4. Проверка устойчивости откосов

Для проверки устойчивости определяют коэффициент запаса устойчивости К_уст по формуле:

,

где М_уд. – момент удерживающих сил;

М_сдв. – момент сдвигающих сил.

Зная величины действующих сил, коэффициент устойчивости можно определить по формуле:

где r - плечо фильтрационной силы, равное расстоянию от центра кривой сдвига до центра тяжести площади .

Условие устойчивости откоса имеет вид:

где К_н – коэффициент надежности по ответственности сооружения, для плотины IV класса К_н=1,1;

К_с – коэф­фициент сочетания нагрузок, равный для основного сочетания 1,0;

К_м – коэффициент, зависящий от метода расчета, при упрощенных методах расчета К_м= 0,95.

Если условие устойчивости откосов выполняется, то делают вывод об устойчивости низового откоса и правильности его заложения, в противном случае следует изменить конструктивные параметры грунтовой плотины (в сторону увеличения коэффициента заложения низового откоса) и выполнить проверку его устойчивости.

Конструирование и расчёт водосбросного сооружения

1. Общие понятия

Водосбросы служат для сброса паводковых и ливневых вод из водохранилища.

При проектировании водосбросных сооружений необходимо решить следующие задачи:

• в соответствии с классом водоподпорного сооружения определить расчетную вероятность сброса расхода;

• гидрологическими и водно- хозяйственными расчетами установить значения расчётного сбросового расхода;

• наметить несколько конкурирующих вариантов водосбросных соору­жений, включающих в себя различные типы сооружений и различные трассы водосбросного тракта;

• установить основные конструктивные размеры водосбросных соору­жений по каждому из намеченных вариантов;

• определить местоположение и размеры отдельных сооружений с учетом рельефа местности и геологических условий;

• выполнить конструкторскую проработку водосбросного сооружения;

• по каждому из выбранных вариантов выполнить технико-экономи­ческий анализ, включая сметно-финансовые расчеты и путем их сравнения выбрать основной вариант водосбросного сооружения.

Существуют следующие варианты водосбросов:

• Нерегулируемые открытые водосбросы. Наиболее эффективны при расходах менее 100...200м/с, устройстве плотин малой протяженности и сравнительно больших объемах трансформации паводкового расхода между отметками ФПУ и НПУ.

• Автоматические водосбросы. Целесообразно применять в районах с внезапными и значительными паводками;

• Регулируемые водосбросы. Позволяют поддерживать расчетный подпорный уровень воды в водохранилище и могут обеспечивать сброс паводковых расходов без форсировки уровней, т.е. без дополнительного затопления прилегающих районов.

Ось водосбросного тракта выбирается с учетом особенностей рельефа и геологического строения местности путем технико-экономического сравнения вариантов (рис. 4.1).

Как правило, ось водосбросного тракта имеет криволинейное очертание в плане и очерчивается дугами окружности. При этом необходимо, чтобы минимальный радиус закругления оси канала r_min>5b_к, где b_к – ширина канала по дну, м. Сопрягающие сооружения желательно выполнять прямолинейными, но с учетом местных условий их иногда также приходится делать криволинейными.

Радиус закругления r и угол поворота оси водосбросного тракта α, а также начало (НК) и конец (КК) кривых должны указываться на соответствующих чертежах проекта.

Перед водосливом и за ним подводящий и соединительный каналы должны иметь прямолинейные участки не менее 1,5 b_к.

Входную часть подводящего канала во избежание вдольбереговых течений следует удалять от плотины не менее чем на 20-40м. Ось фронтального водослива по условиям производства работ должна располагаться не ближе 15-20м от места сопряжения плотины с берегом. Входная часть отводящего канала должна быть удалена от места сопряжения плотины с берегом. Выходная часть отводящего канала должна быть удалена от плотины не менее чем на L₀=50…100м, чтобы при пропуске паводка не возникала опасность подмыва низового откоса плотины.

Рис. 4.1.Схема открытого берегового водосброса:

1 – урез воды; 2 – дорога; 3 – порог; I – подводящий канал; II – водослив с устройством для гашения энергии за ним; III – соединительный канал; IV – сопрягающее сооружение; V – отводящий канал.