери напора по элементам распределяются в соответствии с формулой (5.10).

По результатам расчетов потерь напора строится эпюра фильтрационного давления (рис. 5.3), эпюра строится для приведенной длины подземного контура, затем с низовой стороны откладывается действительная длинна тела плотины и другая часть эпюры обрезается.

Величина удельного фильтрационного давления определяется как площадь эпюры фильтрационного давления.


 

Рис. 5.3.