Курсовая работа: Гидроузел с плотиной из грунтовых материалов

Подбор обратных фильтров

Земляную плотину с комбинированным дренажем в виде банкета в сочетании с ленточным возводят на супесчаном основании. Грунт тела плотины супесь с d50 = 0,15 мм, основание – крупный песок с d50 = 0,15 мм. Тело дренажа - глыбовый грунт с D50 = 330 мм, =15.

Проверяем необходимость устройства обратного фильтра:

Тело плотины – тело дренажа

Так как контактируют связный грунт тела плотины с несвязным грунтом тела дренажа, то необходимость устройства обратного фильтра будем определять по первому графику Истоминой. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности грунта дренажа

 и .

Определяем местоположение точки с координатами (15; 330) по третьему графику Истоминой.

Так как точка попадает в область недопустимых характеристик, то нужен обратный фильтр на контакте тела плотины с телом дренажа.

Первый слой обратного фильтра:

Для обратного фильтра используем карьерный грунт 14 (галечниковый), который подбирается из условий обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта.

Так как по контакту защищаемого грунта тела дренажа с проектируемым обратным фильтром будет восходящий фильтрационный поток, то проверку выполняем по графику [3], рис. 3.13б, стр. 134. При этом грунт фильтра не должен быть суффозионным.

Проверяем характеристики подобранного грунта:

грунт несуффозионный,

.

Соответствующая им точка располагается в области допустимых характеристик см. [3], рис. 3.13б, стр. 134,  и , следовательно, для этой контактной зоны карьерный грунт 14 применим.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом дренажа:

Проверяем контакт 14 грунта с телом дренажа по второму графику Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности карьерного грунта

и коэффициента междуслойности

грунт несуффозионный.

Определяем местоположение точки с координатами (17,3; 9) по второму графику Истоминой.

Так как точка попадает в область допустимых характеристик, следует, что подобранный слой фильтра контактирует с телом дренажа.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом плотины:

Для проверки отсутствия фильтрационных деформаций по контакту обратного фильтра дренажа с телом плотины пользуемся Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Точка, имеющая координаты

 и ,

попадает в область недопустимых характеристик, следует, что тело плотины не контактирует с подобранным слоем фильтра.

Второй слой обратного фильтра:

Для второго слоя обратного фильтра используем крупный песок (9 грунт), который подбирается из условий обеспечения фильтрационной прочности сопрягающих грунтов в месте контакта.

Так как по контакту защищаемого грунта тела дренажа с проектируемым обратным фильтром будет восходящий фильтрационный поток, то проверку выполняем по графику [3], рис. 3.13б, стр. 134. При этом грунт фильтра не должен быть суффозионным.

Проверяем характеристики подобранного грунта:

грунт несуффозионный,

.

Соответствующая им точка располагается в области допустимых характеристик см. [3], рис. 3.13б, стр. 134,  и , следовательно, для этой контактной зоны грунт 9 применим.

Проверяем, контактирует ли второй подобранный слой с первый слоем обратного фильтра:

Проверяем контакт 9 грунта с первым слоем обратного фильтра по второму графику Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Для этого вычисляем значения коэффициента неоднородности карьерного грунта

и коэффициента междуслойности

грунт несуффозионный.

Определяем местоположение точки с координатами (21,25; 7,5) по второму графику Истоминой.

Так как точка попадает в область допустимых характеристик, следует, что подобранный слой фильтра контактирует с первым слоем.

Проверяем, контактирует ли подобранный слой с телом плотины:

Для проверки отсутствия фильтрационных деформаций по контакту обратного фильтра дренажа с телом плотины пользуемся Истоминой [3], рис. 3.13б, стр. 134. Точка, имеющая координаты

 и ,

попадает в область допустимых характеристик, следует, что тело плотины контактирует с подобранным слоем фильтра.

На основе проведённых расчётов делаем вывод о том, что карьерный грунт с  и  = 17 мм, и местный грунт с ,  можно использовать для обратного фильтра комбинированного дренажа.

Таким образом, обратный фильтр состоит из двух слоев, которые контактируют и с телом дренажа, и с телом плотины и состоят из галечникового грунта и крупного песка.

Тело дренажа – основание плотины

Расчёт такой же исходя из того, что основание, на котором возводится плотина, состоит также из супеси – 5го грунт – что и тело плотины.

Таким образом, обратный фильтр состоит из двух слоев, которые контактируют и с телом дренажа, и с телом плотины и состоят из галечникового грунта и крупного песка.

2.2.7 Проектирование ПФУ в теле и основании плотины

В грунтовых плотинах, теле которых выполнено из водопроницаемых грунтов, применяются противофильтрационные устройства.

Назначение их – уменьшить фильтрационные потери воды через тело плотины, а также повысить устойчивость низового откоса.

Основные противофильтрационные устройства в теле плотины – ядра, экраны диафрагмы. Для создания их применяют суглинки, глины, глинобетон, торф, находят применение и битумные составы, асфальтобетон, бетон и полимерные плёнки.

Плотина устраивается из малопроницаемого грунта (супесь) с

kф осн=0,3 = kф т, , ПФУ в теле плотины не устраиваем.

В основании грунтовых плотин часто залегают водопроницаемые скальные или нескальные грунты. Фильтрация через них может приводить к потерям воды из водохранилища, а также к опасным фильтрационным деформациям и, как следствие, к неравномерным осадкам основания и разрушению плотины. ПФУ в основании снижают фильтрационные расходы и обеспечивают фильтрационную прочность основания. ПФУ могут быть глухими (доходят до водоупора) или висячими (не доходят до водоупора).

Так как в основании плотины находится ПФУ в виде замка (зуб из связных грунтов до водонепроницаемого слоя с врезкой в последний на 0,5 – 1м) с коэффициентом фильтрации  (суглинок), который в несколько десятков раз меньше коэффициента фильтрации основания, то фильтрацией через основание плотины пренебрегаем. Расчётной схемой в таком случае будет плотина на водоупоре.

2.2.8 Расчёт фильтрации в теле и основании плотины

В соответствии со СНиП 2.06.05—84 фильтрационные расчеты следует выполнять для определения:

1.  фильтрационной прочности тела плотины, ее основания и берегов;

2.  расчета устойчивости откосов плотины и берегов;

3.  обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.

В ходе выполнения расчетов, определяют:

1.  положение депрессионной кривой;

2.  фильтрационный расход воды через тело плотины и ее основание;

3.  скорости и градиенты напора фильтрационного потока в теле плотины, основании, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границах противофильтрационных устройств.

Фильтрационные расчёты грунтовых плотин ведут при следующих допущениях:

1.  грунт тела плотины принимается однородным и изотропным;

2.  водоупор считается водонепроницаемым и горизонтальным;

3.  рассматривается плоское движение фильтрационного потока, поэтому расчет ведем на один погонный метр;

4.  движение фильтрационного потока подчиняется закону Дарси.

В данном проекте расчёт производим по методу Замарина Е.А.

Ординаты кривой депрессии  при указанном на схеме, приведённый на рисунке 10, положение центра координат – точка  (при наличии воды в нижнем бьефе, т.е. при ) определяются по уравнению:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14