Remontoff23.ru

Про Ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости низового откоса грунтовой плотины

Расчет устойчивость откоса

Для выполнения расчета устойчивости откоса грунтовой плотины существуют несколько способов. В курсовой работе выполняется расчет устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей. Для проверки устойчивости рассчитывается коэффициент устойчивости, который определяется по формуле:

; но в пределах 1,

1…1,25 зависимости от класса сооружения.

Рис. 2. Схема к расчету фильтрации. 1 – поверхность депрессии; 2 – капиллярный подъем

Рис. 3. Однородная плотина на проницаемом основании

Рис. 4. Однородная плотина с дренажным банкетом на непроницаемом основании (Т=0)

Рис. 5. Плотина с ядром на малопроницаемом основании

где — сумма моментов удерживающих сил,

— сумма моментов сдвигающих сил.

Для рассматриваемого откоса задаются рядом возможных круглоцилиндрических поверхностей сдвига (рис. 6, на котором AD-одна из произвольно заданных поверхностей сдвига грунта). Расчет устойчивости начинается с построения поверхностей скольжения. Через две точки проводится линия. Первая точка отсчитывается от внешней границы дренажной призмы (вниз — высота плотины, влево-5 высот плотины). Вторая точка — правая граница гребня плотины. На этой линии необходимо определить три точки так, что бы проходя через первую точку, круглоцилиндрическая поверхность отсекла низовой откос плотины и вышла за плотину две высоты плотины. Через вторую точку так, чтобы она вышла за полторы высоты плотины. Через третью точку так, чтобы она вышла на одну высоту плотины. При проектировании грунтовой плотины на непроницаемом основании, круглоцилиндрическая поверхность должна проходит касательно к поверхности основания низового откоса.

Рассматриваемый отсек обрушения ABCDA (рис. 6) разбивают на вертикальные столбы (фрагменты) шириной b=0,1R. Вес каждого столба обозначают через δG, причем принимают допущение, согласно которому сила нормального давления δN, действующая на подошву данного столбца в момент предельного равновесия отсека обрушения для достаточно пологих откосов, обычно принимаются в гидротехнической практике

сдвигающий момент сил ( ), стремящихся повернуть рассматриваемый отсек обрушения относительного центра О дуги сдвига

(5)

где G – вес всего отсека обрушения,

Рис. 6.Схема к расчету устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей

— плечо этой силы относительно упомянутого центра О.

Критический удерживающий момент сил , препятствующих повороту рассматриваемого отсека обрушения относительно центра О в момент предельного равновесия,

Читайте так же:
Серая грунтовка для стен

(6)

где R – радиус дуги сдвига;

и — сила трения и сила сцепления столба в момент предельного равновесия;

-длина части дуги, образующей подошву данного столба;

и -значения и , при которых рассматриваемый отсек обрушения происходит в состояние предельного равновесия.

Расчеты рекомендуется проводить в табличной форме (табл. 1), форма зависит от варианта работы.

Расчёт устойчивости низового откоса плотины

Разрушение грунтовых плотин часто происходит из-за разрушения низового откоса, которое согласно наблюдениям происходит по криволинейной поверхности, происходящей в теле плотины или с захватом основания.

Обрушение грунтового массива откоса происходит при неблагоприятном сочетании нагрузок, когда сумма сдвигающих сил при неблагоприятном сочетании нагрузок превышает сумму удерживающих сил. Сдвигающие силы – составляющая собственного веса грунта уменьшает устойчивость откосов.

Расчет устойчивости низового откоса плотины вычисляется по формулам:

коэффициент запаса устойчивости.

момент сил удерживающих.

момент сил сдвигающих.

угол внутреннего трения, зависит от вида грунта .В данном случае грунт № 7,то градусов.

угол наклона низовой грани, равен 32 градусам.

нормативное значение коэффициента устойчивости

коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от класса плотины, для IV класса.

коэффициент сочитания нагрузок, для основных.

коэффициент условия работы,

Вывод: Обрушения откоса по рассматриваемой поверхности сдвига невозможно.

Проектирование водосброса

При грунтовых плотинах для пропуска расходов половодья и дождевых паводков во избежание переполнения водохранилища, для пропуска льда, мусора из верхнего бьефа в нижний устраивают водосбросные сооружения. Выбор типа водосброса и его трассы обычно выполняется на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

Работа по проектированию водосбросного тракта в курсовом проекте начинается с выбора трассы водосброса на генплане гидроузла, после того как плотина в принципе запроектирована.

До начала проектирования водосброса необходимо вписать плотину из грунтовых материалов в местность.

Выбор типа водосброса

При разработке курсового проекта выбор типа водосброса и его трассы производится на основании сравнения достоинств и недостатков различных вариантов водосброса с учётом исходных данных: расчётного максимального и строительного расходов, возможной форсировки уровня водохранилища, топографических, геологических условий, а так же высоты и типа плотины.

Читайте так же:
Сертификаты соответствия грунтовок глубокого проникновения

1. По расположению в узле сооружений: водосбросы в теле плотины; водосбросы береговые (вне тела плотины)

2. По типу оборудования водосливной части: регулируемые; нерегулируемые (автоматические)

3. По конструктивному оформлению: трубчатые; береговые; открытые; сифонные; траншейные; шахтные; туннельные

Учитывая большое разнообразие водосбросных гидротехнических сооружений и невозможность детального изучения каждого из них в рамках данной работы, в дальнейшем рассмотрим один из самых распространенных типов водосбросов при грунтовой плотине — вариант открытого берегового водосброса.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Земляная плотина с паводковым водосбросом

3. 3. Расчеты устойчивости откосов.

Целью расчета является определение минимальных коэффициентов запаса устойчивости откосов плотины для принятого поперечного профиля. Найденный минимальный коэффициент должен быть равным или большим (но не более чем на 10%) допустимого коэффициента запаса устойчивости откоса, принимаемого по табл. 3.9.

Расчеты устойчивости откосов земляных плотин всех классов выполняются для плоской задачи (на 1 п.м. длины плотины) по методам плоских или круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Значение [ K ] для плотин класса

Расчет устойчивости экрана и защитного слоя. Этот расчет выполняется по методу плоских поверхностей скольжения, проходящих по контакту защитного слоя и экрана (проверка устойчивости защитного слоя) и по контакту экрана и тела плотины (проверка устойчивости экрана вместе с защитным слоем).

Коэффициент запаса устойчивости защитного слоя или экрана вместе с защитным слоем определяется как отношение пассивного Е П и активного Еа давлений, действующих соответственно слева и справа от вертикали АВ (рис.3.4)

К = , (3.13)

Еа = G 1 cos  1 sin  1 , (3.14)

Е П = G 1 cos 2  1 tg  + G 2 tg(  +  2 ) + C(L 1 cos  1 + L 2 cos  2 ). (3.15)

Здесь G 1 — вес защитного слоя (или экрана с защитным слоем)

справа от вертикали АВ;

Читайте так же:
Сертификат соответствия грунтовка ceresit ст16

 1 — угол наклона защитного слоя или экрана к горизонту;

 — угол внутреннего трения (не контакте двух грунтов принимается меньшее значение);

G 2 — вес части защитного слоя (или экрана с защитным слоем) слева от вертикали АВ, дающий минимальное значение слагаемого G 2 tg (  + 2 ). Минимальное значение этого слагаемого определяется подбором, задаваясь различными значениями угла  2 c интервалом 5 0 , начиная c  2 =0°;

С — сцепление (при расчете защитного слоя С =0);

L 1 = BD — длина плоскости скольжения защитного слоя по экрану (или экрана вместе с защитным слоем по телу плотины);

L 2 — длина основания защитного слоя (или экрана вместе с защитным слоем) слева от вертикали А B , соответствующая, минимальному значению слагаемого

G 2 tg (  + 2 ) .

Если G 2 tg (  + 2 ) min при  2 = 0, то L 2 = ВС.

Расчет устойчивости низового откоса. Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе — максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н пл .

На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части (рис. 3.5), наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка «с») проводится вертикаль СД и линия СЕ под углом 85 0 к откосу. Из точек «А» и «В» как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R 0 , которые пересекаются в точке «0». Значение радиуса определяется как

R 0 = (3.16)

Величины R H и R B определяются по табл. 3.10 в долях высота плотины.

Проведя из точки «с» дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СД и СЕ, находится многоугольник Oe dba , в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. В случае скального грунта основания кривая скольжения должна касаться его поверхности.

Расчет устойчивости низового откоса грунтовой плотины

По полученным координатам на поперечном профиле плотины строим кривую депрессии (рис. 4).

Читайте так же:
Сертификат грунтовка гф 0163

1.4 Расчет устойчивости низового откоса

Проверка устойчивости низового откоса плотины осуществляется согласно СНиП 2.06.05–84.

Расчеты устойчивости откосов грунтовых плотин всех классов следует выполнять для круглоцилиндрических поверхностей скольжения. При использовании метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения выполняют следующее:

1). Строят область нахождения центров поверхностей скольжения;

2). Проводят круглоцилиндрические поверхности сдвига;

3). Вычисляют значения коэффициентов устойчивости откоса для множества поверхностей сдвига по формуле:

Куст = Rудер. / Fсдвиг, (28)

где Rудер, Fсдвиг— равнодействующие моментов удерживающих сил и сдвигающих сил.

4).Делают вывод об устойчивости откоса и правильности принятого его заложения. Откос считается устойчивым, если:

Куст  Кн * Кс / Км, (29)

где Кн – коэффициент надёжности по классу сооружения, для плотин 3-го класса Кн = 1.15;

Кс— коэффициент сочетания нагрузок, для основного сочетания равен 1;

Км— коэффициент равный 0.95.

Для построения области нахождения центра поверхности сдвига предложено несколько методов. Один из наиболее простых метод В.В. Фандеева, в котором рекомендуется центры круглоцилиндрических поверхностей сдвига располагать в криволинейном четырёхугольнике. Этот четырёхугольник образуется следующими линиями, проведёнными из середины откоса: вертикалью и прямой под углом 85˚ к откосу, а также двумя дугами радиусов:

и , (30)

где К1 и К2 — коэффициенты внутреннего и внешнего радиусов, которые определяются в зависимости от заложения откоса.

При коэффициенте заложения низового откоса m2 = 2.5, К1 = 0,875 и К2 = 2,025

Т. о.: R1 = 0,875 * 15,0 = 13,1 м; R2 = 2,025 * 15,0 = 30,3 м.

Поверхность сдвига на поперечном профиле плотины представляет собой дугу окружности радиуса , проведённую таким образом, чтобы она пересекала гребень плотины и захватывала часть основания. Проведём окружность радиусом R = 30 м.

Значение коэффициента устойчивости откоса для кривой сдвига вычисляем для 1 м длины плотины в такой последовательности:

(1) Область, ограниченную кривой сдвига и внешним очертанием плотины (массив обрушения), разбиваем вертикальными прямыми на отсеки. Ширина отсеков равна b. При расчёте «вручную» удобно величину b принимать равной 0,1R, центр нулевого отсека размещать под центром кривой сдвига, а остальные отсеки нумеровать с положительными знаками при расположении их вверх по откосу и с отрицательными – вниз к подошве плотины, считая от нулевого отсека.

Читайте так же:
Силиконовая грунтовка для ванной

(2) Для каждого отсека вычисляем siną и cosą, где ą – угол наклона подошвы отсека к горизонту. При b = 0,1*R значение siną = 0,1*N, где N – порядковый номер отсека с учётом его знака; .

Рассчитаем величину b:

Далее считаем величины siną, cosą и вносим в таблицу 2.2. Порядковый номер N определяем по чертежу (рис. 5).

(3) Определяем средние высоты составных частей каждого отсека, имеющих различные плотности (рис. 5): – слоя грунта тела плотины при естественной влажности; — слоя грунта тела плотины при насыщении водой; — слоя грунта основания при насыщении водой; — слоя воды (на рисунке не показан). В качестве средних высот принимаем высоты частей, замеренные по чертежу в середине отсека. При наличии по краям массива обрушения неполных отсеков их эквивалентная средняя высота:

где — площадь неполного отсека, определяемая графически. (31)

Определим площади неполных отсеков 10 и –7:

ω10 = 3,75 м2; ω-7 = 0,5 м2.

Отсюда определяем средние высоты отсеков:

h10 = ω10 / b = 3,75 / 3,0 = 1,25 м; h-7 = ω-7 / b = 0,5 / 3 = 0,16 м.

(4) Вычисляем плотность грунта каждого слоя по формулам:

; ; , (32)

где — плотность грунта тела плотины при естественной влажности;

— плотность грунта тела плотины при насыщении его водой;

— плотность грунта основания при насыщении водой;

— пористость грунта;

— коэффициент, зависящий от влажности грунта – при влажности, равной 12…18%,

— плотность воды;

— удельная плотность частиц грунта тела плотины;

— 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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector