4.8. Розрахунок фільтраційної міцності земляних гребель

Перевірка фільтраційної міцності тіла греблі проводиться для перерізу, для якого виконано фільтраційні розрахунки. Щоб оцінити фільтраційну міцность тіла греблі, необхідно перевірити умову:

, (4,17)

де - діючий середній градієнт напору, - критичний градієнт, для греблі з дрібного піску 0,75.

γ_н – коефіцієнт надійності, γ_н = 1,1.

Для однорідної греблі значення - знаходиться за залежністю:

_{, (4,18)}

= = 0,68

_{Iset m =0.33≤0,68}

_{Умова виконується, фільтраційна міцність забезпечена.}

4.9. Розрахунок стійкості низового укосу

Мета розрахунку – знаходження із можливих поверхонь зсуву найбільш небезпечної, яка характеризується мінімальним відношенням узагальнених граничних реактивних сил опору R до активних зсуваючих сил F. Одержаний в результаті розрахунку мінімальний коефіцієнт стійкості k_c не повинен перевищувати значень, які рекомендуються для ІV класу - k_c=1,05.

Фізико-механічні характеристики ґрунтів тіла греблі і основи подано в табл. 4.9.

Таблиця 4.9. Фізико-механічні характеристики ґрунтів

Ґрунт	Щільність ρпр , т/м3	Щільність тв. часток ρs , т/м3	Пористість п	Природна вологість		Повне насичення
				С, кПа	φ˚	С, кПа	φ˚
Рослинний	-	-	-	-	-	-	-
Супісок	1,74	2,70	0,40	8,0	35	3,5	20
Суглинок	1,80	2,71	0,39	20,0	35	10,0	19
Глина	2,10	2,14	0,21	80,0	42	15,0	14

Викреслюємо в масштабі 1:200 профіль низового укосу, наносимо положення кривої депресії і графічно визначаємо зону небезпечних кривих зсуву.

Графічно визначаємо середній коефіцієнт закладання укосу m_tср = 2,5. Через середину усередненого укосу (точка а) проводимо вертикаль, а потім, із цієї точки під кутом 85˚ проводимо пряму довільної довжини. Із точок В і С радіусом R₁ (методом засічок) визначаємо положення точки О.

де R_в і R_н – нижнє і верхнє значення радіусів поверхні ковзання, м, які визначаються за формулами: R_н = k₁ H_гр , R_в =k₂ H_гр .

k₁ = 1,65, k₂ = 2,90. (табл 4.10 [1]) Значення радіусів відповідно будуть R_в = 2,90×11,285=32,7 м, R_н = 1,65×11,285=18,6 м.

Вибравши на лінії вО довільну точку О₁ проводиться крива ковзання радіусу R_k, щоб захопити приблизно половину гребеня і частину підошви основи (R_k =44 м). Область, яка обмежена кривою ковзання, контуром греблі і частиною основи, розбивається на відсіки, шириною кожного в = 0,1R_k = 0,1×44=4,4 м. Відсіки нумеруються. Нумерація відсіків, які розміщені вліво від нульового – позитивна, вправо – негативна.

Для подальших розрахунків складаємо таблицю 4,10

Приведена до висоти сухого ґрунту тіла греблі висота відсіку, яка знаходиться за залежністю

(4.20)

h_пр – висота частини відсіку ґрунту, що знаходиться в стані природної вологості, м,

- частини висот відсіку, які насичені водою, м,

ρ_пр – щільність ґрунту тіла греблі природної вологості 1,78 т/м³,

– щільність ґрунтів відсіків, насичених водою, значення яких визначається за залежністю

, т/м³, (4.21)

ρ_s – щільність твердих часток ґрунту, т/м³,

ρ_w – густина води, т/м³,

е – коефіцієнт пористості: (е = п/(1-п)),

п – пористість ґрунту.

Таблиця 4.11.

Характеристики ґрунтів

Ґрунт	е	ρнас	ρнас / ρпр
Cередні піски	0,61	1,03	0,57
Супісок	0,43	1,19	0,65
Супісок	0,39	1,22	0,67

В межах тіла обвалення АВСДА на частину насипу діє гідродинамічна сила Ф, кН, значення якої знаходиться за залежністю

Ф=ρg·А₁ ·і₁=1·9,81·114,27·0,127=142,733 кН,

де А₁ – площа масиву обвалення, м², (А = 114,27 м²).

і – середній градієнт площі А (похил кривої депресії)

i=Δh₁ / Δl=2,94/23,09=0,127.

Значення сили Ф =142,733 кН, прикладена вона в центрі тяжіння площі А і направлена паралельно середньому похилу. Віддаль по нормалі до напрямку дії сили Ф від центру ковзання – це плече сили, яке дорівнює r =26,34 м.

Коефіцієнт стійкості знаходиться за залежністю [1,c.35]

Для розрахунків необхідно скористатися таблицею, в якій сума значень h_пвcosαtgφ складає Σ₂, а сума значень h_пвsinα відповідає Σ₁, сума значень Σcl-Σ₃ і формула буде мати вигляд

Підставивши значення одержимо

Отримане значення k_c = 1,13 більше нормативного k_н = 1,05 (для споруд IV класу надійності), умова виконується, стійкість низового укосу забезпечення.