6.3. Визначення числових значень коефіцієнтів опору

У відповідності до розрахункової схеми (рис.6.1) у підземному контурі можуть бути виділені наступні елементи:

1. вертикальні елементи:

• при наявності шпунтів: вхідний 1-2, 2-3, і вихідний 7-8, 8-9 (коефіцієнт опору );

• внутрішній шпунт – 4-5, 5-6, або (при відсутності шпунта) – внутрішній уступ 4-6 (коефіцієнт опору ).

• при відсутності шпунтів: вхідний 1-3 і вихідний 7-9 (коефіцієнт опору )

2. горизонтальні елементи 3-4, 6-7. Для них коефіцієнт опору .

Значення коефіцієнтів опору знаходяться за формулами:

1. Коефіцієнти опору на вході, виході:

   • При наявності вхідного і вихідного шпунтів

	,	(6.3)
де	,	(6.4)

- глибина залягання розрахункового водоупору зліва і справа від шпунта чи уступу, що розглядається (завжди приймається ).

- довжина шпунта;

.

(6.5)

• При відсутності шпунта ( )

  .

  (6.6)

• При відсутності уступу і шпунта ( , )

.

(6.7)

2. Для визначення коефіцієнту опору внутрішнього шпунта використовується формула (6.4).

3. Для горизонтальних елементів довжиною коефіцієнт опору знаходиться за формулою

,

(6.8)

де - розміри шпунтів, розташованих зліва і справа від горизонтального елемента.

Якщо шпунт суміщується з зубом чи уступом, то вони також включаються в довжину шпунта.

6.4. Фільтраційні розрахунки за методом коефіцієнтів опору

Прийняті розміри підземного контуру греблі необхідно перевірити за умовами загальної і місцевої фільтраційної міцності ґрунту основи.

Загальна фільтраційна міцність основи забезпечується, якщо

,

(6.9)

де - контролюючий градієнт напору фільтраційного потоку і його допустиме значення.

У випадку звичайної схеми підземного контуру, коли

,

(6.10)

де - сума коефіцієнтів опору при

.

(6.11)

При розпластаній схемі підземного контуру

,

(6.12)

де - похил лінії епюри фільтраційного тиску на горизонтальній ділянці підземного контуру.

Згідно допустиме значення контролюючого градієнту

,

(6.13)

де - осереднений розрахунковий критичний градієнт напору:

(для глини – 1,2; суглинку – 0,65; пісків крупних – 0,45; пісків середніх – 0,38; пісків дрібних – 0,29).

- коефіцієнт надійності (для І класу – 1,25; ІІ – 1,2; ІІІ – 1,15; IV – 1,1).

Місцева фільтраційна міцність ґрунту основи забезпечується, якщо виконується умова

,

(6.14)

де - максимальний градієнт напору фільтраційного потоку (на виході в нижній б’єф або в дренаж);

- допустиме значення градієнту напору (для несуфозійних ґрунтів – не більше 0,3; при наявності дренажу – не більше 0,6).

При перевірці місцевої фільтраційної міцності основи на виході в нижній б’єф або дренаж максимальний градієнт напору фільтраційного потоку визначається за формулою

,

(6.15)

де - сума коефіцієнтів опору при ;

,

(6.16)

відносяться до вихідного елементу підземного контуру, можливі варіанти якого показані на рис. 6.2.

Формула (6.15) рекомендується для . Методика визначення в інших випадках викладена в .

Якщо дійсний водоупор розташований на значній глибині (наприклад ), то вихідний градієнт необхідно помножити на коефіцієнт запасу 1,1.

Якщо в результаті розрахунків умови загальної і місцевої фільтраційної міцності не задовольняються, розміри і конструкція підземного контуру повинні бути відкориговані.

Втрати напору при обтіканні елементів підземного контуру визначаються за формулою

,

(6.17)

де - сума коефіцієнтів опору при ;

.

(6.18)

По втратах напору фільтраційного потоку на окремих елементах підземного контуру , будується епюра сили фільтраційного тиску рис.6.1. Для цього визначаються її ординати по величинах і т.д. Точки епюри з’єднуються відрізками.

Епюра зважуючого тиску отримується шляхом відкладання від основи епюри ординат , де - глибини занурення характерних точок підошви споруди під розрахунковий рівень води нижнього б’єфу (рис. 6.1).

При наявності горизонтального дренажу під тілом греблі епюра зважуючого тиску залишається незмінною, а епюра фільтраційного тиску закінчується в створі початку дренажу, який практично знімає фільтраційний тиск.

Питома фільтраційна витрата визначається за формулою

,

(6.19)

де - сума коефіцієнтів опору при ;

- коефіцієнт фільтрації.

У випадку глибокого залягання водоупору ( ) витрата за даною формулою може бути знайдена лише наближено.