2. Фильтрационные расчеты

Фильтрационный расчёт земляной плотины выполняется с целью определения положения депрессионной кривой, установления градиентов и скоростей фильтрационного потока и определения фильтрационного расхода. Расчеты выполняются для двух поперечных сечений плотины с различными конструкциями дренажных устройств: в русле (максимальная высота плотины и наличие воды в НБ) и на пойме (при отсутствии воды в НБ). В качестве расчетных уровней воды принимаются: в верхнем бьефе - НПУ; в нижнем бьефе (для руслового сечения) - максимально возможный уровень, но не более 0,2 Н_пл, т.к. результаты фильтрационных расчетов в дальнейшем будут использоваться для проверки устойчивости откосов плотины.

Дано:

(м)

(м)

где

где А, В, С, определяются по формулам:

Ординаты кривой депрессии определяются по формуле:

Рассчитаем координаты и сведем данные в таблицу, тогда:

hx	27,3	26,6	23,77	21,74	19,5
x	0	15	30	45	60

По полученным ординатам строим кривую депрессии.

3. Расчеты устойчивости откосов Расчёт устойчивости низового откоса

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Целью расчёта является определение минимального коэффициента запаса устойчивости откоса плотины.

Расчёт производится 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.

Расчёт ведётся в следующем порядке. На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, 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 85⁰ к откосу. Из точек «А» и «В» как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R₀, которые пересекаются в точке «0». Значение радиуса определяется как

Проведя из точки «С» дугу радиусом до пересечения с линиями СD и СЕ, находится многоугольник oedba, 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. Выделенная призма обрушения разбивается на "n" отсеков шириной b = 0,1 R. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения. Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле:

где

вес грунта и воды в пределах i -го отсека;

суммарное воздействие взвешивающих и фильтрационных сил в пределах i -го отсека;

угол внутреннего трения грунта i -го отсека;

угол между вертикалью и линией, соединяющей центр кривой скольжения с серединой i -го отсека;

удельное сцепление грунта i-го отсека;

В общем случае, если в пределах рассматриваемого отсека проходит кривая депрессии, а над отсеком имеется столб воды, вес его определяется по формуле:

где

- высота части отсека, от линии откоса до кривой депрессии, измеренная по его середине;

- высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии);

- высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины;

высота столба воды над отсеком;

- соответственно удельный вес грунта тела плотины естественной влажности, грунта тела плотины и грунта основания насыщенного водой;

удельный вес воды;

Суммарное давление воды на подошву отсека с учётом фильтрационных сил неустановившейся фильтрации определяется по зависимости:

Дальнейший расчет представлен в табличной форме.

Удельный вес среднего песка в состоянии естественной влажности:

Удельный вес среднего песка в насыщенном водой состоянии:

Удельный вес среднего песка в насыщенном состоянии:

Удельный вес воды:

Удельное сцепление среднего песка в состоянии естественной влажности:

Удельное сцепление среднего песка в насыщенном водой состоянии:

Удельное сцепление мелкого песка в состоянии естественной влажности:

Угол внутреннего трения среднего песка в состоянии естественной влажности:

Угол внутреннего трения среднего песка в насыщенном водой состоянии:

Угол внутреннего трения мелкого песка в насыщенном водой состоянии:

Ширина отсека

Расчёт устойчивости низового откоса
№ отсеков	sin a	cos a	y'i, м	y"i, м	y"'i, м	h, м	G, кН	Pi, кН	tg ф	(Gcos a-P)tg ф, кН	С, кПа	cb/cos a, кН	Gsin a, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
-5	-0,825	0,57	0	0	0,9	3	238,11	79,63	0,58	31,72	3,00	26,54	-196,44
-4	-0,4	0,92	0	0	1,8	3	326,23	98,20	0,58	115,93	3,00	16,37	-130,49
-3	-0,3	0,95	0	1	2,7	2,1	467,24	193,93	0,58	145,37	3,00	15,72	-140,17
-2	-0,2	0,98	0	3	3,3	1	666,79	321,50	0,58	191,58	3,00	15,31	-133,36
-1	-0,1	0,99	1	4,2	3,6	0	841,93	391,96	0,58	257,35	3,00	15,08	-84,19
0	0	1,00	2	4,3	3,9	0	959,38	410,00	0,58	317,18	3,00	15,00	0,00
1	0,1	0,99	3	5,1	3,6	0	1086,61	437,19	0,58	371,80	3,00	15,08	108,66
2	0,2	0,98	3,5	6,2	3,3	0	1204,08	484,79	0,58	401,23	3,00	15,31	240,82
3	0,3	0,95	4,8	7,8	2,7	0	1403,75	550,35	0,58	455,38	3,00	15,72	421,13
4	0,4	0,92	4,5	8,1	1,8	0	1321,52	540,09	0,58	387,46	3,00	16,37	528,61
5	0,5	0,87	6,8	7,6	0,6	0	1335,14	473,43	0,70	478,13	2,00	11,55	667,57
6	0,6	0,80	7,8	5,9	0	0	1188,25	368,75	0,70	407,41	2,00	12,50	712,95
7	0,7	0,71	8,2	3,3	0	0	965,01	231,05	0,70	320,77	2,00	14,00	675,51
8	0,8	0,60	6,1	0	0	0	477,53	0,00	0,70	200,62	2,00	16,67	382,02
9	0,825	0,57	1,8	0	0	0	140,91	0,00	0,70	55,76	2,00	17,69	116,25
									∑=	4137,7	∑=	238,9	3168,9