по ГТС

Днепропетровский государственный аграрний университет

Кафедра сельськохозяйственных гидротехнических мелиораций

М Е Т О Д И Ч Н І В К А З І В К И

до виконання курсового проекту

“Гребля з ґрунтових матеріалів

з водоскидною спорудою”

Дніпропетровськ – 2004

ЗМІСТ

Вступ

Мета даних методичних вказівок - надання допомоги студентам при виконанні курсового проекту "Гребля з грунтових матеріалів із водоскидною спорудою". Тут викладено послідовність і методику проектування земляних гребель і водоскидних споруд у складі гидровузла, вказаний необхідний обсяг курсового проекту.

Студент зобов'язаний засвоїти принципову методику проектування зазначених споруд, набути навичок інженерного пошуку при виборі оптимального рішення на підставі наявних у нього вихідних даних. Проект "Гребля з грунтових матеріалів із водоскидною спорудою " розробляється з використанням дійсних вказівок, підручників, нормативної літератури. Курсовий проект повинний містити розрахунково-пояснювальну записку (25-35 стор.) і креслення формату А1 і А3.

Приблизний склад курсового проекту такий:

Вступ

1. Розміщення і вибір конструкції земляної греблі

2. Проектування поперечного профілю греблі

3. Визначення відмітки гребня греблі

4. Кріплення укосів земляної греблі

5. Протифільтраційні пристрої греблі

6. Дренажні пристрої греблі

7. Сполучення тіла греблі з підвалиною і берегами

8. Розрахунки фільтрації через греблю і підвалину та фільтраційної міцності земляної греблі

9. Розрахунок стійкості низового укосу греблі

10. Розрахунок водоскидної споруди

Графічна частина проекту складається з одного листа формату А3 (420х297) і одного А1 (841х594 мм. ) Перший лист повинний включати:

1. План греблі з прив'язкою створу, пікетажем, розрахунковими рівнями водоймища у верхньому б'єфі, із нанесенням вісі водоскидної споруди;

Другий лист повинний включати:

1. Повздовжній переріз греблі з указуванням розрахункових рівнів, геології, відміток поверхні землі, підошви греблі (і зуба при його наявності), висоти греблі, відстаней, пікетажу;

2. Переріз по осі та план водоскидної споруди з указуванням розрахункових рівнів, відміток, розмірів споруд, геології;

4. Поперечний переріз греблі з нанесенням розрахункових рівнів, кріплення відкосів, геології, дренажу, протифільтраційних споруд, розмірів і відміток.

При виконанні креслень рекомендується застосовувати такі масштаби: 1:1000, 1:500, 1:200, 1:100, 1:50. Всі поперечні перерізи кресляться в одинаковому вертикальному та горизонтальному масштабах.

Подовжній профіль греблі викреслюється в різних масштабах, причому в якості вертикального масштабу рекомендується 1:100 або 1:200, а горизонтального - 1:1000 або 1:500. Всі розрахункові розміри і відмітки варто вказувати в метрах.

При конструюванні елементів греблі та водоскидної споруди у пояснювальній записці варто наводити тільки конкретні відмітки, розміри і типи елементів споруд, що використовуються в проекті. При описі розрахунків необхідно, якщо це можливо, обгрунтувати вибір розрахункової залежності, навести її, розшифрувати вхідні в неї елементи з указанням розмірності, визначити їхні чисельні значення, зробити підстановку в розрахункову формулу і написати відповідь і розмірність.

Вибір даних за таблицями, вказівками та графіками повинний супроводжуватися посиланнями на ці таблиці, вказівки, графіки.

Пояснювальна записка повинна ілюструватися таким графічним матеріалом: переріз земляної греблі з нанесенням депресійної кривої і дренажу; схема до розрахунку стійкості низового укосу; розрахункова схема водоскиду; розрахункова схема водобійного колодязя.

1. Розміщення і вибір конструкції земляної греблі

1.1. Вибір створу греблі

У відповідності до СНиП 2.06.05-84* [9] створ греблі варто вибирати на підставі техніко-економічного зіставлення варіантів в ув'язуванні з компонування гідровузла та в залежності від топографічних, гідрологічних та інженерно-геологічних умов площадки будівництва та вимог охорони природного середовища.

За інших рівних умов, як правило, віддають перевагу створу греблі в найбільш вузькій частині долини річки, що складена скельними породами. При цьому варто враховувати:

а) необхідність розташування водопропускних споруд таким чином, щоб виключити можливість небезпечних розмивів берегів і підмивання греблі при скиданні води в нижній б'єф;

б) можливість пропускання води через створ греблі в період її будівництва , а також можливість прокладки по греблі і на підходах до неї доріг різного призначення як у період будівництва, так і її експлуатації;

в) доцільність включення у тіло греблі перемичок, необхідних для перекриття русла рік у період будівництва гідровузлу;

г) режим витрат та рівнів водотоку;

д) умови пропускання льоду, наносів, лісу, судів, риби й інші спеціальні вимоги, що висуваються до таких об'єкта.

У даному курсовому проекті варто розглядати тількиодин варіант розташування створу греблі, виходячи з топографічних умов, поданих на зйомці площадки будівництва. При цьому інженерно-геологічні умови вважаються цілком прийнятними для зведення земляної греблі.

Створ греблі розташовують, по можливості, перпендикулярно до горизонталей. Якщо прямий створ по цих умовах неможливий , то припускаються переломи створу , але не більше двох . На плані греблі кути повороту створу закріплюються пікетами. Пікети розбиваються з лівого берега на правий. Положення нульового пікету вибирається довільно , але з обов'язковою прив'язкою його до реперів, якими на місцевості закріплюється створ греблі. Створ греблі є єдиною закріпленою віссю до якої варто робити прив'язку всіх споруд гідровузла, що проектується і їхніх окремих елементів.

1.2. Вибір та обгрунтування типу греблі

Відповідно до [9] тип греблі варто вибирати в залежності від топографічних і інженерно-геологічних умов підвалини і берегів, гідрологічних і кліматичних умов району будівництва, величини напору води, наявності грунтових матеріалів, сейсмічності району, загальної схеми організації будівництва і виробництва робіт, особливостей пропускання будівельних витрат води, термінів запровадження в експлуатацію й умов експлуатації греблі. Тип і конструкцію греблі варто вибирати на підставі техніко-економічного порівняння варіантів, що враховують технологію будівельних робіт і загальне компонування гідровузла.

Порівнювані варіанти повинні мати однаковий ступінь опрацьованності і надійності. Для зведення греблі з грунтових матеріалів слід передбачати використання грунту і каменю, отриманих із корисних виїмок. Одним із кращих матеріалів для зведення земляної греблі є найпоширеніші грунти - суглинки. При наявності таких земляну греблю влаштовують частіше усього з однорідного грунту.

Якщо в підвалині греблі залягають водопроникні грунти глибиною до 3 м (піски , супісі , слабкі наносні грунти) то з метою попередження великих втрат води на фільтрацію, влаштовують зуб із заглибленням у водоупор на 0,5-1,25 м (рис.Д.1.1, г). При глибині водопроникної підвалини більш 3-4 м, економніше буде влаштування зуба глибиною 1-1,5 м із забиванням під ним шпунтової стінки.

При відсутності поблизу місця розташування гідровузла малопроникних грунтів (суглинків), будують греблі із наявних на місці будівництва водопроникних грунтів (пісків, супісей, гравію). Для попередження фільтрації в тілі греблі в таких випадках передбачаються протифільтраційні конструкції у вигляді ядра, екрана й ін. (див. рис.Д.1.1, д, е).

При недостатній кількості суглинків і при наявності на місці будівництва пісчано-гравійних грунтів варто проектувати греблю з різнорідних матеріалів (див. рис.Д.1.1, б, в).

При більшій потужності проникної підвалини (Т>10 м.) , доцільно влаштовувати греблі з екраном і понуром (див. рис.Д.1.1, ж).

У однорідних греблях висотою більш 5-8 м з метою зниження депресійної поверхні фільтраційного потоку і забезпечення стійкості низового укосу рекомендується влаштування дренажу (див. рис.Д.1.1, а, б; рис.Д.6.1). Більш докладно з вибором типу греблі можна ознайомиться в літературі [1-4, 11].

1.3. Призначення класу капітальності споруд

Гідротехнічні споруди в залежності від можливих наслідків їхнього руйнування або порушення експлуатації відповідно до СНиП 2.06.01-86 [6] розділяються на 4 класи.

Клас капітальності земляної насипної греблі залежить від типу грунтів підвалини і висоти греблі (табл. 1.1) [8]. Тому для визна­чен­ня класу капітальності будуємо подовжній профіль по осі греблі, використо­вуючи план місцевості в горизонта­лях. Повз­довжній профіль і план розташовують так, щоб лівий берег був зліва, правий - справа. На по­будований профіль наносяться геологічні шари, потужність яких зазначена в завданні. Геологічні свердловини на поздовжньому профілі розташовують відповідно до плану на їх відмітках поверхні землі. Отриманий геолого-літологічний розріз піддається аналізу і встановлюється тип грунтів підвалини.

При виборі класу капітальності споруд необхідно встановити висоту греблі. На даному етапі проектування вона визначається орієнтовно за залежністю

,

(1.1)

Таблиця 1.1

Визначення класу капітальності земляної греблі

Примітка: 1. Грунти: А - скельні; Б - пісчані, крупнообломочні і глинисті у твердому і напівтвердому стані; В - глинисті водонасичені в пластичному стані.

Значення перевищення відмітки гребня над ФПР орієнтовно приймають у залежності від глибини води у верхньому б'єфіd ,

.

(1.2)

Обраний розмір перевищення гребня греблі над ФПР і орієнтовно підрахована висота греблі використовуються тільки для попереднього визначення класу споруди і вибору коефіцієнтів закладення укосів. У залежності від висоти греблі і типу грунтів підвалини приймаємо клас основних споруд гідровузла (табл.1.1).

Таблиця 1.2

Визначення перевищення гребня греблі над ФПР

2. Проектування поперечного профілю греблі

2.1. Обрис укосів греблі

Крутизна укосів земляної греблі характеризується коефіцієнтами їх закладення верхового - m _h , та низового - m _t (рис.Д.1.2). Розмір коефіцієнтів закладення укосів греблі залежить від фізико-механічних властивостей ґрунтів укосів і підвалини, діючих на укоси сил (власної ваги ґрунту, впливи води, зовнішніх навантажень на гребені й укосах), висоти греблі і виробництва робіт.

Таблиця 2.1

Коефіцієнти закладення укосів

На попередніх стадіях проектування закладення укосів земляних гребель призначають, базуючись на досвіді будівництва й експлуатації аналогічних споруд, з обов'язковою перевіркою розрахунком стійкості обраної крутизні укосів. За даними аналізу побудованих однорідних земляних гребель на щільних ґрунтах рекомендується приймати коефіцієнт закладення укосів, що наведені в табл. 2.1.

2.2. Гребінь греблі

Ширина гребня греблі встановлюється в залежності від умов виробництва робіт і експлуатації (використання гребня для проїзду, проходу та з ін. метою), але не менше 4,5 м. При відсутності дороги на гребні греблі будь-яке збільшення ширини гребня греблі повинно бути обгрунтоване. Якщо передбачається споруд­ження дороги, то ширина гребня повинна визначаться за СНиП 2.05.02-85 [5](табл. 2.2 )

Таблиця 2.2

Ширина гребня греблі

Для забезпечення стоку атмосферної води гребінь греблі робиться з поперечним похилом в обидві сторони від осі. Поперечні похили проїзної частини, при двосхилому поперечному профілі варто призначати в залежності від числа смуг руху і кліматичних умов [5] для IV дорожно-кліматичної зони на дорогах першої категорії 0,025 для доріг II-IV категорії 0,020.

На гравійних і щебеневих покриттях поперечний похил приймають 0,025-0,030 ,а на покриттях із грунтів, укріплених місцевими матеріалами, і на мостових із колотого і брукового каменю 0,030-0,040 (рис.Д.2.1). Поперечний похил узбіч при двосхилому поперечному профілі варто приймати на 0,010-0,030 більше поперечного похилу проїзжої частини. Уздовж проїзжої частини по гребені греблі відповідно до ГОСТу 23457-86 встановлюють огородження, наприклад у видгляді надовбів висотою 0,8 -1м відстанню 2 м один від іншого.

2.3. Берми греблі

При проектуванні поперечного переріза однорідної земляної греблі на її укосах варто передбачати берми, визначаючи їхнє число в залежності від закладення укосу, висоти греблі, умов виробництва робіт, типів кріплення.

На низовому укосі берма передбачається для організації службових проїздів, збору і відводу атмосферних вод. Берми признача­ються приблизно через 8-15м по висоті від гребня греблі. Ширина берми з умов виробництва робіт і експлуатації приймається не менше 3 м. Для скидання поверхневих вод із низового укосу в нижній б'єф берма повинна проектуватись з похилом від центральної частини греблі до берегів, що забезпечують пропускання витрати по залізобетонному лотку, що в місцях сполученням греблі з берегами з'єднуються з дренажною канавою.

На верховому укосі берма передбачається біля нижньої межі його кріплення для створення необхідного упора. При виробництві робіт берма на верховому укосі використовується для роботи під’ємно-транспортних механізмів, наприклад при укладці плит кріплення на верховий укіс, тому її ширина приймається не менше 3 м.

У висотному відношенні берма на верховому укосі розташовується на нижній межі кріплення верхового укосу, що призначається на глибині 2h _1% , або 1,5t , де t - товщина крижаного покрову , рахуючи від мінімального рівня водосховища . У даному курсовому проекті за мінімальний рівень водосховища варто приймати рівень мертвого об'єму. Таким чином, відмітка розташування берми на верховому укосі дорівнює

,

(2.1)

В курсовому проекті, за відсутністю даних для визначення h _1% при РМО, за розрахункову величину приймають товщину крижаного покрову, яку можна прийняти 0,5-0,7 м.

При розрахунку відмітки берми може виникнути випадок, коли вона повинна розташовуватися поблизу поверхні землі або навіть нижче її. Цей випадок має місце при низькому стоянні рівня мертвого об'єму (РМО). Тоді кріплення проектують по усьому верховому укосі, доводячи його по всій довжині греблі до поверхні землі, берму не влаштовують, а упор розташовують по підошві верхового укосу.

3. Визначення відмітки гребня греблі

3.1. Загальні положення

Гребінь греблі розташовують на відмітці, що виключає можливість переливу води через нього. Відповідно до вимог [9, п.2.12] перевищення гребня греблі слід визначати для двох випадків стояння рівня води у верхньому б'єфі:

а) при нормальному підпірному рівні (НПР) або при більш високому рівні, що відповідає пропусканню максимального паводка, що входить в основне сполучення навантажень і впливів (рис.Д.3.1, а)

б) при форсованому підпірному рівні (ФПР), при пропусканні максимального паводка, що відноситься до особих сполучень навантажень і впливів (рис.Д.3.1, б).

Перевищення гребня гребліh_s в обох випадках визначається за формулою:

,

(3.1)

де		-	вітровий нагін води у верхньому б'єфі, м;
	-	висота накату вітрових хвиль забезпеченістю 1%, м;
a	-	запас перевищення гребня греблі; варто приймати не менше 0,5 м.

При визначенні перших двох складових формули (3.1) швидкість вітру при основному сполученні навантажень і впливів (при НПР) треба приймати забезпеченістю 2% для споруд I, II класів і забезпеченістю 4% - для III, IV класів [9, с.30] , а при особому сполученні навантажень і впливів (при ФПР) розрахункова швидкість вітру приймається забезпеченістю, для споруд I-II класів 20%, для III класу – 30 %, для IV- 50%.

З двох отриманих результатів розрахунку вибирають більш високу відмітку гребня греблі.

3.2. Висота вітрового нагону

Висота вітрового нагону Dh_set , м, припускається визначати [7, с.31] за формулою

,

(3.2)

де		-	розрахункова швидкість вітру на висоті 10 м над водосховищем, м/с;
	-	довжина розгону хвилі, м;
	-	кут між подовжньою віссю водоймища і напрямком вітру , град;
	-	коефіцієнт, що приймається в залежності від швидкості вітру, який можна прийняти як *(-107 )

3.3. Висота накату хвиль на укіс

Для визначення висоти накату хвиліh_{run1 %} на верховий укіс необхідно визначити висоту хвилі розрахункової забезпеченості h _1% іїї елементи: довжину хвилі (d_і період хвилі Т (рис.Д.3.2). Всі зазначені розміри визначаються за СНиП 2.06.04-82* [7, с.33].

Розрахунки в курсовому проекті ведуться для глибоководної зони, тобто в припущенні d>0,5 l _d . За значеннями безрозмірних величин gt/V_w іgL/V² _w і верхньої огинаючої кривої визначають значення gh_d /V² _w і gT/V_w і за меншими їхніми значеннями приймають середню висоту і середній період хвиль (рис.Д.3.5). У цих виразах: g - прискорення вільного падіння, м/с² ; t - безупинна тривалість дії вітру , с; V_w - розрахункова швидкість вітру , м/с; L - довжина розгону вітрової хвилі по напрямку вітру, м.

Довжина розгону хвилі - це максимальна відстань по прямої між урізом води і створом


29-04-2015, 01:03