Расчет устойчивости низового откоса

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе - максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н_пл.

На листе формата А4 в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка "с") проводится вертикаль СD и линия СЕ под углом 85⁰ к откосу. Из точек "А" и "В" как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R₀, которые пересекаются в точке "0". Значение радиуса определяется по формуле:

 

 

Значения  и  определяются по таблице в зависимости от высоты плотины и от величины заложения откоса:

 

 

Проведя из точки "с" дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СD и СЕ, находится многоугольник Oedba, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения. 

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. Выделенная призма обрушения разбивается на "n" отсеков шириной b = 0,1 R. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле:

 

 

где G_i - вес грунта и воды в пределах i -го отсека;

Р_i - равнодействующая давления воды по подошве i -го отсека;

j_i - угол внутреннего трения грунта i -го отсека;

a_i - угол между вертикалью и линией, соединяющей центр

кривой скольжения с серединой i -го отсека;

c_i - удельное сцепление грунта i-го отсека по линия кривой скольжения

В общем случае, если в пределах рассматриваемого отсека проходит кривая депрессии, а над отсеком имеется столб воды, вес его определяется по формуле:

 

 

где - высота части отсека, от линии откоса до кривой депрессии, измеренная по его середине;

 - высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии);

- высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины;

h_i - высота столба воды над отсеком;

 - удельный вес грунта естественной влажности и грунта тела плотины и основания насыщенного водой;

- удельный вес воды.

взвешивающее давление определяется по формуле:

( + ₎

 

Расчеты сводим в таблицу:

 

Таблица 4.

№отсека	sin(a)	cos(a)	y'	y"	y"'	h	G	Pi	tgφ	(Gcosai-Pi)tgφ	c	cbi/cosa	Gsina
9,00	0,90	0,44					0,00	0,00	0,84	0,00	3,00	22,02	0,00
8,00	0,80	0,60	6,00				278,59	0,00	0,84	140,24	3,00	16,00	222,87
7,00	0,70	0,71	9,40				436,46	0,00	0,84	261,51	3,00	13,44	305,52
6,00	0,60	0,80	8,60	2,50			550,68	98,10	0,75	258,20	5,00	20,00	330,41
5,00	0,50	0,87	7,50	4,70			632,80	170,37	0,75	284,75	2,00	7,39	316,40
4,00	0,40	0,92	6,40	4,60	1,70		689,04	215,78	0,75	313,46	2,00	6,98	275,61
3,00	0,30	0,95	5,10	4,50	3,20		722,65	253,39	0,75	328,73	2,00	6,71	216,80
2,00	0,20	0,98	4,00	4,40	4,10		725,54	272,33	0,75	330,67	2,00	6,53	145,11
1,00	0,10	0,99	2,90	4,30	4,60		701,76	280,80	0,75	314,75	2,00	6,43	70,18
0,00	0,00	1,00	1,80	4,20	5,00		671,30	288,81	0,75	288,40	2,00	6,40	0,00
-1,00	-0,10	0,99	1,70	4,10	4,60		633,93	274,49	0,75	268,62	2,00	6,43	-63,39
-2,00	-0,20	0,98	0,10	3,40	4,20		485,94	243,50	0,75	175,40	2,00	6,53	-97,19
-3,00	-0,30	0,95		2,40	3,20	0,90	386,96	184,28	0,75	139,38	2,00	6,71	-116,09
-4,00	-0,40	0,92		1,30	1,60	2,00	248,19	99,33	0,75	96,62	2,00	6,98	-99,28
-5,00	-0,50	0,87					0,00	0,00	0,75	0,00	2,00	7,39	0,00
										3200,73		145,96	1506,95

 

Расчет коэффициента устойчивости на компьютере показал Ks= 1,29, устойчивость откоса соблюдена.

 

Водосбросное сооружение

 

В составе речных гидроузлов обычно предусматривают водопропускные сооружения. Водопропускными называются сооружения, обеспечивающие пропуск воды через гидроузел для различных водохозяйственных целей. По назначению они подразделяются на водосбросы, водовыпуски и водоспуски. В состав низко- и средненапорных гидроузлов с земляной плотиной могут устраиваться открытые и закрытые водосбросные сооружения. Водосброс- это сооружения для сброса из водохранилища в нижний бьеф паводковых расходов. Через них могут пропускаться также лед, шуга, другие плавающие тела.

 

Выбор трассы водосброса

 

Выбор трассы водосброса зависит от типа плотины и напора на ней, величины паводковых и строительных расходов, топографических, геологических и гидрологических условий района строительства, общей схемы организации работ и пропуска строительных расходов и др., и осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов. Так как рельеф местности равнинный, для уменьшения объемов земляных работ трасса принимается криволинейного в плане очертания.