 |
Расчет фильтрации тела плотины.
|
|
|
|
Через тело плотины осуществляется фильтрация, что потенциально создаёт условия для фильтрационных деформаций, ведёт к большим потерям воды. Задачей фильтрационных расчетов является установление положения кривой депрессии (верхней границы фильтрационного потока) в теле плотины и разработка такого поперечного сечения плотины, при котором кривая депрессии не выходила бы на низовой откос. Выход депрессионной кривой на низовой откос может вызвать суффозию – вымывание мелких частиц грунта потоком профильтровавшейся воды, что ведет к оседанию тела плотины и обрушению низового откоса. Другая цель расчетов – определение общего фильтрационного расхода через плотину. Параметры фильтрационного потока позволяют найти рациональные формы и размеры поперечного профиля плотины и ее противофильтрационных и дренажных устройств, а также выбрать общую схему дренирования тела и основания плотины [5].
Определение положения линии депрессии в теле земляной плотины необходимо для суждения о том, насколько тело плотины находится в безопасных условиях в отношении пучения от промерзания, а также для подсчета коэффициента запаса на устойчивость низового откоса. Положение депрессионной кривой в однородных плотинах не зависит от качества грунта, а определяется только геометрическими размерами профиля плотины.
Определение фильтрационных расходов производится с целью выяснения возможных утечек воды из водохранилища и для расчета внутренних дренажей.
При определении общего фильтрационного расхода через плотину се разбивают по длине на ряд характерных участков l1, l2 … ln (рис.1). Это вызвано тем, что по длине плотины напор изменяется, и на одних участках плотина может быть расположена на водоупоре, а на других - на проницаемом основании, на одних участках в нижнем бьефе есть вода, а на других ее нет. Затем для каждого участка в зависимости от расчетной схемы плотины вычисляют удельные расходы q1, q2 … qn принимая напор средним по участку. Общий фильтрационный расход через плотину определяют по формуле:
|
|
|
Q = q1 l1 + q2 l2 + … qn ln
Рис. 3.1. Расчетная схема для определения суммарного фильтрационного расхода: 1 — гребень плотины; 2 — расчетный уровень верхнего бьефа.
Последовательность проведения расчета
1. Вычерчивают в масштабе поперечное сечение земляной плотины.
2. Вычерчивают дренажную призму: для дренажной призмы необходимо принять высоту и коэффициенты заложения откосов (в данном примере nдрен банкета = nплотины, mдрен банкета =1).
3. Определяют положение раздельного сечения (АВ через ∆L).
Положение раздельного сечения (АВ) определяют по горизонтальному расстоянию ∆L от точки пересечения верхового откоса с уровнем воды верхнего бьефа. Величину ∆L, определяют по формуле:
∆L = ԑ Н m,
где ԑ - коэффициент, зависящий от рода грунта и принимаемый равным 0,27-0,30; Н - напор воды в верхнем бьефе, м; m - коэффициент заложения верхового откоса.
4. Вычисляют величину захода кривой депрессии в дренаж (1) и определяют координату кривой депрессии в месте выхода ее на низовой откос (h1) из выражения:
H1 = 2l = 
– L, откуда l = h1/2
где L - расстояние от конца верхового откоса дренажной призмы до раздельного сечения, определяют по чертежу поперечного сечения; l - нулевая точка координат кривой депрессии в месте выхода ее на низовой откос, Н- напор воды в верхнем бьефе, при отсутствии воды в нижнем бьефе плотины; Н - высота воды перед плотиной.
5. Устанавливают начало координат кривой депрессии (точка 0): ось Х направлена по уровню воды в нижнем бьефе в сторону верхнего бьефа, ось У проходит через начало координат 0 на расстоянии l от точки пересечения внутреннего откоса дренажа с осью Х. Принимая начало координат в точке пересечения раздельного сечения с основанием плотины (0) и задаваясь различными значениями х, вычисляют соответствующие величины у, используя выражение:
|
|
|
y2 = 2h1x, откуда y = 
Полученные значения x и y оформляют в виде таблицы.
6. По величинам х и у наносят точки кривой депрессии на чертеж и соединяют их плавной кривой. У верхнего бьефа кривую депрессии исправляют от руки так, чтобы она примыкала к верховому откосу под прямым углом.
7. Определяют общий фильтрационный расход через плотину Q, м3/сут. При отсутствии воды в нижнем бьефе расчетные формулы упрощаются:
Q = q × L'
где L' - общая длина плотины (м), определяется по Генеральному плану хозяйства. Удельный расход на фильтрацию плотиной (q, м3/сут. на 1 м длины плотины) определяют из выражения:
q = k Н2 / 2(L+l)
где k - коэффициент фильтрации грунта тела плотины (например, для суглинка k = 0,07 м/сут на 1 м длины плотины); L, l и Н - величины из фильтрационного расчета (см. выше).
8. Определяют расчетный объем земляных работ по возведению плотины. Объемы линейных земляных сооружений (плотин, дамб, каналов и пр.) вычисляют приближенным способом путем деления сооружения вертикальными поперечными плоскостями в характерных точках перелома продольного профиля на призматоиды. По площадям поперечных сечений F1 и F2 и расстоянию между ними определяют объемы V отдельных призматоидов, а затем суммируют их.
|
|
|
