Курсовая работа (т): Гребля із ґрунтових матеріалів з баштовим водоскидом

.4.1 Верховий укіс

В курсовому проекті тип кріплення верхового укосу проводиться в залежності від висоти вітрової хвилі 1% забезпеченості h_1%, м, вважаючи якщо h_1% >1, 0 м, то вибираємо кріплення бетонними плитами (рис. 4.5 а).

Рис. 4.5. Кріплення верхового укосу: а) бетонне; б)кам’яне; в) упор в кінці кріплення.

Верхньою границею кріплення вважається відмітка гребеня греблі, нижня - на глибині нижче рівня мертвого об'єму (РМО) на 2 h_1%

↓НГК=↓РМО- 2h_1% = 151, 03 - 2∙1, 18= 148, 67 м  (4.9)

Приймаємо ↓НГК=148, 67 м.

Під бетонним кріпленням укосу повинна бути влаштована підготовка по типу зворотного фільтра по всій площі кріплення з товщиною кожного шару 20…30 см

4.4.2 Розрахунок бетонного кріплення верхового укосу

Бетонне або залізобетонне кріплення виконується у вигляді збірних або монолітних плит, розміри яких і товщина знаходяться в результаті розрахунків на міцність і стійкість.

В курсовому проекті розміри плит вибираються виходячи із умов транспортування і зручності укладання на укіс (в межах 5 х 5 м), а їх товщину допускається визначати за формулою [1, c.17]

 (4.10.)

η =1 для монолітних і η=1, 1 для збірних,_1% - висота хвилі 1% забезпеченості, м,

ρ_пл - щільність матеріалу плити 2, 4 т/м³,

λ - довжина хвилі. м,

ρ_ω - густина води, т/м³,_h - коефіцієнт закладання укосу,_sl - розмір сторони плити, що розташована перпендикулярно урізу води, м (не менше 5 м).

Мінімальна товщина t_пл плити повинна бути не менше 0, 08 м (рис.4.5).

Приймаємо 0, 18

4.4.3 Кріплення низового укосу

Кріплення низового укосу приймаємо у вигляді відсипки шару щебеню або гравію товщиною 0, 2…0, 3 м (тому що укіс укладено середніми пісками, рис. 4.6. а),

Рис. 4.6. кріплення низового укосу: а) відсипка щебеню, б) залуження

.5 Дренажне обладнання

Дренажне обладнання споруджують для організованого відводу профільтрованої через тіло греблі води. В даному курсовому проекті проектуємо дренажну призму. Висота дренажної призми залежить від положення максимального рівня води нижнього б’єфу з урахуванням запасу на можливе хвилювання води h_s, але не менше 0, 5 м, та більше ніж глибина промерзання t_пр (в даному випадку t_пр=0, 6 м). Приймаємо h_{s дп}=0, 5 м

Ширина призми по верху b_др = 2 м, коефіцієнт закладання укосу, який межує з тілом греблі m = 1, 3 а зовнішнього m_з =1, 5.

Глибина води нижнього б'єфу Н₂ визначається по кривій Q=f(h) для Q_max, 1, 2 м.

Відмітка рівня нижнього б’єфу: ↓РНБ = ↓дна +h = 146, 9 + 1, 2 = 148, 1 м Висота призми становить: 1, 2+0, 5=1, 7 м.

Відмітка верха дренажу: ↓В_др=↓дна+h_пр = 146, 9+1, 7=148, 6 м.

Зі сторони греблі і основи дренаж повинен бути обсипаний зворотним фільтром з товщиною кожного шару 0, 2…0, 3 м.

Рис. 4.7. Дренажна призма

.6 Вибір і обґрунтування виду земляної греблі

Тіло греблі виконується із середнього піску з коефіцієнтом фільтрації , тому гребля водопроникна, виконується з протифільтраційним пристроєм в тілі і є неоднорідною.

Рис. 4.8. Схема неоднорідної греблі із замком

- тіло греблі; 3 - замок; 7 - дренажна призма

4.6.1 Протифільтраційні пристрої в тілі греблі і її основі

В тілі греблі проектуємо протифільтраційний пристрій - ядро. Основа греблі водонепроникна, тому проектуємо протифільтраційний пристрій в основі греблі замок (рис. 4.9.).

Для протифільтраційних пристроїв використовуємо грунт коефіцієнт фільтрації якого k_я в 50…80 разів менше, ніж коефіцієнт фільтрації тіла греблі. Грунт протифільтраційних пристроїв приймаємо суглинок з коефіцієнтом фільтрації k_я=0, 05 м/добу. Ширину ядра по верху приймаємо b₁=0, 8 м, по низу b₂=2, 0 м

Рис.4.9. Замок.

Ширину замка в основі приймаємо 0, 5…0, 70 м; коефіцієнт закладання укосу замка m=1.

4.6.2 Конструкція греблі

Після визначення розмірів всіх елементів необхідно накреслити поперечний розріз тіла греблі з необхідними розмірами і відмітками в масштабі 1:200 (Рис.4.10) [1, c.22].

4.6.3 Побудова греблі на плані

Для цієї побудови греблі на плані (Рис.4.11) необхідно скористатись поперечним розрізом і виділити на плані гідровузла горизонталі з відмітками гребеню греблі (↓ГрГ), верха дренажу (↓верх. др.). Від осі греблі (створу) в обидві сторони відкласти в масштабі плану напівширину земляного полотна b_гр /2 = 6, 0 м (точки а і б). Прямі, проведені через ці точки до перетину з горизонтальними, які мають відмітку гребеню греблі, будуть верховою і низовою бровками греблі (лінії АА і ББ). Подальша побудова буде зведена до визначення лінії зовнішнього контуру греблі і дренажу.

Верховий укіс. Визначається перевищення Δh відмітки гребеню греблі (↓ГрГ) над дном річки (↓дна річки) Δh=↓ГрГ-↓дна річки. Горизонтальне проложення l_c = m_h·Δh₁, м, де m_h - коефіцієнт закладання верхового укосу греблі. Отримане значення l_c відкладається в масштабі по нормалі до верхової бровки і до перетину з дном річки (точка с). Далі визначається перевищення Δh_п гребеню греблі (↓ГрГ) над відміткою горизонталі, що розглядається (↓і_гор) і за залежністю l_і = m_h·Δh_п (4.14.) визначається горизонтальне проложення. Відклавши розмір l_і по нормалі до верхньої бровки знаходяться точки зовнішнього контуру на горизонталях річкової долини з відмітками ↓і_гор (точки В₁ на горизонталях N на обох берегах). Для інших горизонталей знаходження точок зовнішнього контуру проводиться аналогічно. Сполучивши отримані точки прямими одержуємо планове креслення греблі у верхньому б'єфі.

Низовий укіс. Визначається перевищення Δh_t відмітки ↓ГрГ над відміткою верху дренажу (↓врх. др.) і знаходиться горизонтальне прокладання за залежністю l_t = m_t·Δh_t (4.15.), де m_t - коефіцієнт закладання низового укосу греблі. Нормально до нижньої бровки відкладається розмір l_t до перетину з горизонталями річкової долини, що мають відмітку ↓врх. др. (точки F i F₁). Пряма F F₁, яка проведена через ці точки, буде внутрішньою бровкою дренажу, а на відстані, що дорівнює ширині дренажу по верху буде проходити його зовнішня бровка (лінія ЕЕ). Знаходження точок зовнішнього контуру греблі вище лінії F F₁ проводиться як і для верхового укосу. На ділянці, нижче лінії ЕЕ побудова проводиться аналогічно описаному, але враховується, що коефіцієнт закладання зовнішнього укосу дренажу буде m_др, а горизонтальні положення відкладаються від зовнішньої бровки дренажу.

4.7 Фільтраційні розрахунки земляних гребель

Фільтраційні розрахунки виконуються для декількох перерізів, але для курсового проекту вибирається один, який проходить по самих низьких відмітках тальвегу (русловий).

Розрахунковими рівнями при розрахунках будуть: в верхньому б'єфі - відмітка НПР = 156, 075 м, а в нижньому - відмітка РНБ=148, 1.

Рис. 4.10 Поперечний переріз тіла греблі

Рис. 4.11 Гребля на плані

.7.1 Розрахунок фільтрації через неоднорідну земляну греблю на водонепроникній основі

Для фільтраційних розрахунків неоднорідної греблі використаємо віртуальний метод М.М. Павловського.

Визначимо середню товщину ядра

м

По методу віртуальних довжин приведемо греблю до однорідної

 м

Складаємо розрахункову схему (рис. 4.12.), і подальший розрахунок проводимо по залежностях (4.18…4.23) [1]

Рис. 4.12

Вихідні дані:

де q - питома фільтраційна витрата, м²/добу;_гр - коефіцієнт фільтрації тіла греблі, м/добу;

Н₁ і Н₂ - глибини води в б'єфах, м;- віддаль від початку координат до точки перетину внутрішнього укосу дренажної призми з основою;

 - коефіцієнт закладання внутрішнього укосу дренажної призми;

 - вибирається з табл. 4.7.

 м;

м;

;

Криву депресії розрахуємо за залежністю

Решту розрахунків зведено в таблицю

Питома фільтраційна витрата визначається за формулою:

 м²/добу.

Повна фільтраційна витрата через руслову частину греблі, що характеризує втрату води із водосховища

 м³/добу

Крива депресії зображена на рис. 4.3.

4.8 Розрахунок фільтраційної міцності земляних гребель

Щоб оцінити фільтраційну міцність тіла греблі, протифільтраційних обладнань необхідно перевірити умову [1, c.30]:

де - діючий градієнт напору,  - критичний градієнт, який для попередніх розрахунків вибирається із таблиці 4.8 [1, c.31].

Для греблі з ядром (рис. 4.14) значення  знаходиться за залежністю

Де z₁ - втрати напору в ядрі, b_cp - середня товщина ядра

.

Умова виконується. Фільтраційну міцність греблі забезпечено.

.9 Розрахунок стійкості низового укосу

Мета розрахунку - знаходження із можливих поверхонь зсуву найбільш небезпечної, яка характеризується мінімальним відношенням узагальнених граничних реактивних сил опору R до активних зсуваючих сил F. Одержаний в результаті розрахунку мінімальний коефіцієнт стійкості k_c не повинен перевищувати значень, які рекомендуються для ІV класу - k_c=1, 05.

Фізико-механічні характеристики ґрунтів тіла греблі і основи подано в табл. 4.2

Таблиця 4.2. Фізико-механічні характеристики ґрунтів

Викреслюємо в масштабі 1:200 профіль низового укосу, наносимо положення кривої депресії і графічно визначаємо зону небезпечних кривих зсуву.

Графічно визначаємо середній коефіцієнт закладання укосу m_tср = 2, 5. Через середину усередненого укосу (точка а) проводимо вертикаль, а потім, із цієї точки під кутом 85˚ проводимо пряму довільної довжини. Із точок В і С радіусом R₁ (методом засічок) визначаємо положення точки О.

де R_в і R_н - нижнє і верхнє значення радіусів поверхні ковзання, м, які визначаються за формулами: R_н = k₁ H_гр, R_в =k₂ H_гр.₁ = 1, 65, k₂ = 2, 90. (табл 4.10 [1]) Значення радіусів відповідно будуть R_в = 2, 90×11, 2=32, 5 м, R_н = 1, 65×11, 2=18, 48м.

м.

Вибравши на лінії О довільну точку О₁ проводиться крива ковзання радіусу R_k, щоб захопити приблизно половину гребеня і частину підошви основи (R_k =24 м). Область, яка обмежена кривою ковзання, контуром греблі і частиною основи, розбивається на відсіки, шириною кожного в = 0, 1R_k = 0, 1×24=2, 4 м. Відсіки нумеруються. Нумерація відсіків, які розміщені вліво від нульового - позитивна, вправо - негативна.

Для подальших розрахунків складаємо таблицю.

Приведена до висоти сухого ґрунту тіла греблі висота відсіку, яка знаходиться за залежністю