При відсутності відомостей про тривалість дії вітру допускається для попередніх розрахунків приймати t = 6 год.
Середню довжину (м) хвилі l d при відомому значенніТ визначають за формулою
 . |
(3.3) |
Висоту хвиліi %-ї забезпеченості визначають за формулою
 . |
(3.4) |
Коефіцієнтki , визначається за графіком (рис.Д.3.3). Для цього безрозмірну величину gL/V2 w відкладають на горизонтальній шкалі графіка. По ній і розрахунковій забезпеченості (1%) на вертикальній шкалі знаходять значення коефіцієнта ki . Аналогічно знаходяться значення ki для іншої забезпеченості.
Висота накату хвилі на укіс забезпеченістю 1% при глибині перед греблею d ≥ 2h 1% визначається [7, с.6] за формулою
 , |
(3.5) |
| де | kr та kp | - | коефіцієнти шорсткості і проникності укосу, приймаються за табл. 3.6; |
| ksp | - | коефіцієнт, що приймається за табл. 3.7; | |
| krun | - | коефіцієнт, що визначається за графіками на рис.П.3.4 у залежності від пологостіхвиліl d / hd1% на глибокій воді; | |
| k a | - | коефіцієнт, що враховує кут підходу фронту хвилі до споруди приймається за табл. 3.8; | |
| h1% | - | висота хвилі забезпеченістю 1%, м. |
Таблиця 3.2
Коефіцієнти kr іkp
| Конструкція кріплення укосу | Відносна шорсткість r / h 1% | kr | kp |
| Бетонними (з/б) плитами | 1 | 0,9 | |
| Гравійно-галечникове, | Менше 0,002 | 1 | 0,9 |
| або кріплення бетонними | 0,005-0,01 | 0,95 | 0,85 |
| (залізобетонними) блоками | 0,02 | 0,9 | 0,8 |
| 0,05 | 0,8 | 0,7 | |
| 0,1 | 0,75 | 0,6 | |
| 0,2 | 0,7 | 0,5 |
Примітка . Характерний розмір шорсткостіr (м), належить приймати рівним середньому діаметру зерен матеріалу кріплення укосу .
Для знаходження krun попередньо необхідно визначити пологість хвилі l d / h1% , де l d - середня довжина вітрової хвилі. При глибині перед греблею d < 2h1% коефіцієнт krun необхідно приймати для значень пологості хвиль, зазначених на рис.П.3.4 в дужках.
Таблиця 3.3
Коефіцієнт ks p
| Значение ctg j | 1-2 | 3-5 | > 5 |
| Коефіцієнтks p при швидкості вітруVw , м/с: 20 та більше | 1,4 | 1,5 | 1,6 |
| 10 | 1,1 | 1,1 | 1,2 |
| 5 та менше | 1 | 0,8 | 0,6 |
Примітка . j -кут нахилу укоса до горизонту.
Таблиця 3.4
Коефіцієнт k a
| Кут a, град | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Коеф.k a | 1 | 0,98 | 0,96 | 0,92 | 0,87 | 0,82 | 0,76 |
Знаючи величиниkr , kp , ksp , krun , h1% , k a находять висоту накату хвилі на укісhrun1% за формулою (3.5).
3.4. Призначення відмітки гребня греблі
Знаючи значення hrun1% ,D hset , підраховані для двох розрахункових рівнів НПР та ФПР визначають перевищення гребня греблі над НПР
 ; |
(3.6) |
та над ФПР
 . |
(3.7) |
Потім варто визначити відмітку гребня греблі
для двох випадків, що розглядуються. Відмітка гребня при розрахунковому рівні НПР дорівнює
 ; |
(3.8) |
при розрахунковому рівні ФПР
 . |
(3.9) |
З двох отриманих результатів розрахунку відмітки гребня греблі, що проектується, вибирають більш високу відмітку й округляють її убік запасу до 0,1 м.
При наявності на гребні греблі водонепроникного, тривкого і стійкого парапету відмітку його гребеня варто визначати за формулами (3.8) та (3.9). Перевищення гребня греблі в цьому випадку призначається на 0,3 м над НПР, або на відмітці ФПР, причому приймають вищу з них.
Будівельну відмітку гребня греблі проектують з урахуванням будівельного підйому, розмір якого визначають по прогнозованому осіданню гребня.
4. Кріплення укосів земляної греблі
4.1. Основні положення
Укоси земляних гребель повинні бути захищені спеціальними кріпленнями, розрахованими на вплив хвиль, льоду, течій води, атмосферних опадів і інших руйнуючих чинників.
Для захисту верхового укосу, як правило, варто приймати такі види кріплень:
а) кам'яні ( насипні);
б) бетонні монолітні , залізобетонні збірні і монолітні ;
в) асфальтобетонні ;
г) біологічні.
Вид кріплення варто встановлювати виходячи з техніко-економічної оцінки варіантів з урахуванням характеру грунту тіла греблі і підвалини, агресивності води, довговічності кріплення в умовах експлуатації, архітектурних вимог
Кріплення верхового укосу греблі ділиться на основне, розташоване в зоні максимальних хвильових і льодових впливів, і полегшене - нижче основного кріплення.
У даному курсовому проекті кріплення верхового укосу варто передбачати кам'яним накидом або залізобетонними плитами відповідно до завдання. Верхньою межею кріплення верхового укосу варто вважати гребінь греблі. На нижній межі кріплення проектується берма, на якій розташовується упор, призначений для запобігання сповзання кріплення під впливом хвилястих навантажень.
Нижню межу основного кріплення (див. рис.Д.4.1) призначають , рахуючи від мінімального рівня спрацювання водосховища на глибині
| h1 = 2h 1% . | (4.1) |
При цьому нижня межа основного кріплення повинна бути нижче мінімального рівня спрацюванні водоймища не менше чим на 1,5t , де t - розрахункова товщина крижаного покрову.
4.2. Кріплення кам'яним накидом
Товщину кам'яного накиду з не сортованого каменю рекомендується визначати за формулою
| ts = 3 ds85% , | (4.2) |
де ds85% - діаметр каменю в кам'яному накиду, приведеного до шару.
Він визначається за залежністю
 . |
(4.3) |
Маса (т) окремого каменю m абоmz , що відповідає стану його граничної рівноваги від впливу вітрових хвиль на укосі [7, c.8], необхідно визначати:
при розташуванні каменю на ділянці укосу від верха споруди до глибиниz=0,7h за формулою
 ; |
(4.4) |
те ж, приz>0,7h за формулою
 , |
(4.5) |
| де | kfr | - | коефіцієнт, що враховує форму каменю, приймається рівним 0,025; |
| r m | - | щільність каменю, т/м3 ; | |
| h2% | - | висота хвилі 2%-ї забезпеченості; визначається за формулою (3.4) для випадку НПР, м; | |
| r | - | щільність води, т/м3 ; | |
| mh | - | закладення верхового укосу ; | |
| l | - | розрахункова довжина хвилі (НПР), м. |
Щільність каменю в кам'яному накиду і води в даному курсовому проекті можна приймати відповідно рівними 2,7 і 1,0, т/м3 .
Кам'яний накид покладена на укіс у декілька шарів укладається на одношарову або багатошарову підготовку, розташовану по типу зворотного фільтра .
При кріпленні верхового укосу кам'яним накидом упор, що споруджується на нижній межі кріплення, також виконується з каменю.
4.3. Монолітне залізобетонне кріплення
Якщо для спорудження кам'яного накиду потрібно камінь з умовним діаметром більше 0,5 - 0,7 м, доцільно застосовувати залізобетонне кріплення (рис.Д.4.2), що виконується у виді секцій розміром не більш 20х20м кожна, розділених між собою температурними поперечними й осадовими повздовжніми швами. Секції кріплення варто проектувати з окремих плит.
Плити кріплення варто застосовувати прямокутної форми зі співвідношенням сторін 1<lsl / bsl < 2 де bsl -менша сторона , що розташовується перпендикулярно урізу води. Розмір bsl призначається рівним 0,4l , де l середнє значення довжини хвилі, але не більш 20 м. Товщина плити визначається розрахунком відповідно до вимог СНиП 2.06.04-82* [7]. Мінімальна товщина монолітного залізобетонного кріплення призначається 0,1 м.
У курсовому проекті товщину плити кріплення [1, с.105] можна приймати за формулою
 |
(4.6) |
| де |  |
- | щільність залізобетонних плит, т/м3 ; |
 |
- | щільність води, т/м3 . |
Армування монолітних плит звичайно передбачається одиночною арматурою, покладеною в середині товщини плити.
Розріз кріплення деформаційними швами, направленими нормально урізу води, здійснюється через 20 м, Деформаційні шви в напрямку паралельному урізу води передбачаються при довжині кріплення уздовж укосу більш 20 м.
Для усунення можливості виносу грунту через деформаційні шви під ними укладаються залізобетонні підкладки монолітні або збірні з розмірами поперечного переріза порядку 0,25х0,08м. Між підкладками і плитами кріплення прокладаються бітумні мати, а у шві залишається опалубна дошка.
4.4. Підгот овка під кріплення
Підготовка під кріплення, що грає також роль зворотного фільтра можуть складатися з одного шару різнозернистого матеріалу або з двох, трьох шарів різноманітних по крупності часток матеріалів.
Число і товщина шарів підготовки, а також вид матеріалу підбирається в залежності від виду грунту укосу.
На пісчаних укосах у якості підготовки під кам'яним накидом може бути прийняте посипання з двох шарів щебеню і крупного піску товщиною по 0,15-0,30 м
При укладці підготовки на глинистий грунт влаштовують один шар підготовки (наприклад щебеню фракції 40-60мм) , товщиною 0,2м.
Під монолітним залізобетонним кріпленням укладається один шар підготовки з грубозернистого матеріалу товщиною не менше 0,20 м.
Під відкритими швами (температурними й осадочними) укладку підготовки здійснюють по типу зворотного фільтра, як і для кріплення у вигляді кам'яного накиду з доведенням ширини в плані самого нижнього шару не менше 1,0 м.
4.5. Кріплення низового укосу
Кріплення низового укосу передбачається для попередження його від руйнуючої дії зовнішніх чинників ( атмосферних опадів, вітру й ін. )
Якщо низовий укіс зложений із грубозернистих матеріалів (щебінь, пісчано-гравійний грунт ), то допускається лишати його без кріплення.
В якості кріплення низового укосу рекомендується приймати такі типи кріплень:
а) шар щебеню або гравію товщиною 0,2 м;
б) залуження багаторічними травами.
При зміцненні низового укосу залуженням товщина шару рослинного грунту, що насипається на укіс, при пісчаних грунтах приймається - 20 см . При глинистих грунтах - при сезонному промерзанні грунту до 0,5 м товщина рослинного шару приймається 0,20 м, при більшій глибині промерзання - не менше 0,30 м.
5. Протифільтраційні пристрої греблі
Протифільтраційні пристрої в тілі і підвалині греблі призначені для зменшення фільтраційної витрати, недопущення фільтраційних деформацій грунту греблі і її підвалини, а також для підвищення стійкості низового укосу.
Зазначені пристрої варто виконувати зі слабоводопроникних грунтів (суглинних і глинистих) або негрунтовых матеріалів (бетону, залізобетону полімерних, бітумних матеріалів та ін.) у виді верхової або центральної протифільтраційної призми, екрана, діафрагми, ядра, понура, шпунта, стінки, цементаційної й інших завіс (див. рис.Д.1.1),
У курсовому проекті протифільтраційні пристрої приймати у випадку , якщо грунт тіла греблі або підвалини має коефіцієнт фільтрації більш 0,5 – 1 м/доб. Тип пристроїв студент вибирає довільно.
Товщину грунтового екрану або ядра греблі треба збільшувати зверху вниз.
Мінімальну товщину екрана або ядра поверху призначають з умов виробництва робіт, але не менше 0,8 м, а понизу - таку щоб градіент напору фільтраційного потоку, задовольняв критерію фільтраційної міцності
 |
(5.1) |
| де | H | - | напір, що діє на екран або ядро, м; |
| Jcr,m | - | критичний середній градієнт напору, що приймається по табл. 8.1; | |
|
- | коефіцієнт надійності по відповідальності споруди, що приймається по табл. 9.1. |
Гребінь грунтового екрана (після повного осідання греблі) повинний бути вище форсованого рівня води у верхньому б'єфі з урахуванням висоти хвилі і нагонного рівня води.
Гребінь ядра повинний бути вище форсованого підпірного рівня води з урахуванням нагону, але без урахування накату хвилі.
При глибокому заляганні водоупору необхідно при наявності екрана (ядра) передбачати влаштування понуру (завіси).
6. Дренажні пристрої греблі
Влаштування дренажу тіла земляної греблі (рис.П.6.1) варто передбачати з метою:
a) організованого відводу води, що фільтрується через тіло і підвалину греблі в нижній б'єф;
б) запобігання виходу фільтраційного потоку в низовий укіс і в зону, що промерзає;
в) економічно обгрунтованого зниження депресійної поверхні для підвищення стійкості низового укосу (внутрішній дренаж);
г) підвищення стійкості верхового укосу при швидкому зпрацюванні водосховища, а також для зняття порового тиску, що виникає при сейсмічних впливах.
У даному курсовому проекті пропонується вибрати один із трьох типів дренажів, що широко застосовуються у практиці : трубчастий дренаж, дренажний бенкет або наслонний дренаж.
Трубчастий дренаж застосовується на тих ділянках греблі, де в період її експлуатації вода в нижньому б'єфі практично відсутня або не перевищує 0,5м. Такий випадок має місце при широких заплавах рік, що пересихають, де скидання води в нижній б'єф здійснюється тільки під час паводків.
Трубчастий дренаж виконується з перфорованих бетонних або асбоцементних труб з обсипним піщано-щебеневим зворотним фільтром.
Переріз дренажних труб визначається шляхом розрахунку, виходячи з умов забезпечення безнапірного руху, при цьому діаметр їх не повинний бути менше 200 мм. Для запобігання занадто високої швидкості води похил дрен обмежують до 0,01.
По довжині трубчастого дренажу на низовому укосі через кожні 50-100 м необхідно передбачати оглядові колодязі, що, як правило, розташовуються в місцях з'єднання дрен із випускними колекторами. Колектор трубчастого дренажу виводиться в дренажну канаву, що розташовується в нижньому б'єфі за підошвою низового укосу.
Дренажний банкет влаштовується, як правило, на руслових ділянках греблі при постійному рівні води в нижньому б'єфі і достатній кількості кам'яного матеріалу в районі будівництва.
Перевищення гребня банкету над максимальним рівнем води в нижньому б'єфіhs визначається з запасом на накат та нагон хвиль, але не менше 0,5 м. У курсовому проекті його можна приймати рівним 0,5 м.
Ширина банкету поверху за межами низового укосу призначається за умовами проведення робіт, але не менше 1 м. Гребінь дренажного банкету рекомендується покривати шаром крупнообломочного грунту.
З боку тіла і підвалини греблі передбачається створення піщано-щебеневого фільтра для запобігання суфозії. Розрахунковий діаметр каменю банкету визначається за формулою (4.3) з урахуванням можливих хвиль в нижньому б'єфі. При цьому, за відсутністю вихідних даних, умовно можна прийняти величину h2% в нижньому б’єфі рівною 20-30 % відповідної хвилі в верхньому б’єфі, а значення довжини хвилі l -- 15-20% відповідної хвилі в верхньому б’єфі.
Наслонний дренаж рекомендується застосовувати на ділянках греблі, що перекривають затоплювану заплаву при відсутності на місці будівництва достатньої кількості каменю.
Товщину наслонного дренажу варто призначати за умовами проведення робіт, але не менше величини
| t = 5* ds,85 +tf , | (6.1) |
| де | ds,85 | - | діаметр каменю, м; |
| tf | - | товщина зворотного фільтра, приймається рівною 0,6 -1 м. |
Перевищення гребня наслонного дренажу над максимальним рівнем води в нижньому б'єфівизначається як для дренажного банкету.
7. Сполучення тіла греблі з берегами і підвалиною
Для запобігання небезпечної фільтрації по контакту земляної греблі з її підвалиною варто передбачати заходи, що забезпечує щільне сполучення грунту тіла греблі до грунту підвалини, залежать від характеру стану грунтів підвалини.
Підготовка берегів і підвалини зводиться до видалення лісу і чагарнику, викорчовуванню пнів видаленню рослинного шару і шару пронизаного кореневищами дерев і кущів або ходами землерийних тварин, а також до видалення грунту, що містить значну кількість органічних включень або солей, легко розчинних водою.
У курсовому проекті необхідно видалити рослинний шар грунту відповідно до інженерно-геологічних умов. Поверхня підготовленої м'якої підвалини повинна плавно слідувати за похилом місцевості. На ділянках із крутими схилами або при скельній підвалині сполучення провадиться за допомогою похилих уступів із горизонтальними площадками шириною 3-5 м , Похил похилих уступів повинний бути не більше 1:10, При більш крутих і вертикальних уступах можливо утворення поперечних тріщин по вертикальних площинах, що проходять через бровки уступів,
Сполучення греблі з підвалиною проводиться в залежності від типу греблі і характеру грунту підвалини.
Якщо підвалина греблі є не проникною (глина, важкий суглинок), а гребля однорідна то сполучення проводиться за допомогою зуба , глибиною не менше 0,75 м . Коефіцієнт закладення укосів зубаmz = 1,5 - 2,0.
У випадку невеликої потужності проникного шару в 2-4 м у підвалині однорідної греблі влаштовується замок.
Якщо товщина проникного шару 4-8 м , а нижче його нескельний грунт, то сполучення проводиться шляхом влаштування зуба глибиною 1 -1,5 м і шпунта заглибленого у водоупор, що знаходиться нижче, на глибину 0,5 -1,0 м.
При глибокому заляганні водоупору (8 м і більше) влаштовують понур. Найменшу конструктивну товщину понуру варто приймати не менше 0,5 м. У висотному відношенні понур рекомендується заглиблювати нижче поверхні землі з боку верхнього б'єфа.
Для запобігання можливої фільтрації в зоні контакту насипного грунту понуру і природного грунту підвалини, можна конструктивно передбачити спорудження невеликого по глибині зуба (до 2-х метрів) на початку понуру.
При проектуванні в якості протифільтраційного пристрою зуба необхідно мати на увазі, що його глибина відліковується від підошви греблі.
Підошва греблі призначається нижче поверхні землі на глибину, рівну потужності рослинного шару або вивітреної зони скельного грунту з запасом 0,2 - 0,3 м.
Питання про те, чи видаляти слабкі грунти підвалини під усією греблею або ж тільки з боку верхнього б'єфа до осі, вирішується на підставі економічних розрахунків з урахуванням можливої фільтрації і крутизни укосів.
8. Розрахунки сталої фільтрації через земляні греблі
8.1. Загальні положення
Розрахунки фільтрації в тілі греблі, підвалині і берегах відповідно до [9] варто виконувати для:
а) визначення фільтраційної міцності тіла греблі і її підвалини і берегів;
б) розрахунку стійкості укосів греблі і берегів;
в) обгрунтування найбільш раціональних і економічних форм, розмірів і конструкцій греблі, її протифільтраційних і дренажних пристроїв.
Фільтраційними розрахунками слід визначати такі параметри фільтраційного потоку в тілі греблі :
а) положення депресійної кривої;
б) фільтраційну витрату через тіло греблі;
в) градієнти напору фільтраційного потоку в тілі греблі, підвалині, у місцях виходу потоку в дренаж, у нижній б'єф за підошвою низового укосу, у місцях контакту грунтів із різними механічними характеристиками і на межі протифільтраційних пристроїв.
На підставі діючих градіентів фільтраційного потоку в підвалині земляної греблі необхідно вирішити питання про застосування і конструкцію протифільтраційних споруд у підвалині греблі.
8.2. Прийняті позначення
Практичні розрахунки сталої фільтрації води через земляні греблі повинні грунтуватись на сполученні уже відпрацьованих окремих найпростіших розрахункових прийомів і формул.
| Z | - | напір на греблі; |
| h в та h н | - | глибина води відповідно у верхньому і нижньому б'єфах; |
| Т | - | заглиблення поверхні
29-04-2015, 01:03 Разделы сайта |