3. Расчет фильтрации в основании бетонной плотины и обход берегового устоя

1. Расчет фильтрации в основании бетонной плотины

Фильтрационный расчет подземного контура плотин на нескальном основании выполняется по методу коэффициентов сопротивлений. Подземный контур приводится к расчетной схеме путем исключения различного рода деталей, существенно не влияющих на результаты расчета. Расчет выполняется на 1 погонный метр плотины. Фильтрация под плотиной является напорной.

Основными задачами фильтрационного расчёта являются:

• определение фильтрационного давления на подошву плотины;

• проверка фильтрационной прочности грунта основания;

• определение фильтрационного расхода.

Расчет фильтрации выполняется для предварительно запроектированного подземного контура для условия плоской задачи.

Запроектированный подземный контур плотины приводиться к расчетной схеме путем исключения различного рода деталей, которые существенно не влияют на результаты расчета, и замены наклонных участков на горизонтальные и вертикальные.

Схематизированный подземный контур разбивается на ряд участков, для которых определяются коэффициенты сопротивления.

Глубина активной зоны фильтрации определяется по зависимости:

- при

l₀ – длина горизонтальной проекции подземного контура;

S₀ – длина вертикальной проекции подземного контура.

Так как водоупор отсутствует (Т_д= ∞), то Т^’_рас = Т^’_ак=19,7м.

Схематизированный подземный контур разбивается на ряд участков, для которых вычисляются коэффициенты сопротивления.

1. Плоский вход.

2. Уступ 1.

3. Горизонтальный участок 1.

4. Шпунт.

5. Горизонтальный участок 2.

6. Уступ 2.

7. Горизонтальный участок 3.

8. Уступ 3.

9. Горизонтальный участок 4.

10. Уступ 4.

11. Выход.

Сумма коэффициентов сопротивления всех участков контура

Потеря напора на каждом участке контура определяется по зависимости:

,

а каждая следующая ордината эпюры фильтрационного давления определяется путем вычитания из предыдущей ординаты потерь напора на рассматриваемом участке.

_{По данным значениям строим эпюру фильтрационного давления (рис. 4.1)}

Фильтрационная прочность грунта будет обеспеченна при выполнении условия .

Контролирующий градиент: .

Допустимый градиент: - фильтрационная прочность грунта обеспечена.

2. Расчет фильтрации в обход берегового устоя.

Расчёт безнапорной фильтрации в обход берегового устоя при заданных отметках уровней в ВБ и НБ выполняется с целью:

• построения опоясывающей устой кривой депрессии, знание положения которой необходимо для выполнения расчётов устойчивости и прочности устоя;

• определения среднего пьезометрического уклона безнапорного фильтрационного потока, по величине которого выполняется проверка фильтрационной прочности грунта за устоем.

Существующий приближенный метод расчета обходной фильтрации основан на следующих упрощениях (рис. 4.2):

• Наклонные откосы грунтового массива, к которым примыкает устой, заменяется вертикальными откосами, доходящими до расчетного водоупора и отстоящими от урезов воды на расстоянии: в ВБ =0,4 м, в НБ =0,4H₂ м, где , - глубины воды в ВБ и НБ.

• Условно принимается, что береговой устой по всей длине располагается на водоупоре.

• Грунт за береговым устоем принимается однородным, изотропным.

• Притоком грунтовых вод со стороны берега пренебрегаем, рассматривая только фильтрацию воды из ВБ и НБ.

В зависимости от отношения , по таблице 5.13 [1] определяется величина :

_{и принимается расчётное положение водоупора в соответствии с T’р =T'ак =45,26м.}

_{Подъземный контур состоит из трёз горизонтальных участков, для которых определяются коэффициенты сопротивления:}

_{Сумма коэффициентов сопротивления всех участков контура}

Затем считаются потери напора и строится эпюра фильтрационного давления на подошву воображаемого подземного контура (рис. 4.2).

_{После определяются координаты опоясывающей устой кривой депрессии по формуле:}

Эти ординаты откладываются на поперечном разрезе плотины (рис. 4.2)