, | (8.2) |
або
, | (8.3) |
де | hx | - | глибина в довільному перерізі WW, що знаходиться на відстані x від початку грунтового масиву (див. рис.Д.8.2). |
2. Визначення висоти зовнішнього проміжку просочування в області низового клина.
Конструкція низової частини греблі може бути різноманітною. Розрахункова схема греблі для випадку наслонного дренажу (рис.Д.8.3 ,а) показана на (рис.Д.8.3 , б), як схема греблі без дренажу.
Розрахункова схема для випадку дренажного банкету (рис.Д.8.4, а) і для випадку трубчастого дренажу (рис.Д.8.4, б) може бути прийнята по (рис.Д.8.4, в), як схема греблі з вертикальним низовим укосом.
Проміжок просочування для греблі з наслонним дренажем і для греблі без дренажу (розрахункова схема рис.Д.8.3, б) визначається за формулою
; | (8.4) |
, | (8.5) |
де | А | - | коефіцієнт; |
qr | - | приведена витрата; |
При цьому вважають, що тіло греблі і її підвалина мають однаковий коефіцієнт фільтрації.
Витрата q, що фільтрується через греблю, для визначення проміжку просочування
, | (8.6) |
Проміжок просочування для греблі з дренажним банкетом або трубчастим дренажем (рис.Д.8.4) визначається за формулою
, | (8.7) |
де | Lo | - | горизонтальна відстань від урізу верхнього б'єфа до вертикалі W2W2. |
3. Активна та приведена зони фільтрації в підвалині греблі.
Якщо в уяві збільшувати Т(рис.Д.8.1) від нуля до безкінечності (опускаючи поступово поверхню водоупору на безкінечно велику глибину), то крива депресії буде деформуватися - спочатку відчутно, а потім усе менше і менше. Нарешті, коли розмірТдосягне деякої величини Так крива депресії практично перестане деформуватися, і висотне положення поверхні водоупору практично перестане впливати на криву депресії. Тобто, можна вважати, що при Т =Таккрива депресії стає такою ж, як при Т=¥.Поверхневий шар підвалини потужністю Такможе бути названий активною зоною фільтрації, величину ж Такможна при цьому назвати глибиною активної зони фільтрації.
Користуючись цим поняттям, криву депресії у випадку kт =kо необхідно завжди будувати для розрахункової поверхні водоупору, висотне положення якої Трозрвизначають
a)якщо
Т<Так(8.8) тоді Трозр =Т, | (8.9) |
б) якщо
Т>Так , (8.10) тоді Трозр =Так . | (8.11) |
Активна зона фільтрації для розпластаного підземного контуру
Так =0,5L', | (8.12) |
де | L' | - | ширина греблі по підвалині (див. рис.Д.8.1). |
У випадку коли коефіцієнт фільтрації підвалини не дорівнює коефіцієнту фільтрації тіла греблі kт ¹ kо користуються другим віртуальним способом: замінюють в уяві дійсну підвалину на фіктивну з kт =kо з розрахунковою поверхнею водоупору
, | (8.13) |
де | Трозр | - | значення знайдене відповідно до формул (8.9) та (8.11). | ||
Якщо > 0,5*L', | (8.14) | ||||
то приймають =0,5*L' . | (8.15) |
8.4. Розрахунок однорідної греблі
Для побудови депресійної кривої у тілі однорідної греблі і визначення фільтраційної витрати необхідно:
1. Користуючись поняттям активної зони фільтрації, встановити розрахункове положення водоупору.
2. Користуючись поняттям приведеної зони фільтрації, привести грунт підвалини греблі до коефіцієнта фільтрації тіла греблі, при цьому встановлюємо приведене положення водоупору, яким надалі і користуємося.
3. Отриманий профіль греблі розбивають вертикалями W1W1 іW2W2 на три фрагмента (рис.Д.8.5) . Вертикаль W1W1 проводять через точку А урізу води верхнього б'єфа. Вертикаль W2W2проводять:
а) у випадку греблі з наслонним дренажем (рис.Д.8.3) або греблі без дренажу - через точку Ввиходу кривої депресії на низовий укіс;
б) у випадку греблі з трубчастим дренажем (рис.Д.8.4) або дренажним банкетом через внутрішній край дренажних пристроїв.
4. отриманий профіль греблі заміняють на розрахунковий прямокутний профіль, обрис якого показано на (рис.Д.8.6) жирними лініями. Як очевидно, верхова вертикальна грань 4-3 розрахункового профілю, що доходить до приведеного водоупору, розташовуєтьсяна відстаніlв=0,4*h1 від вертикалі W1W1; горизонтальне дно верхнього б'єфа знаходиться на рівні поверхні приведеного водоупору; горизонтальне дно нижнього б'єфа - на рівні дійсного дна нижнього б'єфа (рис.Д.8.6, а), або на рівні підошви дренажу (рис.Д.8.6, б). У останньому випадку коли нижній б'єф у дійсності сухий, рівень води нижнього б'єфа розташовують на рівні дійсного дна нижнього б'єфа. Низова вертикальна межа розрахункового профілю проходить по вертикалі W2W2.
5. Обчислюють висоту D зовнішнього проміжку просочування:
а) у випадку схеми (рис.Д.8.6,а) - за формулою (8.4);
б) у випадку схеми (рис.Д.8.6,б) - за формулою (8.7);
Вертикаль W2W2для схеми на (рис.Д.8.6, а) (на відміну від рис.Д.8.6, б) можна намітити тільки після обчислення значення D, і потім, користуючись ним, установлюють місце розташування точкиВ виходу кривої депресії на укіс.
6. Знаючи висотне положення точки В, знаходять глибину
(див. рис.П.8.6). | (8.16) |
7. За формулою Дюпюї визначають кінцеве (для схеми на рис.Д.8.6,б) значення витрати
, | (8.17) |
де | L | - | довжина; |
a) для схеми на (рис.Д.8.6,a)
; | (8.18) |
б) для схеми на (рис.П.8.6, б)
, | (8.19) |
де Lо- горизонтальна відстань від урізу верхнього б'єфа до вертикалі W2W2.
Для схеми (рис.Д.8.6, а) за отриманою витратою уточнюють D за формулою (8.4), далі знаходять уточнене значення глибини
і знову визначають q.8) Знаючи витрату, будують криву депресії АВ за формулою Дюпюї, що можна переписати у видгляді
, | (8.20) |
де | hx | - | довільна глибина фільтраційного потоку; |
x | - | відстань від верхової вертикалі до перерізу де встановлюється глибина hx. |
9. Маючи криву депресії АВ, коректують початкову ділянку: замінюючи криву аb(рис.Д.8.6), отриману розрахунком, кривоюАb, що проводиться візуально так, щоб ця крива в точці А дійсного урізу води була нормальна до лінії укосу дійсного профілю греблі. Для схеми на (рис.Д.8.6,б) обчислену криву депресії необхідно візуально коректувати і на низовому її кінці, рахуючи що точка С розташовується від вертикалі W2W2на відстані 0,1*Lo.
8.5. Розрахунок греблі з екраном, розташованої на водонепроникній підвалині
Для простоти розглядають греблю, що має схематизований дренаж низового клина (рис.Д.8.7), коли висотою проміжку просочування можна знехтувати. Вважаючи що в розрахунковій схемі греблі товщина екрана є постійної по висоті (рівній деякій середній товщині дійсного екрана) , будемо мати поперечний профіль греблі. Фільтрація води через екран характеризується наявністю внутрішнього похилого проміжку просочування ab. Уздовж лінії ab напір змінюється по лінійному законі. У області грунту abc рух води не суцільний; тут вода окремими краплями падає на поверхню кривої депресії be.