Содержание

Введение

1. Проектирование грунтовой плотины.

1.1 Выбор месторасположения гидроузла.

1.2 Определение отметки гребня плотины.

1.3 Конструкция откосов плотин.

1.4 Конструкция противофильтрационного устройства плотины.

1.5 Конструкция дренажного устройства.

2. Фильтрационный расчет плотины и основания.

2.1 Расчет фильтрации через однородную плотину.

2.2 Расчет фильтрации через плотину с противофильтрационным элементом.

3. Расчет крепления откосов.

3.1 Построение эпюры волнового давления.

3.2 Построение эпюры волнового противодавления.

3.3 Определение толщины плит крепления опорного откоса.

4. Расчет устойчивости низового откоса плотины графо – аналитическим способом.

Введение

Грунтовые плотины самый распространенный тип водоподпорного сооружения. Их возведение почти полностью механизировано. Требует меньше энерго и трудо затрат, а так же возможно использование местного строительного материала. Плотину из грунтовых материалов строят в разнообразных климатологических, топографических, геологических и сейсмических условиях. Многообразие природных условий определяет различные типы плотин и способы их возведения.

Конструктивные элементы сопряжения с основаниями и берегами. Конструкция противофильтрационных элементов и дренажных устройств в теле и основании плотины. В данном проекте рассматриваются вопросы конструирования плотины на нескальном основании. Проведены фильтрационные расчеты устойчивости, выбран тип крепления верхового откоса. Проведен анализ однородной плотины и плотины с противофильтрационным элементом. При разработке проекта использовалась учебно – методическая и нормативная литература.

1. Проектирование грунтовой плотины.

1.1 Выбор местоположения гидроузла.

Выбор местоположения створа гидроузла при заданном составе сооружений осуществляется на основании технико – экономического сравнения вариантов с учетом различных компоновок сооружения, а на выбор створа и компоновки сооружения существенное влияние оказывает топографические и инженерно – геологические условия: водность реки, условия строительства и эксплуатация сооружения. По топографическим условиям следует створ гидроузла располагать в наиболее узком месте балки или речной долине без значительного затопления и подтопления территорий прилежащих к водохранилищу. А по геологическим условиям отдавать предпочтение скальным, водно – глинистым и песчаным основаниям. Расположение водопропускных сооружений должно максимально исключать возможность опасных размывов берегов и плотин во время их эксплуатации, а так же предусматривать возможность использования их для пропуска строительных расходов. Геологический разрез показан на рис.1.

1.2 Определения отметки гребня плотины.

Для определения высоты отметки гребня плотины необходимо знать превышение плотины над расчетным уровнем воды в верхнем бьефе. Первоначально превышение определяем для случая когда уровень воды в верхнем бьефе НПУ.

,

где h_s– превышение гребня плотины, определяется по формуле:

,

где Δh_set– ветровой нагон воды в верхнем бьефе, (м);

h_run1%- высота наката волн обеспеченностью 1%, (м);

а– конструктивный запас повышения гребня плотины, принимаемый как большее из значений 0,5м и 0,1h_1%, (м).

Высоту ветрового нагона воды определяем по формуле:

,

гдеα_w– угол между продольной осью водоема и направлением ветра, (град), принимаем из исходных данныхα_w = 25˚;

L– длина разгона волны, (м), из исходных данныхL= 4000 м;

d₁– глубина воды в верхнем бьефе, (м), из исходных данныхd₁ = 23 м;

V_w– расчетная скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью водоема, (м/с), из исходных данныхV_w= 18 м/с;

K_w – коэффициент, зависящий от скорости ветра и принимаемый:

По первому приближению определяем Δh_set:

,

Определяем Δh_setпо второму приближению:

,

определяем погрешность:

,

исходя из того что погрешность составляет не более 5%, ветровой нагон волны в верхнем бьефе принимаем равным: Δh_set= 0,010926.

Высоту наката на откос для фронтально подходящих волн обеспеченностью 1% определяют по формуле:

,

где k_rиk_p– коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл. 6[6],k_r= 1k_p= 0,9;

k_sp– коэффициент, принимаемый по табл. 7 [6],

h_1%- высота волны 1% - ной вероятности превышения, которую определим в следующей последовательности:

1. Вычислим следующие безразмерные величины:

,и,

гдеt– продолжительность действия ветра, принимается при отсутствии фактических данных равной 6 часам = 21600 с.

2. Из графика рис. 1 [6, приложения 1] по наименьшим конечным данным, из найденных величин, определим значения относительных параметров: и.

3. Из найденной пары значений устанавливаем среднюю высоту волны и средний период волны.

4. Вычислим среднюю длину волны по формуле (151) [6]:

.

5. Высоту волны 1% - ной вероятности превышения определим по формуле:

,

где k_1%- коэффициент, принимаемый по графикам рис. 2 [6, приложение 1] для безразмерной величины, по графику получаемk_1%= 2,1, отсюда.

k_run– коэффициент, принимаемый по графикам рис. 10 [6] в зависимости от пологости волны. По графику получаемk_run= 1,2.

Определив все необходимые данные, определяем k_run1%:

.

Зная k_run1%, определяемh_s:

.

Получаем отметку гребня плотины равной:

.