4.1. Закладання укосів греблі

Коефіцієнти закладання укосів вибираються виходячи із умови стійкості укосів з урахуванням фізико-механічних характеристик ґрунтів греблі і її основи, висоти греблі, умов виконання робіт та експлуатації, діючих сил. Але в початковій стадії проектування врахувати всі перелічені чинники неможливо, тому при попередньому визначенні коефіцієнтів закладання укосів рекомендується скористатись таблицею 4.1. [3] в якій приведено коефіцієнти закладання укосів від прийнятої висоти греблі. В курсовому прийняті m_h= 3,0 , m_t =2,5

Рис. 4.1. Схема до вибору коефіцієнтів закладання укосів

4.2 Гребінь греблі

Ширина гребеню греблі визначається в залежності від умов виконання робіт і експлуатації . В курсовому проекті приймаємо, що гребінь буде використано для проїзду автотранспорту і для проектування дороги.

Для забезпечення стоку атмосферних опадів гребінь використовується двосхилим з поперечним похилом від осі 2…4%. Вздовж проїжджої частини на обочинах з інтервалом 2,0м встановлюються надовбні висотою 0,8…1,0 м.

Рис. 4.2 Основні розміри земляного полотна і конструкція гребеню греблі

4.3 Визначення відмітки гребеня

Відмітку гребеня греблі (↓ГрГ) необхідно визначати із умов розташування його над розрахунковим рівнем води .

Перевищення гребеня h_s визначається для двох випадків стояння рівнів води у верхньому б'єфі: 1) при нормальному підпірному рівні НПР ; 2) при форсованому підпірному рівні ФПР.

Відмітка ФПР може бути визначена тільки після розрахунків водоскиду (для цього необхідно знати висоту шару форсування Н_ф). Для розрахунків в курсовому проекті цю висоту можна прийняти в залежності від максимальної скидної витрати Q_max . Н_ф =0,7м

Таким чином ↓ ФПР = ↓НПР+Н_ф, м (4.3.1)

↓ ФПР = 156,925+0,7=157,625м

Перевищення гребеня греблі h_s в обох випадках визначається за залежністю h_s =h_run1% + ∆h_set + a (4.3.2)

де h_run1% - висота накочування вітрових хвиль забезпеченістю 1 %, м;

Висота накату на укіс хвилі забезпеченістю 1% по накату визначається за залежністю

h_run1% = k_r· k_p· k_sp·k_run· h_i% (4.3.3)

Перше ніж визначати висоту накату хвиль 1% забезпеченості h_run1% необхідно визначити середню висоту хвилі , м і середній період хвиль ,с

По безрозмірним значенням gL/V_w² та gt/V_w і кривій необхідно визначити значення g /V_w² та g /V_w і за меншими їх значеннями визначаються середня висота ,м і середній період хвиль ,с . Середня довжина хвиль , м при відомому значенні визначається за залежністю = . t – безперервна тривалість дії вітру (в курсовому проекті приймаємо t = 21600 с.)

Висоту хвилі і_% - ної забезпеченості в системі h_d,i ,м необхідно визначати помноживши середню висоту хвилі на коефіцієнт k_i , який приймається по графіку рис.4.7 [2] для безрозмірного значення gL/V_w² . Таким чином одержуємо:

h_i%=k_i%· (4.3.4)

Розрахунки для першого випадку

V_w4% = 13,3 м/с, L₁ = 5600м, t = 21600 с., d₁=10,03 м.

Визначаються безрозмірні значення gL₁/V²_w4% =9,81∙5600/13,3²=310,56 gt/V_w4% =15932,03. По обмежуючій кривій (рис. 4.6.)[4] знаходимо відповідні значення:

Порівнюючи відповідні значення, приходимо до висновку, що

, і тому середню висоту хвилі знаходимо по значенню , звідки =0,52 м, середній період , с – по значенню =2,2, =2,98 с.

Середня довжина хвилі за залежністю

=9,81∙2,98²/2∙3,14=13,87 м.

Висота хвилі 1% забезпеченості знаходиться так. При значенні

gL₁/V²_w4% =310,56по графіку на рис. 4.7 [4] значення k_1% =2,11 і потім за формулою (4.3.4) h_1% =2,11∙0,52=1,1 м.

k_r і k_p – коефіцієнти шорсткості і проникності кріплення укосу, які приймаються по таблиці 4.5. [2]. Значення коефіцієнтів k_r і k_p відповідно k_r =1,0 і k_p=0,9 для кріплення укосу необхідно застосовувати бетонні плити.

k_sp – коефіцієнт, який приймається по таблиці 4.6. [2] в залежності від коефіцієнту закладання верхового укосу m_h і розрахункової швидкості вітру V_w , м/с. Для швидкості вітру V_w4% =13,3 м/с при m = 3,0 шляхом лінійної інтерполяції значення k_sp=1,4.

k_run - коефіцієнт, який приймається по графіках рис. 4.8. [2] в залежності від пологості хвилі /h_d,1% і котангенса кута нахилу укосу до горизонту m_h=ctgφ.

Пологість хвилі, яка визначається як /h_d,1% дорівнює 13,87/1,1=12,6, значення k_run=1,25

h_run1% =1,0∙0,9∙1,4∙1,41∙1,1=1,95 м

∆h_set - висота вітрового нагону води, знаходиться підбором за залежністю

∆h_set = (4.3.5)

∆h_set =2,1∙10^-6∙13,3²∙5600/(9,81∙(10,03+0,5∙0,0211))=0,0211 м

Запас а знаходимо як більше із значень 0,5м і 0,1h_1% =0,1∙1,1=0,11 м. Значення 0,5>0,11, тому приймаємо а =0,5 м. Перевищення гребеня греблі по першому розрахунковому випадку

h_s(1)=1,95+0,0211+0,5=2,471м

Відмітка гребеня греблі по першому розрахунковому випадку

↓ГрГ₍₁₎ =↓НПР+h_s(1)=156,925+2,4741=159,396м

Розрахунки по визначенню висоти хвилі для другого розрахункового випадку проводяться аналогічно.

Із результатів, які одержані для двох розрахунків, вибирається більш висока відмітка гребеня. Відмітку гребеня греблі необхідно проектувати з урахуванням будівельного поняття Δh_буд , яке враховує можливу осадку греблі

Δh_буд =0,001 h_гр^3/2 (4.3.5)

де h_гр – висота греблі. Повна будівельна висота

h_буд =(↓ГрГ - ↓дна р.) +Δh_буд

Другий розрахунковий випадок.

Основні дані: ↓ФПР =157,625 м,

V_w50% = 6,4м/с, L₍₂₎ = 6460м, d₂=10,73 м.

Значення =0,23м, =2,02с, =6,37м знайдені аналогічно першому розрахунковому випадку. Висота біжучої хвилі 1% забезпеченості

h_1% =2,2∙0,23=0,506м при розрахунках значення k_r =0,8 і k_p= 0,7 взято для кам’яного кріплення укосу.

Для швидкості вітру V_w50% =6,4 м/с при m = 3,0 шляхом лінійної інтерполяції значення k_sp=1,1.

Пологість хвилі, яка визначається як /h_d,1% дорівнює 6,37/0,506=12,58, значення k_run=1,4

Висота накату на укіс хвилі

h_run1% =0,8∙0,7∙1,1∙1,4∙0,506=0,436 м

Висота вітрового нагону ∆h_set(2) =0,005 м. Вибравши а=0,5м визначається перевищення гребеня греблі h_s(2) по другому розрахунковому випадку

h_s(2)=0,436+0,005+0,5=0,941 м

Відмітка гребеня греблі по другому розрахунковому випадку

↓ГрГ₍₂₎ =↓ФПР+h_s(2)= 157,625+0,941=158,566 м

З двох одержаних результатів вибирається більш висока відмітка гребеню, яка дорівнює ↓ГрГ =159,396м(перший розрахунковий випадок).

Висота греблі

h_гр = d₍₁₎ + h_s(1) (4.3.6)

h_гр = 10,03+2,471=12,501 м

Будівельне підняття складає

∆h_буд= 0,001h_гр^3/2 (4.3.7)

∆h_буд= 0,001∙12,501^3/2=0,044 м.

повна будівельна висота греблі (4.9. )

h_буд= 12,501+0,044=12,545 м.

Відмітка гребеня греблі при цьому складає

↓ГрГ = 159,435м.