Водохранилищный гидроузел в составе земляной плотины и водопропускных сооружений

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Октября 2011 в 11:52, курсовая работа

Краткое описание

Разработка проекта гидротехнических сооружений - это сложный творческий процесс. В зависимости от назначения и ответственности сооружений их проектирование ведут в одну или две стадии. В проектах наиболее крупных сооружений речных гидроузлов последовательно решают комплекс вопросов по обоснованию необходимости, экономической целесообразности и технической возможности строительства сооружений; Разрабатывают несколько конкурирующий вариантов конструкций и компоновок сооружений с последующей детальной разработкой рекомендуемого к строительству варианта. Рекомендуемый вариант разрабатывают до рабочих чертежей, по которым осуществляется строительство сооружений.

Содержание работы

Введение………………………………………………………………………… 5
1 Проектирование земляной плотины………………………………………….. 6
1.1 Определение отметки гребня плотины …………………………………..6
1.2 Конструирование поперечного профиля плотины……………………... 8
Крепление откосов плотины……………………………………………...9
Фильтрационные расчеты………………………………………………..11
Определение фильтрационной устойчивости………………………….14
Расчет устойчивости низового откоса …………………………..….14
2 Расчет осадки основания плотины…………………………………………...21
3 Выбор типа водосбросного сооружения…...…………………………….. …23
3.1 Расчет траншейного водосброса………………………………………..23
3.2 Гидравлический расчет и конструирование элементов сооружения.. 26
4 Пропуск строительных расходов…………………………………………..27
Список используемой литературы…….. …………………….……………..28

Скачать целиком (525.33 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Содержимое работы - 1 файл

Киблик ГТС.doc

— 1.02 Мб (Скачать файл)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     
     
     

     1.5 Определение фильтрационной устойчивости 

             При проектировании сооружений необходимо выполнить проверку на общую и местную фильтрационную прочность грунтов основания и тела плотины. При выполнении расчета фильтрационной прочности напор, действующий на плотину, принимают равным его наибольшему значению.

          Для того, чтобы не допустить фильтрационные деформации, необходимо выполнить следующее условие:

    Jср ≤Jкр/Кн  

    где Jср – действующий средний градиент напора в расчетной области фильтрации;

          Jкр – критический средний градиент напора, принимается по таблице

    Кн  - коэффициент надежности по ответственности сооружения принимается по СНиП 33-01-2003. Для сооружений IV класса – 1,1. 

     Проверяем фильтрационную устойчивость:

     - тела плотины;

     -низового  откоса;

     -основания  плотины. 

       

     

     Условие выполняется, следовательно фильтрационных деформаций не возникнет. 

     1.6 Расчёт устойчивости низового откоса плотины

     При назначении откосов плотины необходимо стремиться к как можно меньшему их заложению  в целях снижения объемов плотины, а следовательно и уменьшению её стоимости.

     Однако  слишком крутые откосы могут оказаться  слишком неустойчивыми, непременно приведёт к обрушению плотину. Поэтому  необходимо назначить оптимальный  вариант заложения откосов, удовлетворяющий  требованиям как устойчивости, так  и экономичности плотины. 

     Устойчивость  откоса зависит от его высоты и  крутизны, а также физико-механических свойств грунта (средняя плотность  , угол внутреннего трения , удельное сцепление , влажность), давления фильтрационного потока и других факторов.

     Допустимую  крутизну откоса определяют специальным  расчётом. Он базируется на одной из двух теорий: теории «предельного равновесия», согласно которой считается, что  во всех точках сдвигающейся массы существует предельное равновесие, и теории, которая основывается на использовании модели отвердевшего отсека обрушения грунта.

     В инженерной практике чаще используют вторую теорию. В основу расчёта  по этой теории положены следующие  соображения и допущения (рисунок 1):

     - поверхность обрушения АВ, по  которой под действием собственного  веса грунта Q может произойти его сползание, принимается криволинейной, круглоцилиндрической, описанной радиусом R из центра вращения O (при этом считается, что отсек скользит по поверхности, не деформируясь);

     - сползающая масса отсека обладает  как силой трения, так и силой  сцепления. 
     
     
     
     
     
     

       
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

     Рисунок 1 – Схема к расчёту устойчивости откоса. 
     
     

     На  поверхности скольжения возникают:

  1. удерживающая сила трения:

                                                                                                                                  

     где

      - нормальная составляющая собственного  веса Q отсека;

      - коэффициент внутреннего трения  грунта;

      - угол внутреннего трения;

  1. удерживающая сила сцепления, равная CL, пропорциональна длине дуги L и величине удельного сцепления C;
  2. сдвигающая сила T – касательная составляющая собственного веса:

                                                           ;                                                                       

     Ф – сдвигающая сила давления фильтрационного  потока, равная ,

     где

      - площадь, ограниченная кривыми  скольжения и депрессии;

      - средний уклон фильтрационного  потока в пределах площади  .

     Сползание отсека будет иметь место в  том случае, если сумма моментов сдвигающих сил будет больше суммы моментов удерживающих . Перенеся условно все действующие силы на кривую скольжения и записав моменты в отношении центра кривизны О, можно получить коэффициент устойчивости откоса: 

     

     где

      - радиус кривизны кривой сползания;

      - плечо (расстояние от О  до центра тяжести площади  ) силы давления фильтрационного потока.

           При определении  устойчивости откоса, согласно СНиП 2.06.05-84, необходимо рассматривать следующие  случаи:

  1. основной: при нормальном подпорном уровне в верхнем бьефе, в теле установившаяся фильтрация, в нижнем бьефе уровень воды соответствующий НПУ;
  2. особый случай: при форсированном подпорном уровне в верхнем бьефе, в нижнем бьефе глубина воды соответствует ФПУ.

     При использовании метода круглоцилиндрических поверхностей сдвига выполняют следующие  основные операции.

    1. Сроят область нахождения центров поверхностей сдвига.
    2. Проводят круглоцилиндрические поверхности сдвига.
    3. Вычисляют значение коэффициента устойчивости откоса для множества поверхностей сдвига по формуле:

     

      - равнодействующая моментов сил сопротивления сдвигу относительно оси поверхности сдвига;

      - равнодействующая активных  сил относительно оси поверхности  сдвига.

    1. Определяют минимальный коэффициент устойчивости - .
    2. Делают вывод об устойчивости откоса и правильности принятого его заложения. Откос считается устойчивым, если

                                                                                                                    

      - коэффициент надёжности, принимается  в зависимости от класса сооружения, для IV класса

      - коэффициент сочетания нагрузок, для основного сочетания, ;

      - коэффициент учитывающий точность  расчётов, для упрощённого метода  расчёта 

     Найденное значение не должно превышать более чем на 10%, если это не обусловлено особенностями сооружения. 
     

     Расчёт  выполняем графо-аналитическим методом. Порядок расчёта.

  1. Необходимо построить в одинаковом масштабе по горизонтали и вертикали расчётный профиль плотины.
  2. Проводим усредняющую линию низового откоса.
  3. Определяем середину откоса точку А.
  4. Из середины откоса точки А проводим две линии: вертикальную и под углом 85° к откосу.
  5. Находим область центров кривизны кривых сползания. Для этого из центра А проводим две дуги радиусом которые определяются по таблице 4, в зависимости от заложения откоса.
 

     Для заложения откоса и высоты плотины:

  1. В образовавшемся секторе, ограниченном прямыми и дугами выбираем точку О  - центр скольжения.
  2. Из точки О проводим дугу радиусом R, так, чтобы она прошла между осью плотины и бровкой низового откоса. Величину R определяем графически.
  3. Разбиваем область, ограниченную кривой скольжения и внешними очертаниями плотины на отсеки шириной , так чтобы центр нулевого отсека располагался под центром кривой сдвига. Центр кривой сдвига – точка пересечения вертикальной линии проведённой из центра скольжения О до линии откоса. Нулевой сектор располагаем, так – откладывая в обе стороны от вертикали расстояние равное . Остальные секторы нумеруем с положительными знаками – вверх по откосу, с отрицательными знаками – вниз к подошве.
  4. Определяем исходные физико-механические характеристики грунтов тела плотины и основания (таблица 2).
 

     Таблица 2 (справочная) 

Грунт Удельная  плотность 
 Пористость, n Удельное  сцепление с, кПа Угол  внутреннего трения
, град.
Естественное Влажное Естественный Влажный
Глина 2,74 0,35-0,50 3,0-6,0 2,0-3,5 20-26 12-16
Суглинок 2,71 0,35-0,45 2,0-4,0 1,5-3,0 21-27 15-20
Супесь 2,70 0,30-0,45 0,5-1,3 0,3-0,5 25-30 20-23
Песок:            
Пылеватый 2,70 0,38-0,44 0,2-0,6 0,2-0,6 36-32 24-30
Мелкий 2,66 0,38-0,43 0,2-0,4 0,2-0,4 28-34 27-32
Средний 2,66 0,35-0,41 0,1-0,2 0,1-0,2 35-38 34-37
Крупный 2,66 0,35-0,41 0,1 0,1 38-40 35-38
 
 
  1. Вычисляем плотность грунта каждого слоя:

      - объёмная масса соответственно  сухого, влажного грунта тела  и грунта основания.

     

      - плотность сухого грунта,

      - зависит от естественной  влажности, при влажности 12-18%,

     

     

      - плотность воды, равная 1,0 т/м3.

     

  1. По чертежу  для каждого отсека определяем высоты: - высота участка соответственно сухого, влажного грунта тела и грунта основания.
  2. Определяем приведённую высоту для каждого отсека:

                                                                                                                 

  1. Находим силу трения, возникающую на подошве всего массива обрушения, суммируя соответствующие силы по отсекам:

     

  1. Определяем  касательную составляющую силы тяжести  трения:

     

  1. Определяем  силу сцепления, возникающую на подошве  обрушения:

     

      удельные сцепления грунта тела плотины и основания, при естественной влажности и при насыщении водой;

      длины дуг кривой сдвига, соответствующих  удельных сцеплений, вычисляютсяч по формуле:

     

      - центральный угол круглоцилиндрической поверхности сдвига, опирающийся на дугу . Определяется по чертежу.

      - средний градиент фильтрационного  потока;

      - площадь водонасыщенного сечения,  площадь секторов ниже кривой депрессии.

  1. Определяют коэффициент устойчивости:

     

      - плечо фильтрационной силы, равное расстоянию от центра  кривой скольжения до центра  тяжести площади  , которое определяют по чертежу.

Информация о работе Водохранилищный гидроузел в составе земляной плотины и водопропускных сооружений