Строительство гидротехнического сооружения (стр. 3 из 6)
На основании выполненных расчетов выполняется проверка достаточности высоты плотины и, при необходимости, увеличивается величина запаса высоты плотины.
Рисунок 4.1 - Компрессионные характеристики грунтов
Таблица 4.1 - Значения напряжений σzвыраженные в долях от интенсивности р изменяющейся по треугольнику.
 |  | ||||||||||
| -1.5 | -1,6 | -0,5 | 0 | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1.0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | |
| 0,00 | 0.000 | 0,000 | 0,000 | 0.000 | 0,250 | 0,500 | 0,750 | 0,500 | 0,000 | 0,000 | 0 |
| 0,25 | - | - | 0,004 | 0.075 | 0,256 | 0,480 | 0.643 | 0,424 | 0,015 | 0,003 | - |
| 0,50 | 0,002 | 0,003 | 0,023 | 0,127 | 0,263 | 0,410 | 0,477 | 0,353 | 0,056 | 0.017 | 0,003 |
| 0,75 | 0,006 | 0,016 | 0,042 | 0,153 | 0,248 | 0,335 | 0,361 | 0,293 | 0,108 | 0,024 | 0,009 |
| 1,0 | 0,014 | 0,025 | 0,061 | 0,159 | 0,223 | 0,275 | 0.279 | 0,241 | 0,129 | 0,045 | 0,013 |
| 1,5 | 0,020 | 0,048 | 0,096 | 0,145 | 0,178 | 0,200 | 0,202 | 0,185 | 0,124 | 0,082 | 0,041 |
| 2,00 | 0.033 | 0,061 | 0,092 | 0,127 | 0.146 | 0,155 | 0,163 | 0,153 | 0,108 | 0,069 | 0,050 |
| 3,00 | 0,500 | 0.064 | 0,080 | 0,096 | 0,103 | 0,104 | 0,108 | 0,104 | 0,090 | 0,071 | 0,050 |
| 4,00 | 0,051 | 0,060 | 0,067 | 0,075 | 0,078 | 0,085 | 0,082 | 0,075 | 0,073 | 0,060 | 0,049 |
| 5,00 | 0,047 | 0,052 | 0,057 | 0,059 | 0.062 | 0.063 | 0,063 | 0,065 | 0.061 | 0.051 | 0.047 |
| 6,00 | 0,041 | 0.041 | 0,050 | 0.051 | 0,052 | 0,053 | 0.055 | 0.053 | 0,50 | 0,050 | 0,045 |
Таблица 4.2 - Значения напряжений σzвыраженные в долях от интенсивности равномерно распределённой нагрузки
| | | |||||
| 0 | 0,25 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | |
| 0,00 | 1,00 | 1,00 | 0,50 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
| 0,25 | 0,96 | 0,90 | 0,50 | 0,02 | 0,00 | 0.00 |
| 0,50 | 0,82 | 0,74 | 0,48 | 0,08 | 0,02 | 0,00 |
| 0,75 | 0,67 | 0,61 | 0,45 | 0,15 | 0,04 | 0,00 |
| 1,00 | 0,55 | 0,51 | 0,41 | 0,19 | 0,07 | 0,02 |
| 1,25 | 0,46 | 0,44 | 0,37 | 0,20 | 0,10 | 0,03 |
| 1,50 | 0,40 | 0,38 | 0,33 | 0,21 | О.П | 0,06 |
| 1,75 | 0,35 | 0,34 | 0,30 | 0,21 | 0,11 | 0,07 |
| 2,00 | 0,31 | 0,31 | 0,28 | 0,20 | 0,13 | 0,08 |
| 3,00 | 0,21 | 0,21 | 0,20 | 0,17 | 0,135 | 0,10 |
| 4,00 | 0,16 | 0,16 | 0.15 | 0,14 | 0,12 | 0,10 |
| 5,00 | 0,13 | 0,13 | 0,12 | 0,12 | 0,11 | 0.09 |
| 6,00 | 0,11 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | - |
5 РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ НИЗОВОГО ОТКОСА ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ
Степень устойчивости низового откоса оценивается коэффициентом запаса устойчивости kз. В результате расчета заданного откоса требуется найти минимальное значение kз и сравнить эту величину с kз.доп, при этом должно быть соблюдено условие kз.мин 
kз.доп, где величину допускаемого коэффициента запаса kз.доп назначают в зависимости от класса капитальности сооружения и условий работы откоса по таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Допускаемые коэффициенты запаса устойчивости откосов
| Сочетание нагрузок и воздействий | Класс плотины | |||
| I | 11 | Ш | IV | |
| Основные | 1,30-1,25 | 1,20-1,15 | 1,15-1,10 | 1,10-1,05 |
| Особые | 1,10-1,05 | 1,10-1,05 | 1,05 | 1,05 |
Расчёт:
Определить коэффициент запаса устойчивости низового откоса грунтовой плотины. Грунт тела плотины - суглинок. В основании плотины присутствуют: супесчаный грунт мощностью 4,5 м и ниже суглинистый грунт. Конструкция поперечного профиля плотины аналогична примеру раздела 2. Кривая депрессии принимается по расчетным данным в примере раздела 3. Класс капитальности сооружения III.
Расчет ведется по методу круглоцилиндрической поверхности графоаналитическим способом. Вычерчивается поперечный профиль плотины при условии равенства горизонтального и вертикального масштабов. Проводится осредненная линия низового откоса А'В'. На профиль наносится кривая депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле плотины.
Коэффициент запаса на устойчивость определяется как отношение суммы моментов удерживающих сил к сумме моментов сдвигающих сил:
(5.1)Действующие силы определяются в следующей последовательности:
1 Строится прямоугольник ДЖЖ'Д'. Для построения из средины осредненного (линия А'В') откоса (точка Б) прочерчивается вертикаль и линия под углом 85º и затем, пользуясь таблицей 5.2 вычисляются радиусы БД и БЖ и проводятся дуги ДД' и ЖЖ'.
Таблица 5.2 - К построению кривой скольжения
| Коэффициент откоса т | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
 | 0,75 | 0,75 | 1,0 | 1,5 | 2,2 | 3,0 |
 | 1.5 | 1,75 | 2,3 | 3,75 | 4,8 | 5,5 |
БД=k1·Нпл=0, 75*14,542=10,9 м;
БЖ=k2·Нпл =1,75*14,542=25,45 м.
В секторе ДЖЖ'Д' выбираем центр скольжения О, из которого радиусом R очерчиваем кривую скольжения АГ с таким расчетом, чтобы она проходила между осью плотины и бровкой низового откоса плотины.
2 Делим массив откоса АА'В'ГА на вертикальные полосы шириной b= 0,1R. Разбивку полос начинаем с нулевой, которая располагается по обе стороны от вертикали, опущенной из точки О до пересечения с кривой скольжения АГ.
3 Для рассматриваемой полосы sinα равен ее порядковому номеру, поделенному на 10. Для полос, расположенных от нулевой полосы влево sinα- положительны, а для полос, расположенных вправо - отрицательны. При этом, для первой и последней полос sinα принимается в зависимости от доли полосы по отношению к полной ее ширине, например, в полосе 10 sinα=0,3, а в полосе -7 sinα= - 0,4 .
4 Вычисляется cosαформуле:
(5.2) По оси полосы измеряются ее средние высоты: от поверхности отко
са до линии депрессии для фунта плотины с естественной влажно
стью hес.пл, от линии депрессии до линии основания - грунт плотины насыщенный водой hнас.пл, от линии основания - высота насыщенных водой грунтов основания в пределах расчетного массива hнас.осн 1, hнас.осн 2, hнас.осн 3.
6 Приведенную высоту полосы определяем по формуле:
(5.3)Значения объемного веса грунта принимаются по таблицам средних значений физико-механических характеристик грунтов оснований и тела плотины
7 Выбор угла внутреннего трения φ и удельного сцепления с проводится также по таблицам средних значений физико-механических свойств грунтов оснований и тела плотины в зависимости от того, в какой области относительно кривой депрессии и в каком слое основания находится низ отсека полосы .
Для настоящего распределения грунтов тела плотины и основания выбраны характеристики, показанные в таблице 5.3.
Каждой области с выбранными φ и с вдоль кривой скольжения отвечает соответствующий центральный угол βi. Общая длина дуги кривой скольжения складывается из длин участков li:
(5.4)Таблица 5.3 - К построению кривой скольжения
Наименование грунта | Объемный вес, т/м3 | Угол внутреннего трения | Удельное сцепление, т/м | ||
| γестеств | γнасыщ | φестеств | φнасыщ | ||
| Суглинок тела плотины | 1,8 | 1,11 | 26 | 19 | 3 |
| Супесь основания | 1,7 | 1 | 25 | 20 | 0,3 |
| Супесь основания | 1,7 | 0,94 | 27 | 22 | 0,4 |
| Суглинок основания | 1,8 | 1,11 | 27 | 20 | 3 |
Расчеты по формулам 5.1 - 5.4 сводятся в таблицу 5.4. В таблице 5.4 также выполняются промежуточные расчеты с получением значений необходимых для окончательного вычисления коэффициента устойчивости низового откоса.
8 К числу сил, сдвигающих низовой откос, относится сила ΩΙ - гидродинамического давления определяемая площадью фильтрационного потока Ω в зоне оползающего массива и средним уклоном фильтрационного потока Ι в этой зоне.
(5.5)