1.2 Определение отметки гребня дамбы и расчёт крепления верхового откоса .
Превышение отметки гребня дамбы над расчётным статическим уровнем воды в напорном бассейне определяем по формуле:
d=
+
+a,
(1)
где
-
высота наката на откос ветровой волны,
-
высота ветрового нагона волны,
a-запас по высоте плотины.
Расчет по формуле (1) проводим для двух расчётных случаев:
-
уровень воды на отметке НПУ;
-
уровень воды на отметке ФПУ расчётной обеспеченности.
1.2.1 Определение параметров расчётного шторма.
Полагая волнение
установившимся, а волны-двумерными,
среднюю высоту волны
и средний период волнT
в глубоководной зоне необходимо
определять по верхней огибающей кривой
(рис. 1 СНиП 2.06.04–82).
Исходные данные:
-
t=6ч=21600 с-продолжительность расчётного шторма,
-
=16,0
- расчётная скорость ветра над поверхностью
водохранилища, -
L=400 м-расчётная длина разгона волны в направлении действующих ветров.
По значениям
безразмерных величин
и
и верхней огибающей кривой необходимо
определить значения
и
.
=
=13243,5;
=
=15
По графикам на рис.1 устанавливаем:
При
=13243,5:
=0,08
и
=4,0;
При
=115:
=0,012
и
=1,3.
По меньшим величинам принимаем среднюю высоту и период волн:
Для:
=0,012
и
=1,3.
Тогда средняя
высота волны
определяется по формуле (2):
=
=0,31
м. (2)
Средний период волн по формуле (3):
=
=2.12
c. (3)
Средняя длина волны по формуле (4):
=
=
=7,02
м. (4)
Рис.1. Графики для определения элементов ветровых волн в глубоководной и мелководной зонах.
Высоту волны i
%-ной обеспеченности в системе
следует определять умножением средней
высоты волн на коэффициент
,
принимаемый по графикам (рис. 2 СНиП
2.06.04–82) для безразмерной величины
.
Для
=115:
=2
По найденному
значению
определяем значения высот волн 1-% ной
обеспеченности:
=
∙
=2,0∙0,31=0,62м.
Рис.2. Графики
значений коэффициента
.
Результаты вычислений по пункту 1.2.1 запишем в сводную таблицу №1.
Таблица №1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16,0 |
15 |
0,31 |
2,12 |
7,02 |
2,0 |
0,62 |
,
м
,
с
,
м
,
мДля принятие в дальнейший расчёт указанных в таблице №1 параметров необходимо проверить выполнение условия (5):
H>
(5),
где H-глубина вдхр, определяемая по формуле (6):
H=отм.НПУ-отм.дна=533,0-523,0=10,0 м (6).
H=10
м>
(условие выполняется).
Вывод:
Расчетная зона глубоководная, следовательно, вычисления будем производить без учёта влияния дна по параметрам из таблицы №1 без изменений.
1.2.2 Определение высоты нагона волны.
Высоту ветрового
нагона
следует принимать по данным натурных
наблюдений, а при их отсутствии (без
учета конфигурации береговой линии и
при постоянной глубине дна d)
допускается определять по формуле (7):
=
(7),
где
=2,1∙
-коэффициент,
принимаемый по таблице 2 (СНиП 2.06.04–82)
при скорости ветра в вдхр
=16
,
-угол
между продольной осью водоема и
направлением ветра, град (в данном
курсовом проекте принимаем
=0°).
Расчёт ведём методом последовательных приближений.
1-е приближение
(
=0):
=2,1∙
=0,002
м.
2-е приближение
(
=0,002
м):
=2,1∙
=0,002
м.
Принимаем высоту
ветрового нагона
=0,002
м.
1.2.3 Определение высоты наката волны.
Высоту наката на откос волн обеспеченностью 1 % по накату для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением надлежит определять по формуле (8):
=
∙
∙
∙
∙
,
(8)
где
=0,7
и
=0,5-коэффициенты
шероховатости и проницаемости откоса
из таблицы №6 (СНиП 2.06.04–82)
=1,28-коэффициент,
принимаемый по таблице №7 (СНиП 2.06.04–82)
при заложении верхового откоса m=3
(из пункта 1.1),
=2,
5-коэффициент, принимаемый по графикам
на рис.3 в зависимости от пологости волны
на глубокой воде.
Рис. 3. Графики
значений коэффициента
.
По формуле (8):
=
∙0,5∙1,28∙2,25∙1,13=1,14
м.
1.2.4. Определение отметки гребня плотины.
Отметка гребня плотины определяется по формуле (9):
отм.Гр=отм.НПУ+d=1758,0+2=1760 м, (9)
где a=0,915 м - необходимый запас,
отм.НПУ=165,0 м- отметка нормального подпорного уровня.
d-превышение отметки гребня плотины над расчетным статическим уровнем в вдхр, определяемый по формуле (1):
d=1,14+0,5+0,002=2 м.
1.2.5. Расчёт крепления верхового откоса.
Учитывая наличие камня в карьере, а также надёжность, эффективность и ремонтоспособность, наиболее целесообразным будет применение каменного крепления.
При заложении
откоса
=1,
5 расчётный вес камня, устойчивого против
разрушающего действия волн, определяется
по формуле (10):
m=
=
=0,0032
т. (10)
где
=0,025-ккоэффициент
для каменной наброски,
=28,1
– удельный вес отдельных камней или
массивов,
=10,0
– удельный вес воды,
=1,
5 – заложение верхового откоса.
Переход
от веса камня к размеру, приведённому
к шару
,
можно осуществить по формуле (11):
=
=
=0,13
м. (11)
По кривой гранулометрического состава из задания видно, что камни такого диаметра в карьере присутствуют.
Вывод:
Толщина крепления верхового откоса
=
м.
Принимаем отметку
гребня грунтовой плотины отм.Гр=534 м с
каменным креплением верхового откоса
и бетонным парапетом
1.3 Определение физико-механических характеристик грунтов тела дамбы.
При проектировании грунтовых плотин основное внимание уделяют рациональному размещению того или иного грунта в конструкции для наиболее эффективного использования его свойства и получения возможности регулировать свойства грунтов, предназначенных к укладке в тело плотины. В грунтовых плотинах свойства грунта можно регулировать, изменяя гранулометрический состав, влажность и метод укладки.
В нашем случае необходимо определить физико-механические свойства грунтов, используемых для возведения плотины, то есть свойства горной массы и суглинка.
Исходные данные:
-
=28,10
- удельный вес горной массы, -
=27,40
- удельный вес супеси.
1.3.1. Определение физико-механических свойств валунно-галечникого.
Удельный вес сухого грунта в предельно рыхлом состоянии определяется по формуле (14):
=
∙
=
∙
=15,03
.
(14),
где
A=22,8
- эмпирический коэффициент для
валунно-галечникого ,
=90-процентное
содержание достоверно определённых
фракций в гранулометрическом составе
грунта,
K-коэффициент, характеризующий гранулометрический состав .
K=
lg
;
Для подсчета характеристики гранулометрического состава К, разбиваем график зернового состава на пять прямолинейных участков. Вычисления проводим в табличной форме.
|
|
di |
di+1 |
pi |
pi+1 |
ΔP |
lg(di+1/di)*ΔP |
дробь |
|
1 |
1 |
10 |
6 |
24 |
18 |
18 |
2 |
|
2 |
10 |
40 |
24 |
39 |
15 |
9,03 |
0,30 |
|
3 |
40 |
100 |
39 |
54 |
15 |
5,97 |
0,10 |
|
4 |
100 |
300 |
54 |
86 |
32 |
15,27 |
0,08 |
|
5 |
300 |
650 |
86 |
96 |
10 |
3,36 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
∑= |
2,49 |
где
=650
мм и
=1
мм - соответственно максимальная и
минимальная достоверно определённые
фракции,
Удельный вес сухого грунта определяем по номограмме на странице 274 учебника «Гидротехнические сооружения» (Часть 1, под ред. Л.Н.Рассказова):
Для
горной массы
=20,4
.
Коэффициенты пористости грунта в предельно рыхлом и предельно плотном состоянии находим по формуле (16):
Далее,
задаваясь расчётным значением
=0,85
(камень с уплотнением и укаткой),
определяем по формуле (17) коэффициент
пористости:
ε=
-
∙(
-
)=0,864
- 0,85 ∙ (0,869 - 0,377)=0,451. (17)
Определяем значение удельного веса грунта, которое необходимо достичь при укладке по формуле (18):
=
=
=19,364
.
(18)
Находим удельный вес грунта в предельно насыщенном водой состоянии (19):
=
+n∙
=19,36+0,3∙9,81=22,41
.
(19)
где n-пористость грунта, определяемая по формуле (20):
n=
=
=0,3.
(20)
В нашем случае коэффициент фильтрации можно определить по эмпирической формуле М.П.Павчича (21):
=
∙
∙
∙
∙
=
∙
∙
∙
∙
=0,064
=0,64
.
(21)
где
=0,4-для
щебенистых грунтов,
=0,15∙
- кинематическая вязкость воды при 15
°C,
η-коэффициент неоднородности, определяемый по формуле (22):
η=
=
=25
(22),
Зависимость сопротивления сдвигу от нормального напряжения