Гидроузел с плотиной из грунтовых материалов

·Трудность в возведении плотины

·Специфичность глинистого грунта

·По объёму экран в несколько раз превосходит ядро.

·Поблизости нет глинистого грунта, поэтому его придётся завозить с карьера, а это дополнительные затраты, а также увеличивается срок строительства.

Предлагаемые типы грунтовых плотин

а) однородная плотина из супеси в теле и супеси в основании с замком;

б) неоднородная плотина с ядром из суглинка

в) неоднородная плотина с экраном из суглинка

Из предложенных выше вариантов плотин выбирается 1 – однородная плотина из супеси с замком в основании, достоинствами которой являются – простота в возведении, простота технологического процесса – легко добывать, также супесь плохо подвергается негативному воздействию природного климата. Основным же пунктом в возведении однородной плотины из супеси является – большое количество супеси имеется в наличии.

2.2 Конструирование поперечного профиля плотины

Один из основных вопросов проектирования плотины из грунтовых материалов — определение устойчивого и экономически выгодного ее профиля.

На размеры поперечного профиля влияют:

1.  тип плотины,

2.  высота плотины,

3.  характеристики грунта тела плотины и ее основания,

4.  условия строительства и эксплуатации плотины.

Форма поперечного профиля грунтовой плотины представляет трапецию, большую сторону которой называют подошвой, а меньшую – гребнем.

Поперечный профиль плотины приведен на рис. 4. Подошва плотины не всегда бывает горизонтальной, очертание её зависит от рельефа местности.

2.2.1 Предварительное назначение коэффициентов заложения откосов

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и др. Откосы могут потерять устойчивость из-за:

1. воздействия статических и динамических нагрузок от воды;

2.  фильтрации воды;

3.  капиллярного давления воды;

4.  наличия ходов землеройных животных.

Коэффициент заложения (котангенс угла наклона откоса к горизонту) откосов плотин из грунтовых материалов зависит в основном от типа грунтов, формирующих верховую и низовую части плотины, типа грунтов основания и высоты плотины. Первоначально коэффициент заложения откосов назначается на основании опыта безаварийной работы различных типов плотин соответствующей высоты с характеристиками грунтов, аналогичных принятому для дальнейшего проектирования варианту плотины (см. пункт 2.1). Далее правильность предварительно принятых значений коэффициентов заложений откосов плотин проверяется расчетами устойчивости откосов.

Ориентировочно коэффициенты заложения откосов могут быть принять по нижеприведенным таблицам 1 и 2.

Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов

При выполнении тела плотины или верхового клина плотины из супесей с параметрами, приведенными в задании на проектирование, вышеуказанные значения коэффициентов заложения откосов следует увеличивать на 0,25...0,5 /15/.

Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов

Для дальнейшего проектирования принимаю:

Нпл= ФПУ + 1,3 м - дна = 113 + 1,3 – 100 =114,3 м.

Заложение верхового откоса - тh = 3 м

Заложение низового откоса - тt = 3 м.

2.2.2 Конструирование гребня плотины

Гребень плотины конструируется, исходя из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего, необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Обычно на гребне плотины устраивают автомобильную или железную дорогу.

Ширина гребня устанавливается в зависимости от категории прокладываемой по гребню дороги (категория дороги не зависит от класса плотины) в соответствии с таблицей 3. При отсутствии необходимости проезда минимальная ширина гребня должна быть не менее 4,5 м.

В данном курсовом проекте дорога относится к IV категории, т.к. высота плотины , и поэтому имеет следующие размеры:

ширина проезжей части (Г): 6 м

ширина обочин (В): 2 м

ширина земляного полотна (bгр): 10 м

толщина асфальта: 0,12 м

По краям проезжего полотна дороги предусматривают обочины или тротуары для пешеходов.

Покрытие проезжей части выполняют в соответствии с классом дороги. Его укладывают на подготовку из песчаных, гравийных или щебенистых грунтов.

Вдоль гребня плотины с обеих сторон в пределах обочин предусматриваем ограждения в виде сигнальных столбиков.

В поперечном направлении дороги придают двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтовом покрытии 4%. Обочинам придают уклон 1.5%.

Пример конструктивного оформления гребня показан на рис.4.

2.2.3 Проектирование креплений откосов плотины

2.2.3.1 Верховой откос

Для защиты верхового откоса земляной плотины от разрушающего воздействия ветровых волн, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов рекомендуется устраивать крепление. Крепление откосов следующих видов:

1     каменное (каменная наброска из несортированного камня),

2     бетонное и железобетонное (сборные и монолитные плиты с обычной и предварительно-напряженной арматурой),

3     асфальтобетонное,

4     биологическое (кустарники, травы).

В карьере в 3,0 км от места строительства плотины есть крупный камень (16 грунт), то выбираем крепление в виде каменной наброски из 16 грунта (валунный грунт).

Для определения диаметра камня, уложенного в крепление, нахожу массу отдельных камней m из условия устойчивости к размывающему действию волн по формуле:

где - расчётная высота волны, принимаем , рассчитанной при НПУ;

 - средняя длина волны (строка 15 таблицы 4);

 - коэффициент, который принимается по таблице в зависимости от типа крепления при наброске, ;

 - плотность камня, принимается по колонке 3 исходных данных, ; - плотность воды,

Зная массу камня, его диаметр, приведенный к диаметру шара, можно определить следующим образом:

График, построенный на основании данной таблицы не попадает в пределы, допустимые для крепления верхового откоса каменной наброской, соответственно, В данном курсовом проекте в качестве крепления верхового откоса выбираем сборные железобетонные плиты, омоноличенные в карты.

Толщина плиты t крепления определяется по формуле:

,

где: -коэффициент, принимаемый для сборных плит 1,1; -плотность бетона, равная 2,4 т/м3; В- размер плиты.

Минимальная толщина принимаемая для крепления из сборных плит составляет- 0,1 м.

Сборные крепления принимаются при высоте волны <1.5 м/с и толщиной льда менее 0,8 м и выполняют в основном с омоноличиванием отдельных плит размером от 1х1 до 2х6 в карты размером 8х8 до 20х24м. Карты обычно выполняются прямоугольными в плане с соотношением сторон от 1 до 2 с большей стороной вдоль гребня плотины. Между картами устраиваются деформационные швы, под которыми располагают обратные фильтры или геотекстильных материалов. При определении толщины крепления из сборных плит в качестве размера В подставляют размер карты.

В данной курсовой работе принимаем плиты размером 2х4 м и В=6 м.

Так как в проекте выполняем низконапорную плотину, то верхней границей основного крепления будет гребень плотины, т.е. В.кр.=Гр.пл. Нижний конец монолитных плит делаем из каменной заделки глубиной 1,5м.

Вид крепления верхового откоса представлен на рис. 5.

2.2.3.2 Низовой откос

Низовой откос плотин в зоне волновых и ледовых воздействий со стороны нижнего бьефа крепится так же, как верховой. Остальную часть низового откоса защищают от:

-     атмосферных воздействий и неорганизованного стока ливневых вод с гребня;

-     разрушения землеройными животными;

-     негативных воздействий в результате жизнедеятельности человека и животных.

Основным видом крепления низового откоса является биологический вид:

- залужение;

- одерновка сплошная;

- одерновка в клетку;

- гравийно-песчаная отсыпка.

Простые и дешевые способы крепления низового откоса – залужение и одерновка. Залужение вступает в силу после того, как укрепится корневая система трав; на это требуется много времени. Поэтому в данном проекте выбираем крепление низового откоса – одерновка в клетку.

2.2.4 Определение отметки гребня плотины

Расчет отметки гребня плотины выполняется в соответствии со Строительными нормами и правилами СНиП 2.06.05-84* "Плотины из грунтовых материалов" для двух расчетных уровней воды в верхнем бьефе водоема: НПУ и ФПУ.

Превышение отметки гребня плотины  над расчетным статическим уровнем воды в водохранилище определяется по формуле:

где - высота ветрового нагона воды, м;

 - высота наката ветровых волн обеспеченностью 1%, м; а - конструктивный запас гребня, м.

Для определения отметки гребня требуется:

•         назначить коэффициент заложения верхового откоса в зоне отметок расчетных уровней;

•         установить параметры волн в водохранилище на подходе к плотине;

•         назначить тип крепления верхового откоса, а для крепления из каменной наброски необходимо определить средний размер камня;

•         провести расчет для двух расчетных уровней воды в верхнем бьефе плотины (НПУ и ФПУ).

Параметры ветровых волн, а также величины  и  определяются в соответствии со СНиП 2.06.04-82 "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)".

Для большей наглядности и систематизации расчеты желательно представлять в табличной форме (таблица 4).

Таблица 4

Определение параметров волн и отметки гребня плотины

Из 2-х полученных отметок принимаю максимальное значение для дальнейшего проектирования:

Тогда высота плотины будет:

2.2.5 Проектирование и назначение дренажа

Дренаж – это элемент плотины, состоящий из хорошо проницаемых материалов и предназначенный для:

1.  организованного сбора и отвода профильтровавшейся воды;

2.  предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию;

3.  понижения депрессионной поверхности с целью повышения устойчивости низового откоса;

4.  повышения устойчивости верхового откоса при быстрой сработке водохранилища, а также для уменьшения или снятия парового давления, возникающего при сейсмических воздействиях, отвода воды, профильтровавшейся через экран, ядро.

Основные конструкции дренажей:

наслонный;

дренажная призма (банкет);

комбинированный;

Страницы: 1, 2, 3, 4