Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Грунтовая плотина. Учебное пособие.pdf
Рис. 4.8. Основные силы, действующие на отсек
Таким образом, коэффициент устойчивости определяется
по формуле
(4.38)
Длина подошвы отсека
. (4.39)
Вес отсека грунта
где
– расстояние до кривой депрессии (определяется по ри-
, (4.40)
сунку в середине рассматриваемого отсека, см. рис. 4.7);
– расстояние от кривой депрессии до основания (линии
дна);
– расстояние от линии дна до поверхности скольжения.
Для каждого отсека вычисляются и , где
угол наклона подошвы отсека к горизонту:
. (4.41)
–
41
При ширине отсека , а
1
№ отсека
2 1 0
–1
–2
… 2
0,2
0,1 0 –0,1
–0,2
… – 3
…
–
4
… – 5
… – 6
…
–
7
…
–
8
…
1
, где – номер отсека с его знаком «+» или «–».
В пределах каждого отсека грунт выше кривой депрессии
считается в естественном состоянии и имеет характеристики,
принимаемые по прил. 1 или [1, прил. 3]:
– объемный вес грунта плотины естественной
влажности, кН/м3;
– угол внутреннего трения грунта в естественном со-
стоянии;
– удельное сцепление грунта в естественном состоянии.
Ниже кривой депрессии эти характеристики грунта берутся
для водонасыщенного состояния (
– объемный вес грунта плотины
,
,
).
в водонасыщенном состоянии, кН/м3 (грунт, расположенный от
кривой депрессии до основания плотины в рассматриваемом
отсеке), где – пористость грунта тела плотины;
– объемный вес грунта основа-
ния, насыщенного водой, кН/м3 (грунт, расположенный от основания плотины до поверхности скольжения в рассматриваемом
отсеке), где – пористость грунта основания.
В расчете учитывается удельное сцепление
того грунта,
по которому проходит поверхность скольжения в данном отсеке.
Угол внутреннего трения грунта
принимается для грун-
та, имеющего наибольший объем в отсеке.
Расчеты выполняются в табличной форме (табл. 4.8).
Таблица 4.8
42
Окончание табл. 4.8
9
… –
10
… –
11
… –
12
… –
13
… –
14
… –
15
… –
16
…
2
17
…
3
Просуммировав значения в строках 8, 16, 17 (см. табл. 4.8),
можно вычислить коэффициент устойчивости:
(4.42)
По согласованию с руководителем расчет устойчивости низового откоса может выполняться на ЭВМ по программам, имеющимся в библиотеке кафедрального компьютерного класса.
Обязательными условиями при использовании ЭВМ являются:
изложение методики расчета в пояснительной записке с расчетными схемами, исходными данными; многовариантность расчетов, с приведением исходных данных и результатов расчетов;
комментарии и выводы к полученным результатам.
Если сооружение расположено в сейсмически опасном районе, при особом сочетании нагрузок оценивается устойчивость
откоса с учетом сейсмичности в соответствии с [10, 14, 15]. Расчет производится для кривой скольжения с минимальным коэффициентом устойчивости.
Устойчивость верхового откоса также проверяется методом
круглоцилиндрических поверхностей скольжения для различных расчетных случаев, определяемых [2].
43
4.6.1. Устойчивость экрана и защитного слоя
Е
Устойчивость экрана и защитного слоя проверяется методом поверхностей сдвига [3, с. 230; 4].
Коэффициент устойчивости вычисляется по формуле
, (4.43)
, (4.47)
; (4.44)
; (4.45)
; (4.46)
где
– пассивное давление грунта;
– активное давление грунта,
где – угол внутреннего трения грунта (принимается меньший
из двух смежных на контакте «экран – тело плотины»);
– вес части экрана (или экрана вместе с защитным
слоем) , дающей минимальное значение слагаемого
,
;
– удельное сцепление грунта;
– поверхность сдвига;
остальные обозначения указаны на рис. 4.9.
Рис. 4.9. Схема к расчету устойчивости экрана
44
Так как часть поверхности сдвига
заранее неизвестна,
то поступают следующим образом. Проводят ряд плоскостей,
принимая угол
равным 0, 5, 10, 15, 20, … и вычисляя
. Минимальное значение этого выражения указы-
вает на действительное положение поверхности сдвига, для которой и рассчитывается коэффициент устойчивости. Площади
фигур и , необходимые для определения сил тяжести
и
, проще всего снять с чертежа, выполненного в масштабе.
Коэффициент устойчивости сравнивается с коэффициентом
надежности по ответственности сооружения в зависимости от
класса сооружений [1, табл. 1.7; 2, табл. 9; 5].
4.6.2. Расчет устойчивости поперечного профиля намывной плотины с ядром
Расчет рекомендуется осуществлять по методу М.М. Гри-
шина и Б.Н. Федорова.
Наиболее опасным случаем принят период, когда плотина
возведена до гребня, а ядро еще не успело стабилизироваться.
Этот случай и является расчетным. Расчет ведется в предположении, что материал боковых призм не обладает сцеплением
и что поверхность скольжения в призмах – плоскость, лежащая
под углом к горизонту.
В период постройки на призму
(рис. 4.10) действует
давление разжиженного ядра, принимаемое распределенным по
гидростатическому закону и направленное под углом к нормали
плоскости . Под влиянием этого давления часть призмы
может сдвинуться по некоторой плоскости . Для
устойчивости отсека грунта реакция , равная равнодействующей сил давления ядра и веса отсека , должна
быть направлена к нормали линии скольжения под углом ,
меньшим, чем угол внутреннего трения грунта боковой призмы.
Коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле [16]
45
, (4.48)
где – угол внутреннего трения, определяется по [16, график
VII-9] в зависимости от объемного веса скелета
намытого
грунта.
Угол внутреннего трения является одним из основных
критериев прочности грунта, зависит от гранулометрического
состава грунта, формы его зерен, а также от плотности намытого
грунта.
Угол определяется по [16]:
3;
2
, т/м
(
, (4.50)
, т/м
3,
– объемный вес скелета
3
;
где
здесь
призмы, т/м
, т/м
– средний объемный вес материала наружной
3
,
намытого грунта боковых призм, определенный по расчету,
т/м3);
, т/м
3
,
Давление разжиженного ядра
, т/м, (4.51)
где
– объемный вес материала ядра как тяжелой жид-
кости, т/м3.
Ввиду наличия бермы определяется осредненное положе-
ние внешнего откоса (угол ) (с построенного профиля плоти-
ны; рис. 4.10).
46
Рис. 4.10. Схема к расчету устойчивости
Наиболее опасная поверхность скольжения, как показывает
анализ, всегда проходит через точку D пересечения откоса ядра
с поверхностью основания или с поверхностью уже уплотнившейся части ядра. Приближенно линию DE можно принять горизонтальной и совпадающей с линией DC.
Для выполнения расчета необходимо задаться значениями
определяется коэффициент устойчивости
. Для каждого заданного значения
и выбирается
наименьшее значение.
В случае если наименьшее значение
, то ядро нель-
зя намывать на всю высоту за один этап. Поскольку в период
намыва устойчивость откосов только приближается к нормативной величине, то по технологии необходимо регулировать интенсивность намыва (вести его в два этапа для того, чтобы ядро
и откосы консолидировались, уплотнились и коэффициент
устойчивости приблизился к нормативному).
47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Расчет грунтовой плотины : методические указания по вы-
полнению курсового и дипломного проектов для студентов
направления подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строитель-
ство» / М-во образования и науки Рос. Федерации, Новосиб.
гос. архитектур.-строит. ун-т (Сибстрин) ; сост.:
О. И. Губанова, Г. В. Захарова, Ю. А. Кузнецова. – Новоси-
бирск : НГАСУ (Сибстрин), 2015. – 60 с.
2. СП 39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов : ак-
туализированная ред. СНиП 2.06.05-84* : изм. 1, 2 : введ.
2013-01-01. – Текст : электронный // Электронный фонд
правовых и нормативно-технических документов. – URL:
https://docs.cntd.ru/document/1200095521 (дата обращения:
15.01.2024).
3. Гидротехнические сооружения / под ред. В. П. Недриги. –
Москва : Стройиздат, 1983. – 543 с. – (Справочник проекти-
ровщика).
4. Ничипорович, А. А. Плотины из местных материалов /
А. А. Ничипорович. – Москва : Стройиздат, 1973. – 320 с.
5. СП 58.13330.2019. Гидротехнические сооружения. Основ-
ные положения : актуализированная ред. СНиП 33-01-2003 :
изм. 1, 2 : введ. 2020-06-17. – Текст : электронный // Элек-
тронный фонд правовых и нормативно-технических доку-
ментов. – URL: https://docs.cntd.ru/document/564542210 (дата
обращения: 15.01.2024).
6. Об утверждении критериев классификации гидротехниче-
ских сооружений : постановление Правительства РФ от
05.10.2020 № 1607. – Текст : электронный // Электронный
фонд правовых и нормативно-технических документов. –
URL: https://docs.cntd.ru/document/565936336/titles/64U0IK
(дата обращения: 15.01.2024).
7. Гидротехнические сооружения : учебник для вузов /
Л. Н. Рассказов, В. Г. Орехов, Н. А. Анискин [и др.]. –
Москва : АСВ, 2008. – Ч. 1. – 575 с.
8. СП 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехни-
ческие сооружения (волновые, ледовые и от судов) : актуа-
48
лизированная ред. СНиП 2.06.04-82* : изм. 1 : введ. 2019-
02-17. – Текст : электронный // Электронный фонд пра-
вовых и нормативно-технических документов. – URL:
https://docs.cntd.ru/document/553863434 (дата обращения:
15.01.2024).
9. СП 23.13330.2018. Основания гидротехнических сооруже-
ний : актуализированная ред. СНиП 2.02.02-85* : изм. 1 :
введ. 2019-02-14. – Текст : электронный // Электронный
фонд правовых и нормативно-технических документов. –
URL: https://docs.cntd.ru/document/553863425 (дата обраще-
ния: 15.01.2024).
10. СП 14.13330.2018. Строительство в сейсмических районах :
актуализированная ред. СНиП II-7-81* : изм. 2, 3 : введ.
2018-11-25. – Текст : электронный // Электронный фонд
правовых и нормативно-технических документов. – URL:
https://docs.cntd.ru/document/553863425 (дата обращения:
15.01.2024).
11. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред.
П. Г. Киселёва. – 5-е изд. – Москва : Энергия, 1974. – 313 с.
12. Справочник по гидравлике / под ред. В. А. Большакова. –
Киев : Высшая школа, 1977. – 280 с.
13. Гидротехнические сооружения : учебник для студентов ву-
зов / под ред. М. М. Гришина. – Москва, 1979. – Ч. 1. –
615 с.
14. СП 358.1325800.2017. Сооружения гидротехнические. Пра-
вила проектирования и строительства в сейсмических райо-
нах : введ. 2018-06-27. – Текст : электронный // Электрон-
ный фонд правовых и нормативно-технических докумен-
тов. – URL: https://docs.cntd.ru/document/550566082 (дата
обращения: 15.01.2024).
15. Гидротехнические сооружения : учебник для вузов /
Л. Н. Рассказов, В. Г. Орехов, Н. А. Анискин [и др.]. –
Москва : АСВ, 2010. – Ч. 2. – 528 с.
16. Меламут, Д. Л. Гидромеханизация в ирригационном и сель-
скохозяйственном строительстве / Д. Л. Меламут. – Москва :
Стройиздат, 1967. – 394 с.
49
Физико-механические характеристики грунтов
Тип грунта
, мм
Содержание
частиц, %
, кг/м³
, м/с
,
кН/м²
Глина твердая
< 0,005
> 30
1800…2000
25–40
15–20
10–7…10–9
30…81
0,47…0,3
Глина пластичная
< 0,005
> 30
1750…1800
12–25
10–7…10–9
45…29
0,56…0,47
Суглинок
< 0,005
< 30
1750…2000
25–30
12–25
10–7…10–8
39…10
0,46…0,27
0,01…0,005
30…10
Супесь
< 0,005
3…10
1600…1850
20–27
15–18
10–5…10
–8
15…3
0,4…0,3
0,5…2
до 50
Песок мелкий
> 0,1
> 75
1600…1750
27–33
22–28
10–5…10–6
6…2
0,5…0,32
Песок средний
> 0,25
> 50
1700…1850
30–33
25–28
10–5…10–4
3…1
0,45…0,3
Песок крупный
> 0,5
> 50
1800…1900
33–37
30–35
10–3…10–4
0
0,38…0,25
Гравийно-песчанистый
> 2
> 25
1900…2000
33–37
30–35
10–4…10–2
0
0,38…0,3
Гравий, галька с суглинистым заполнителем
–
–
2000…2200
43–30
10–5…10–4
20
0,4…0,35
Гравий
> 2
> 50
2000…2100
40
10–3…10–1
0
0,3…0,24
Щебень
> 10
> 50
2100
40
0,5…0,02
0
0,3…0,24
Камень из полезной
выемки
> 60
> 50
2100…2400
45
1…10–2
0
0,24
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
50