Определение условий недопущения отслаивания

Для условий недопущения отслаивания агрегатов частиц связного грунта в сооружениях I класса определяется диаметр пор первого слоя фильтра, см:

(1)

где φ = 0,5…1; θ – угол между направлениями силы тяжести и скорости фильтрации.

При допущении некоторого отслаивания агрегатов частиц связного грунта, не влияющего на его прочность, для сооружения II – IV классов и временных сооружений:

(2)

Пористость грунта – это совокупный объем закрытых и открытых пор в единице его объема. Она определяется по формуле:

, (3)

где m – объем минеральной части грунта; ρ_d – плотность скелета грунта; ρ_d – плотность минеральных частиц; e – коэффициент пористости.

Плотностью скелета грунта (плотность сухого грунта) называют массу твердой компоненты в единице объема грунта при естественной (ненарушенной) структуре. Ее значения изменяются в более узком пределе по сравнению с плотностью грунта, поскольку она зависит только от минерального состава и характера сложения (пористости) грунта. Чем ниже пористость и выше содержание тяжелых минералов в грунте, тем выше плотность его скелета. В дисперсных грунтах, не содержащих значительных примесей органических веществ, плотность скелета грунта практически зависит только от характера его сложения. Таким образом, для ее определения достаточно иметь значения плотности скелета грунта и плотности частиц.

Пористость характеризует объем пор в единице о Коэффициент пористости, равный отношению объема пор к объему твердой компоненты грунта объема грунта.

Задание 1. Определить диаметр пор первого слоя фильтра в плотине, удовлетворяющий условием недопущения отслаивания агрегатов частиц связного грунта, D_o^p, если заданы параметры φ, I_p, cos θ. (табл. 1).

Таблица 1

Варианты исходных данных к заданию №1

№ варианта	Параметры для расчета
φ	Ip	cos θ
	0,2	0,17	0,13
	0,57	0,12	0,43
	0,3	0,31	0,24
	0,65	0,2	0,14
	0,52	0,29	0,5
	0,25	0,34	0,26
	0,34	0,48	0,47
	0,73	0,4	0,21
	0,42	0,14	0,3
	0,1	0,26	0,62
	0,27	0,15	0,16
	0,37	0,41	0,49
	0,62	0,18	0,28
	0,54	0,22	0,19
	0,75	0,11	0,22

Определение максимального диаметра фракции связного грунта

При проектировании плотин очень важно определить уровень связанности грунта. При этом расчетный размер фракции определяют по формуле:

(4)

где ; x = 1+0,05 η _ф при η _ф ≤ 25,

при η _ф> 25.

Действующий диаметр фракции: D ₁₀ = iD ₁₇ где коэффициент i находится из графика на рис. 1.

Рис. 1. График η _ф = f (D ₁₀/ D ₁₇)

Контролирующий диаметр фракции:

D ₆₀ = η _ф D ₁₇ , (5)

Максимальный диаметр фракции:

(6)

где x = 1 + 1,28 lgη _ф.

По полученным расчетным значениям D ₁₀, D ₁₇, D ₆₀ и D ₁₀₀ строится расчетная кривая гранулометрического состава грунта первого слоя фильтра.

Составы последующих слоев фильтра подбираются так же, как и для защиты несвязного грунта.

Задание 2. Определить максимальный диаметр фракции связного грунта в плотинах I класса D_max, если известны η _ф; γ_{1 ф}; D ₁₀; D ₆₀. (табл. 2).

Таблица 2

Варианты исходных данных к заданию №2

№ варианта	Параметры для расчета
η ф	γ ф	D 10, мм	D 60, мм
		2,2		2,4
		1,6	1,4	3,0
		2,7	0,6	1,3
		1,7	2,2	4,2
			0,8	1,6
		2,6	2,6	4,7
		2,9	0,1	0,6
		1,5	2,7	3,7
		0,7	0,3	0,8
		1,4	0,3	0,9
		1,8	1,2	2,6
		2,1	0,7	2,8
		1,8	1,6	2,3
		0,3	2,9	4,6
		1,3	0,2	0,3

 

 

Расчет длины понура

Понур – водонепроницаемое покрытие, часть флютбета, создаваемое в верхнем бьефе для удлинения пути фильтрации грунтовых вод и предохранения от размыва поверхностным потоком участка ложа реки, примыкающего к гидротехническому сооружению.

Различают жесткие (железобетонные) и гибкие (из глинистого грунта, асфальта, полимерных материалов) понуры. Выбор типа понура обуславливается водопроницаемостью грунтов основания и экономическими соображениями. Обычно, в случае, если грунт основания дня глинистый, оборудуется гидроизоляцией и с выпусками арматуры, заделываемой в анкерное сооружение. Для песчаных грунтов и супесей оборудуются грунтовые маловодопроницаемые понуры. Все виды понуров, за исключением бетонных, пригружаются грунтом, предохраняемым от размыва креплением в виде бетонных плит или каменной наброски. Гибкие водопроницаемые понуры проектируются литыми (из последовательно наносимых слоев литого гидроизоляционного материала с прокладкой армирующей рулонной стеклотканью) или оклеенными (из рулонных гидроизоляционных материалов в несколько слоев, перекрывая каждым последующим слоем стык нижерасположенного слоя. Бетонные понуры проектируются в виде плит с гидроизоляцией по напорной грани и уплотнением швов между плитами и между понуром и граничащими сооружениями. При слабодеформируемых грунтах основания для плотин IV класса иногда применяются бетонные понуры без гидроизоляционного покрытия. Длина понура принимается в пределах одного-двух понуров. Длина понура обычно принимается (3 – 5) H ₁ и больше, где H ₁ – максимальная глубина перед плотиной.

Максимальную длину понура можно определить по формуле:

, (7)

где Т_в– толщина водопроницаемого основания, м; σ=k_ос/k_н – отношение коэффициента фильтрации основания к коэффициенту фильтрации понура; δ – толщина понура, м, который обычно задаются.

Если по местным условиям длина понура ограничена, то, задаваясь длинной, можно определить толщину понура по формуле:

(8)

Сверху понур, как и экран, покрывается защитным слоем толщиной 1 – 1,2 м.

Задание 3. Вычислить максимальную длину понура, если толщина водопроницаемого слоя, если известны следующие величины: T _в, δ, .

Таблица 3

Варианты исходных данных к заданию №3

№ варианта	Параметры для расчета
Т в		δ
		0,2
	3,1	0,1	2,45
	0,5	0,35	2,2
	2,3	0,4	3,65
	0,43	0,3	1,8
	1,2	0,8
	3,5	0,6	2,6
	2,7	0,45	1,75
	2,4	0,9	2,7
	1,6	0,8	1,3
	2,9	0,4	2,8
	2,2	0,7	1,6
	1,9	0,95	2,34
	0,9		3,0
		0,8	1,5