КАФЕДРА ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И ХОЗЯЙСТВА
Дисциплина
"ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ"
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Для студентов 4 курса специальности 7.092103 "Городское строительство и хозяйство"
дневной и заочной форм обучения
Объем издания – 34 с.
Алчевск
ДонГТУ
2006
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДАМБ ОБВАЛОВАНИЯ
Пример расчета 1.Определение отметки гребня дамбы.
К Р |
1 е0.4 |
2 |
|
1.9; |
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
16 |
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 ГЛ 9 19 |
2.7 |
|
14 |
|
|
45.1м; |
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
21.6 |
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||
hГЛ |
0.073 1.81.6 |
|
|
|
|
6.5 |
1.14 |
м; |
| |||||||||||||||||||||||||||||||
45.1 |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||
ГЛ |
0.07321.6 |
|
|
|
|
6.5 |
|
|
|
|
11.65м; |
|
| |||||||||||||||||||||||||||
45.1 |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем отношение Н/λгл, где
Н – средняя глубина водоема, принятая для нашего примера - 4м из таблицы
исходных данных.
Н/λгл = 9,6/11,65 = 0.82;
В соответствии с этим значением, принимаем по таблице 4, коэффициенты α и β:
α =0.378
β =0.519
Подставляем эти значения α и β в формулы (1.3) и (1.4):
λ= 0,378×11,65 = 4,4м; h= 0.519×1,14 = 0.59м;
Определим высоту наката волны на откос по формуле (1.2):
hН 2 0,80,59/2,75м
Определяем превышение гребня дамбы по формуле (1.1):
Ζ = 0.9+0.66+0,5=2.06м.
2
Пример расчета 2. Проектирования параметров дамбы обвалования.
1.Определяем ширину верха дамбы по формуле (1.9):
b 1.653,4 5,61 м;
Высота дамбы – Нд =2.06+9,6 = 11,66м.
Коэффициент откоса m =ctgα, где α – угол между откосом и горизонтом.
Рассмотрим ΔАВМ и ΔСND
Ctgα=АМ/ВМ;
2.75 = АМ/11,66; АМ=32м; Ctgβ=ND/СD; ND=2,25×11,66=26,2м; AD=32+5,61+26,2=630,8м.
Рисунок 1- Схема дамбы обвалования.
3
Пример расчета 3. Фильтрационный расчет.
Дано: Н=9,6м; b = 5,61 м; m = 2.25; m1 =2.75; К =0,008 м в сутки для мелкого песка.
Определим вспомогательные величины:
В |
2.75 |
|
|
0.42; |
; LВ =0.4×9,6=4,03м; L =32 м (по схеме); |
| ||
22.7 |
1 |
| ||||||
|
|
|
|
LР =25,2+4,03 =27,2 м.
Определим фильтрационный расход на 1 м длины дамбы по формуле (2.1):
q 0,008 ( |
9,62 |
) 0.01 |
м2 в сутки. |
| |
|
| ||||
|
227.2 |
|
|
Определим толщину дрены по формуле (2.6):
LДР 0.5×0,01/0,008 0.63м;
Задаемся значением х и определим величину hx по формуле (2.5):
|
h |
|
|
|
|
|
|
1,25 0.92(27,2 00.4) |
|
11,8 |
м; |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
hX |
2 |
|
|
1,25(27,2 1 0.4) |
|
11,5 м; |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
hX |
|
|
2 |
|
1,25(27,2 5 0.4) |
|
|
10,7 м; |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
hX |
|
|
2 |
1,25(27,2 10 0.4) |
|
|
|
|
|
9,4 м; |
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
hX |
|
|
2 |
|
1,25(27,2 15 0.4) |
|
|
|
|
|
7,9 м; |
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
hX |
|
2 |
|
1,25(27,2 23 0,4) |
|
|
|
4,8 м; |
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Х |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
15 |
23 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
х |
11, |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
11,5 |
|
10,1 |
|
|
|
|
|
|
|
9,4 |
|
|
7,9 |
4,8 |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
По полученным значениям х и hx строим кривую депрессии (см. рис.2.а)
Рисунок 2.а –Кривая депрессии.
Конструкция дамбы обвалования
5
Пример расчета 4. Устойчивость откосов дамб.
Определим уклон низового откоса для дамбы высотой НД =6.3 м из песчаного грунта. Объёмный вес грунта γн =1.8 т/м3 ,угол внутреннего трения грунта φ=200 , удельное сцепление С =0.1 т/м2 .
Определим значение величины С/γн Нд=1/1.8×6.3=0.088
Рис.3.График для расчета устойчивости земляных дамб.
По графику (рис.3) при С/γнНД=0.088 на кривой φ=20 0 находим угол наклона откоса к горизонту α=55 0 .
Коэффициент откоса m =ctg55 0 =0.7 Принимаем с запасом m=1,0.
Более точно устойчивость откосов однородных и неоднородных дамб рассчитывают по методу круговых поверхностей скольжения.
6
3. Проектирование дамб обвалования
1.Определение отметки гребня дамбы.
1.1. Элементы глубоководной волны определяются по формулам:
h |
0.073 K |
Р |
W |
|
Д |
, |
| ||||||||||||||||
|
|
| |||||||||||||||||||||
ГЛ |
|
|
|
|
0ГЛ |
| |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
0.073W |
Д |
|
|
, |
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||
|
ГЛ |
0ГЛ |
|
|
|
| |||||||||||||||||
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||||
|
0 ГЛ 9 19 е |
|
14 |
|
| ||||||||||||||||||
|
|
|
|
| |||||||||||||||||||
|
|
W , |
| ||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
где hгл – высота волны на глубокой воде, м; λгл – длина волны на глубокой воде, м;
λ0ГЛ – относительная длина волны на глубокой воде; КР – коэффициент, учитывающий повышенную
развития волны в начале разгона. Определяется по формуле:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
интенсивность
0.4 Д
КР 1 е W , (3.4)
где Д – длина ветрового разгона, принятая по таблице исходных данных;
W – расчетная скорость ветра, м/сек, измеренная на высоте 10м и принятая по таблице исходных данных.
1.2. Высота волны (h) и длина волны (λ) в заданной точке
определяется по формулам: |
|
h=β×hгл; |
(3.5) |
λ=α×λгл, |
(3.6) |
7
где hгл – высота волны на глубокой воде, м; λгл – длина волны на глубокой воде, м;
α, β – коэффициенты, зависящие от отношения Н/λгл и определяемые по таблице 3.1.
Н – средняя глубина водоема, м (см. исходные данные).
Таблица 3.1. Значения коэффициентов α и β
Н/λгл |
α |
β |
Н/λгл |
α |
β |
0.01 |
0.119 |
0.251 |
0.26 |
0.724 |
0.753 |
|
|
|
|
|
|
0.02 |
0.161 |
0.306 |
0.28 |
0.74 |
0.767 |
|
|
|
|
|
|
0.03 |
0.2 |
0.352 |
0.3 |
0.765 |
0.78 |
|
|
|
|
|
|
0.04 |
0.238 |
0.394 |
0.35 |
0.796 |
0.81 |
|
|
|
|
|
|
0.05 |
0.275 |
0.428 |
0.4 |
0.823 |
0.832 |
|
|
|
|
|
|
0.06 |
0.310 |
0.462 |
0.45 |
0.85 |
0.854 |
|
|
|
|
|
|
0.07 |
0.343 |
0.493 |
0.5 |
0.866 |
0.871 |
|
|
|
|
|
|
0.08 |
0.378 |
0.519 |
0.6 |
0.904 |
0.904 |
|
|
|
|
|
|
0.09 |
0.406 |
0.542 |
0.65 |
0.918 |
0.913 |
|
|
|
|
|
|
0.1 |
0.435 |
0.564 |
0.7 |
0.930 |
0.930 |
|
|
|
|
|
|
0.12 |
0.485 |
0.596 |
0.75 |
0.942 |
0.942 |
|
|
|
|
|
|
0.14 |
0.54 |
0.635 |
0.8 |
0.956 |
0.956 |
|
|
|
|
|
|
0.16 |
0.582 |
0.662 |
0.85 |
0.967 |
0.967 |
|
|
|
|
|
|
0.18 |
0.617 |
0.685 |
0.9 |
0.980 |
0.98 |
|
|
|
|
|
|
0.2 |
0.652 |
0.703 |
0.95 |
0.990 |
0.99 |
|
|
|
|
|
|
0.22 |
0.679 |
0.720 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0.24 |
0.703 |
0.736 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
8
1.3. Высота наката волны на откос определяется по формуле:
|
h |
3 |
|
, |
|
|
h 2к |
|
|
| |||
|
|
| ||||
нш |
|
|
|
(3.7) |
| |
|
m1 |
|
h |
| ||
|
|
|
|
Кш – коэффициент шероховатости, принимаемый в зависимости от типа крепления откоса по таблице 3.2;
Таблица 3.2 Коэффициент шероховатости
Тип крепления откоса |
Коэффициент шероховатости |
|
|
|
|
Сплошное непроницаемое покрытие |
1 |
|
(асфальтобетон) |
| |
|
| |
|
|
|
Бетонное покрытие |
0,9 |
|
|
|
|
Мостовая (каменная кладка) |
0,75-0,8 |
|
|
|
|
Наброска: |
|
|
- из булыжника |
0,6-0,65 |
|
- из рваного камня |
0,55 |
|
- из массивов |
0,5 |
|
|
|
|
m1- коэффициент верхового откоса, определяется по таблице 3.3.
9
Таблица 3.3. Определение коэффициентов верхового и низового откосов.
Грунт тела |
Коэффициенты откоса при расчетной высоте дамбы |
| |||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
дамбы |
до 4м |
|
от 4 до 7м |
более 7м |
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
m1 |
|
m2 |
m1 |
m2 |
m1 |
|
m2 |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
суглинок |
2 |
|
1,5 |
2,5 |
1,75 |
3 |
|
2,25 |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
лесс |
2,75 |
|
2,25 |
3,25 |
2,75 |
3,75 |
|
3 |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
супесь |
2,75 |
|
2,25 |
3 |
2,5 |
3,25 |
|
2,75 |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
песок |
2,75 |
|
2,25 |
2,75 |
2,25 |
3 |
|
2,5 |
| ||||||||
среднезернистый |
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
песок |
3 |
|
2,5 |
3,25 |
2,75 |
3,5 |
|
3 |
| ||||||||
мелкозернистый |
|
|
| ||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||
1.4. Превышение гребня дамбы над расчетным уровнем воды |
| ||||||||||||||||
определяем по формуле: |
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||
|
|
|
Z = h + hн + а |
|
|
(3.8) |
|
h- величина ветрового нагона, принимается по таблице исходных данных;
hн – высота наката расчетной волны на откос, м (см. формулу 3.7);
а - запас в высоте сооружения, измеряемый от отметки наката волны на откос, м. Принимается в зависимости от условий эксплуатации и класса дамбы по табл.3.4
Таблица 3.4 - Возвышение гребня дамбы
Условия |
|
Класс дамбы |
|
|
| ||||
эксплуатации |
|
|
|
|
|
| |||
1 |
2 |
|
3 |
4 |
| ||||
|
|
|
|
|
|
| |||
Нормальные |
1 |
0,7 |
|
0,5 |
0,4 |
| |||
|
|
|
|
|
|
| |||
Чрезвычайные |
0,7 |
0,5 |
|
0,4 |
0,3 |
| |||
|
|
|
|
|
|
|
10
1.5. Отметку гребня дамбы Ζг определяем по формуле:
Ζг = Ζв + Ζ, |
(3.9) |
где: Ζв – расчетная отметка воды в водоеме, м (см. исходные данные).
11