Конструирование тела плотины и её элементов

 

Понур.

 

На песчаных основаниях устраиваются гибкие маловодопроницаемые понуры. Предварительную длину понура можно назначить равной

l_п=1,5 Z=1,5 (НПУ-НБ_min)=1,5 (268-258,5)=14,5

Толщина понура в любом его сечении определяется по зависимости

,

Толщина понура в его начальном сечении принимается равной 0,5м. В весте примыкания к телу плотины он утолщается до 3м. Для лучшего сопряжения с телом плотины торец фундаментной плиты со стороны верхнего бьефа делается наклонным, что обеспечивает при любых деформациях тела плотины и понура надежный контакт между ними за счёт веса воды грунта пригрузки. Сверху глиняный понур покрывается защитным слоем песка толщиной 2м.

 

Шпунтовый ряд.

 

Шпунты предназначены для удлинения пути фильтрационного потока и, следовательно, гашения его напора. Также они препятствуют развитию внутренней суффозии в основании плотины, выпору грунта из-под плотины и защищают основание плотины от подмыва его поверхностным потоком

Предварительно глубина основного шпунта может приниматься равной s=(НПУ-НБ_min) 1,0=9,5м.

Принимаются железобетонные шпунтовые сваи, изготавливаемые непосредственно на месте строительства. Толщина их 30см, ширина 50см. Водонепроницаемость шпунтового ряда достигается устройством специальных замковых соединений между сваями.

Обеспечение эффективной работы достигается заделкой головы шпунтовых стенок в специальные гидроизоляционные шпонки, размещенные в бетоне плиты

 

Водобой, рисберма, ковш.

 

Водобой выполняется в виде массивной железобетонной плиты, заканчивающейся зубом во избежание её подмыва.

Так как на водобое располагается колодец, то

L_в=0,8 5 (h-h)=0.8 5 (7.3-1.08)=25м

Водобойный колодец делается трапецеидальным с расширением в 12º в обе стороны. Делается это с целью обеспечить лучшее гашение кинетической энергии потока.

Толщина водобоя определяется по формуле

где v_c и h_c – соответственно скорость и глубина в сжатом сечении.

Для снятия фильтрационного давления на водобой под ним устраивается обратный фильтр (камень, гравий, крупный песок). Профильтровавшаяся вода отводится в нижний бьеф через разгрузочные колодцы, устраиваемые в водобойной плите. Колодцы квадратной формы в плане, размером 1х1м, расположенные в шахматном порядке через 5м в ряду и через 10м между рядами. Общая площадь дренажных колодцев равна 1,42% от площади водобоя, что меньше, чем 1,5%

Непосредственно за водобоем располагается рисберма. Предварительную длину рисбермы можно определить исходя из общей длины крепления в нижнем бьефе, которая для случая сопряжения бьефов при донном режиме может определятся по формуле Д.И.Кумина

L=6(h-h)+8h_кр=6 (7,3-1,08)+8 3,21=63м

L_рис=L-L_вод=63-25=38м

Крепление рисбермы для III класса капитальности сооружении выполняется из железобетонных монолитных плит толщиной 0,8м, длиной 13м. Для снятия фильтрационного давления в них устраиваются дренажные колодцы, аналогично колодцам на водобое.

Концевая часть рисбермы, которая предохраняет всё крепление от подмыва, выполняется в виде предохранительного ковша с заложением верхового откоса 1:4, а низовой – 1:2. Ковш загружается камнем слоем 2м. Глубина ковша, отсчитываемая от отметки дна нижнего бьефа, определяется по зависимости

где h_НБ=4,6 – глубина воды в нижнем бьефе, соответствующая пропуску расчётного паводкового расхода;

 - удельный расход на рисберме;

χ=1,2 – коэффициент неравномерности распределения удельного расхода на рисберме;

К_р=1,1 – коэффициент, зависящий от условий схода потока с рисбермы [3];

V₀₁ – допустимая не размывающая скорость при глубине потока h=1м [3].

 

Подошва плотины.

 

Для надежного сопряжения тела плотины с грунтом основания и предотвращения опасной контактной фильтрации подошва плотины выполняется с верховым и низовым зубом. Глубина зубьев равна 1м, ширина зуба понизу 3м. Ширина подошвы плотины для песчаных грунтов равна

b_п=2 (НПУ-УНБ_min)=2 9.5=19м

При донном режиме сопряжения бьефов водосливная поверхность плотины плавно сопрягается с поверхностью водобоя. Заглубление фундаментной плиты плотины со стороны низовой грани определяется глубиной водобойного колодца , толщиной водобойной плиты , и глубиной её зубьев равной 1м.

Заглубление фундаментной плиты со стороны напорной грани определяется конструкцией и толщиной понура, толщиной защитного слоя равного 2м, конструкцией и размерами 3х3х0,5м крепления дна верхнего бьефа перед плотиной.

Подошва плотины выполняется горизонтальной, глубина верхового и низового зуба плотины принимается одинаковой, на отметке, соответствующей наибольшему из двух найденных значению заглубления подошвы тела плотины. Под подошвой между зубьями делается обратный фильтр

 

Пореречный профиль плотины.

 

Поперечный профиль водосливной плотины образуется из следующих элементов:

· Вертикальная грань

· Криволинейного участка, который строится по координатам Офицерова-Кригера (таблица1).

· Прямолинейного участка

· Дуги окружности, сопрягающей прямолинейный участок и поверхность водобоя.

Так как на гребне водослива предусматриваются затворы, то на нём часто устраивают горизонтальную вставку равную 1м для более удобного размещения рабочих и ремонтных затворов. И поэтому в таблице 1 начиная со значения y=0,006 к х прибавляется 1м, т.е х=0,4+1=1,4м

 

 

Таблица 1. Координаты для построения безвакуумного водослива практического профиля.

X	Y при	X при	Y при		X	Y при	X при	Y при
	H=1	H=5,13	H=5,13			H=1	H=5,13	H=5,13
0,0	0,126	0,000	0,646		3,0	1,235	15,390	6,336
0,1	0,036	0,513	0,185		3,1	1,369	15,903	7,023
0,2	0,007	1,026	0,036		3,2	1,508	16,416	7,736
0,3	0,000	1,539	0,000		3,3	1,653	16,929	8,480
1,4	0,006	7,182	0,031		3,4	1,894	17,442	9,716
1,5	0,027	7,695	0,139		3,5	1,960	17,955	10,055
1,6	0,060	8,208	0,308		3,6	2,122	18,468	10,886
1,7	0,100	8,721	0,513		3,7	2,289	18,981	11,743
1,8	0,146	9,234	0,749		3,8	2,462	19,494	12,630
1,9	0,198	9,747	1,016		3,9	2,640	20,007	13,543
2,0	0,256	10,260	1,313		4,0	2,824	20,520	14,487
2,1	0,321	10,773	1,647		4,1	3,013	21,033	15,457
2,2	0,394	11,286	2,021		4,2	3,207	21,546	16,452
2,3	0,475	11,799	2,437		4,3	3,405	22,059	17,468
2,4	0,564	12,312	2,893		4,4	3,609	22,572	18,514
2,5	0,661	12,825	3,391		4,5	3,818	23,085	19,586
2,6	0,764	13,338	3,919		4,6	4,031	23,598	20,679
2,7	0,873	13,851	4,478		4,7	4,249	24,111	21,797
2,8	0,987	14,364	5,063		4,8	4,471	24,624	22,936
2,9	1,108	14,877	5,684		4,9	4,698	25,137	24,101