7.3 Порядок выполнения работы

После подсоединения вырезанной из электропроводной бумаги модели сооружения к шинам электрический прибор включается в сеть.

Переключатель прибора устанавливается в положение 0,9. С помощью зонда на электропроводной бумаге выполняется поиск точек с таким же напряжением (в этих точках срабатывает индикатор).

Найденные точки соединяются линией, на которой отмечается значение потенциала 0,9. Аналогично находятся линии равных потенциалов 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 и 0,1.

Рис. 7.2. Схема экспериментальной установки по определению параметров фильтрационного потока методом ЭГДА

В результате проведенного опыта получаем на модели семейство линий равных потенциалов от 0,9 до 0,1. На контурах Г₁ и Г₂ потенциалы соответственно равны 1,0 и 0.

Действительные напоры на полученных линиях (без учета заглубления точек) вычисляются по формуле:

,

(7.1)

где — напор на i-й линии равного потенциала;

— глубина в нижнем бьефе сооружения;

— напор на сооружение (разность уровней верхнего и нижнего бьефов);

— электрический потенциал, соответствующий i-й линии, отнесенный к разности потенциалов на шинах (например, U₁=1,0, U₂=0,9, U₃=0,8 и т. д.).

7.4 Обработка опытных данных

Для определения фильтрационного расхода q выбираются две смежные линии равного напора. Например, линии U₀=0 и U₀₁=0,1. Ограниченную этими линиями полосу делят линиями токов, ортогональными к линиям равного напора, на n частей шириной Δn каждая (рис. 7.3.).

Рис. 7.3. Схема к определению фильтрационного расхода

В лабораторной работе полосу необходимо разделить на 10 частей. Пусть средняя длина полоски шириной Δn равна ΔS_j. Тогда средний уклон в полоске:

,

где — падение напора между эквипотенциалями, ограничивающими рассматриваемую полосу.

Элементарный расход через полоску:

.

Полный удельный расход фильтрации:

,

где — расчетная ширина плотины в поперечном направлении рассматриваемой плоскости движения фильтрационного потока, =1 пог. м.

Для вычисления противодавления, испытываемого со стороны фильтрационного потока, необходимо в точках пересечения линий равного напора с линией подземного контура сооружения (см. рис. 7.1) определить величину напора по формуле (7.1).

На горизонтальной оси в системе координат H и l откладывается в масштабе длина развернутого подземного контура напорного сооружения (рис. 7.4), на котором отмечаются точки, соответствующие точкам его перелома, а также точки пересечения линий равного напора с контуром. В последних точках по вертикали откладываются величины напоров, вычисленные по формуле (7.1), и строится график изменения этого напора по длине контура. На этом же графике вниз от оси l откладываются заглубления точек подземного контура в принятом масштабе напора. Полученные точки соединяются прямыми линиями, образуя график заглублений точек подземного контура сооружения.

Рис. 7.4. Схема к определению противофильтрационного давления по подошве сооружения (с учетом взвешивающего давления)

При направлении оси y вниз пьезометрическая высота по длине подземного контура l равна напору Н плюс заглубление ее под плоскостью сравнения 0 — 0, т. е.:

,

Отсюда очевидно, что для получения искомой эпюры противодавления нужно сложить абсолютные величины ординат двух графиков. Полученная в результате сложения фигура 1 — А — В — 11 — 10′ — 4′ — 2′ представляет собой искомую эпюру давления вдоль развернутого подземного контура напорного сооружения (см. рис. 7.4).

Откладывая в точках перелома подземного контура величины полученных пьезометрических высот, получим эпюру вертикальной составляющей противодавления, представленную на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Эпюра фильтрационного противодавления по подошве сооружения (с учетом взвешивающего давления)

Вертикальная сила противодавления, приходящаяся на единицу ширины сооружения, определяется выражением:

,

где — плотность воды;

— ускорение свободного падения;

— площадь эпюры противодавления.

Сила проходит через центр тяжести эпюры противодавления.

Результаты обработки полученных данных заносятся в табл. 7.1 и 7.2. По данным этих таблиц строятся эпюры противодавления (см. рис. 7.5) и эпюра расходов (см. рис. 7.3).

Таблица 7.1

Сводная таблица результатов расчета фильтрационного расхода

№ п/п	,	k,	,	,	,
	м	м/с	м	м	м3/c

Таблица 7.2

Сводная таблица результатов расчета фильтрационного противодавления

№ п/п	Hl,	yl,	,	,
	м	м	м	кH