Приближенный способ контурной фильтрации (способ в. Бляя) построения эпюры фильтрационного противодавления для бетонных плотин на нескальном основании

В данном методе считается, что потери напора Н прямопропорциональны приведенной длине подземного контура , а скорость фильтрации вдоль контура равна по закону Дарси:

или ,

где — градиент напора по приведенной длине подземного контура.

Приведенная длина фильтрации определяется (по Бляю) с учетом того, что отношение потерь напора на вертикальных путях фильтрации к потерям на горизонтальных участках равно:

,

где — эмпирический коэффициент, равный для оснований, сложенных песчаными грунтами 1,5, а для глинистых оснований — 2,5.

В этом случае приведенная длина фильтрации будет равна:

,

(6.1)

где — суммарная длина горизонтальных участков;

— суммарная длина вертикальных участков.

Рис. 6.3. Построение эпюры фильтрационного противодавления способом контурной фильтрации (способом В. Бляя)

Построение эпюры фильтрационного противодавления выполняется в следующей последовательности (рис. 6.3):

• Сначала выполняется построение развернутого приведенного подземного контура фильтрации в соответствии с выражением 9.1, на котором в начальной точке (точка 1) откладывается напор на плотину H.

• Выполняется построение эпюры фильтрационного давления на приведенном подземном контуре сооружения с учетом того, что в конечной точке фильтрационный напор равен нулю, а его изменение (в соответствии со способом Бляя) по длине приведенного подземного контура фильтрации происходит линейно.

• На полученной эпюре выделяются горизонтальные участки подземного контура (на рис. 6.3 отмечены штриховкой).

• Отбрасывая участки эпюры фильтрационного давления с вертикальными элементами и совмещая оставшиеся отрезки, соответствующие горизонтальным участкам, получаем окончательный вид искомой эпюры.

Построение эпюры фильтрационного противодавления для бетонных плотин на скальном основании

Неоднородность и непредсказуемость скального основания с точки зрения его водопроницаемости неизбежно приводит к трудностям при выполнении теоретических расчетов фильтрации. В виду сложной структуры скальное основание не подчиняется закону Дарси, кроме того его невозможно смоделировать имеющимися способами, используемыми для нескальных оснований.

По сути, определение фактического значения фильтрационного противодавления для плотин на скальном основании имеет вероятностный характер, направленный на поиск приближенного решения с обязательным обеспечением запаса, который подчас бывает чрезмерным, однако другого пути решения пока не найдено.

Одним из допущений, введенных при расчете плотин на скальном основании, является принятие эпюры фильтрационного противодавления равномерно распределенной по всей площади основания (где указанное давление имеет место быть), хотя понятно, что поры и трещины в скальном массиве не могут занимать всю площадь контакта сооружения с основанием.

Для плотин высотой менее 60 м на скальных основаниях значения фильтрационного напора допускается находить по эпюрам, приведенным на рис. 6.4, при этом величину напора по оси цементационной завесы Н_as и по оси дренажных устройств Н_dr следует принимать по табл. 6.2.

а	б	в

Рис. 6.4. Эпюры пьезометрического напора по подошве плотины:

a — гравитационная плотина с цементационной завесой в основании; б — гравитационная плотина без цементационной завесы; в — гравитационная плотина с продольной полостью у основания

Таблица 6.2

Виды плотин	Значения Нas/Нd и Нdr/Нd при сочетании нагрузок на плотины
	основные и особые при ФПУ и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств			особые в случае нарушения нормальной работы противофильтрационных и дренажных устройств
	плотины с цементационной завесой		плотины без цемен­тацион­ной за­весы	плотины с цементационной завесой		плотины без цемен­тационной завесы
	Нas/Нd	Нdr/Нd	Нdr/Нd	Нas/Нd	Нdr/Нd	Нdr/Нd
Гравитационные без полостей у основания классов:
I	0,40	0,20	0,20	0,50	0,30	0,40
II	0,40	0,15	0,15	0,50	0,20	0,30
III и IV	0,30	0,05	0,05	0,35	0,10	0,10
Гравитационные с продольной полостью у основания (черт. 7, в) I - IV классов	0,30	0,10	0,10	0,35	0,15	0,20
Гравитационные с расширенными швами и массивно-контрфорсные I -IV классов	0,20	0,05	0,05	0,25	0,10	0,10
Арочные I-IV классов	0,40	0,20	0,20	0,60	0,35	0,40
Примечание. Для контрфорсных плотин с плоским или арочным перекрытием эпюра пьезометрического напора при фильтрации под действием расчетного напора Hd принимается по треугольнику с ординатой hf = 0 на низовой грани верхового клина плотины.