РГР. Расчеты устойчивости откоса пойменной насыпи и дренажей

• Название: Расчеты устойчивости откоса пойменной насыпи и дренажей
• Дата: 15.04.2022
• Размер: 1.27 Mb.
• Имя файла: РГР.docx
• Тип: Реферат; #475282
• страница: 2 из 3

Рисунок 1.2 – Расчетная схема для определения устойчивости пойменной насыпи

1.3 Расчеты укрепления откосов

Для укрепления откосов от волнового воздействия воды можно применять покрытия из бетонных плит, каменную наброску из местных материалов, коробчатые габионы, и другие виды крепления.

В конструкциях укреплений рассчитываются толщина покрытия, наброски, обратный фильтр для предупреждения суффозии грунта и материала фильтра (при эксфильтрации воды) из насыпи.

1.3.1Вариант каменной наброски

Конструкция каменной наброски состоит из верхнего (первого ₁), нижнего (второго ₂) слоев камня и обратного фильтра _ф.

Толщина каменной наброски: _кн= ₁+ ₂+ _ф

Толщина первого слоя ₁=К_сd_ш1,второго ₂=К_сd_ш2,

где коэффициент К_спринимается равным 2,0 при многослойной (двухслойной) наброске; 2,5 – при наброске из сортированных камней; 3,0– при несортированной горной массе.

Расчетный размер камня (приведенный к шару):

верхнего (первого) слоя d_ш1=1,2408(Q_к/γ_к)^1/3;

нижнего (второго) слоя d_ш2= 0,37d_ш1.

Вес камня верхнего слоя в зоне обрушения волны

Q_k= ( К_fr∙γ_к∙ ∙λ_в) /

где К_fr– коэффициент, учитывающий форму материала наброски, равный 0,025…0,020 – для крупного камня; 0,017 – для массивов; 0,008 – для тетраподов;

γ_к, γ_в– удельный вес камня, воды, кН/м³;

h_в2% =0,9h_в1% – высота волны с обеспеченностью 2 %, м;

– угол крутизны откоса.

Зерновой состав материала однослойного обратного фильтра для каменной наброски принимается по размеру частиц, составляющих 50 % от веса d_50ф= 0,2d_ш2; d_30ф= (5/6) ∙ d_50ф; при коэффициенте неоднородности материала U_нф= d_60ф/ d_10ф= 5…20. Толщина обратного фильтра из песчано-гравийного материала принимается не менее 0,35м.

Дано: λ_в=9,58; h_в1%=0,664; γ_к= 25,0 кН/м³; m=2,0

_{Решение:} Принимаем К<sub>fr=0,025

Вычисляем:</sub> h_{в 2% = 0,81∙0,82=0,664 м; Вес камня верхнего слоя:}

Q_к= (0,025 · 25 · 0,664²· 9,58) / 10,13=0,261 т.

Расчетный размер камня первого слоя:

d_ш1= 1,2408 = 0,271м.

Расчетный размер камня второго слоя:

d_ш2= 0,37 · 0,271 = 0,1003м.

Определяем толщину каменной наброски:

первого слоя: ₁= 2∙ 0,271 = 0,542м м.

второго слоя: ₂= 2∙ 0,1003 = 0,201м м.

Толщину однослойного обратного фильтра из песчано-гравийного материала принимаем _ф = 0,35 м, или принимаем, что откос покрыт геотекстилем (в качестве обратного фильтра).

Общая толщина каменной наброски:

_кн= 0,5 + 0,2 + 0,35 = 1,05 м.
1.3.2 Вариант плитного покрытия

Конструкция покрытия сборная из железобетонных плит размером А×В толщиной δ_пл.Под плитами расположен слой обратного фильтра толщиной δ_ф. В основании покрытия – бордюрный упор с рисбермой (рисунок 1.2).

Толщина железобетонной плиты определяется поформуле:

=0,07 ∙ ∙ ∙ ∙ [ ]∙( )/m≥ 0,12 м.

где К_з= 1,1…1,2 – коэффициент запаса;

К_п– коэффициент, учитывающий тип покрытия и принимаемый для сборного покрытия – 1,1; монолитного –1,0; В_пл– размер (длина ребра) плиты нормально урезу воды.

Количество плит n_пна откосе определяется по длине низового откоса l_от:

п_п= ∙ /

Зерновой состав материала однослойного обратного фильтра принимается d_50ф= 2 b_ш, где b_ш– ширина шва между плитами.

Дано: м; h_в1%= 0,74 м; γ_п= 26,0 кН/м ; m=2,0

Верхняя граница укрепления находится на уровне Н_нк= 8,61м.

Выбираем плиты размером А × В = 2,0 × 2,0 м; в_ш= 0,01 м,

0,07∙1,2∙1,1∙0,74∙ ∙[9,81/(26-9,81)]∙( )/2=0,078

Принимаем: δ_пл= 0,1 м.

Определяем количество плит на откосе:

=(8,61∙ )/2= 9

Принимаем количество плит 9 шт.

В качестве обратного фильтра принимаем слой геотекстиля, укладываемой на слое песка или каменной мелочи, толщиной 0,2 м.

2 Проектирование дренажа

Для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой в выемке следует запроектировать дренаж. Производится выбор типа дренажа, определение его технической эффективности, расчет глубины заложения, ширины траншеи, сроков осушения, расхода воды в дренажи гидравлический расчет с подбором трубы (дрены), разработка конструкций смотровых колодцев и выпуска воды из дренажа.

Выбор типа дренажа выполняется согласно классификации с учетом местных условий: гравитационные горизонтальные траншейные трубчатые, несовершенные, совершенные (врезанные в водоупор), подкюветные, закюветные, откосные, односторонние, двусторонние и др.

Ширину основной площадки в выемке двухпутного участка:

В_ОП=0,5∙В_С+В_М+0,5∙В_Н=0,5∙5,8+4,10+0,5∙6,5=10,25м.

2.1 Определение технической эффективности дренажа

Техническая эффективность дренажа определяется коэффициентом водоотдачи К_во≥0,2, величиной весовой влажности, снижаемой дренажем ΔW, а также сроком осушенияt_oc:

K_во = m_o/n_r; m_o = n_r – (1+α_к); W_м (γ_d/ γ_в); γ_d = γ_s/(1+e); e = n_r / (1 – n_r),

где m_o – водоотдача грунта;

n_r – пористость грунта;

α_к- величина капиллярно-застрявшей воды (в долях от максимальной молекулярной влажности W_м);

ΔW= n_r(γ_в / γ_d) – (1+ α_к)W_м.

Дано: n_r =48 %; γ_s = 26,29кН/м³; W_м= 16%; α_к = 0,09.

Решение:e = 0,48 / (1-0,48) = 0,92, γ_d = 2,68·9,81/(1+0,92)= 13,70 кН/м³.

Определяем:m_o = 0,48 – (1+0,09)· 0,16 (13,7/ 9,81)=0,24;

K_во = m_o/n_r = 0,24/0,48= 0,5>0,2.

Следовательно, дренаж эффективен.

Величина влажности, снижаемой дренажем:

ΔW= 0,48(9,81 / 13,7) – (1+ 0,09) ·0,16 = 0,17 = 17%.



Рисунок 2.1 – Расчетная схема траншейного, подкюветного, двухстороннего дренажа:
2.2 Определение размерных параметров дренажной траншеи

Глубина заложения двустороннего подкюветного дренажа h_д (рисунок 2.1) определяется по формуле:

h_д = Z_пр – б + е_з + а_кп + f + h_o–h_к,

где е_з – величина запаса на возможное изменение уровня ГГВ и Z_пр в разные годы. Можно принять е_з = 0,25м;

f – стрела подъема кривой депрессии;

f = L_м · I_o.

При ширине основной площадки первого пути (старого) B_c, нового B_н, крутизне откосов кюветов m_c,m_н величина междренажного пространства 2L_м равна

2L_м = 0,5(B_н + B_c) + B_м + (m_н + m_c) ·h_к – 2 · (а_д – 0,5b_к) м.

Ширина дренажа 2а_д принимается:

0,8 ≤ 2а_д ≤ 1,0м приh_д< 2,5м;

1,0 ≤ 2а_д ≤ 1,5м при 2,5 ≤ h_д≤ 6,0м.

2а_д= 0,52…0,60 м – при устройстве дренажа дреноукладчиком (траншеекопателем).

Дано: В_н = 6,5 м; В_с = 5,8 м; В_м = 4,1 м; m_н = 1,5; m_c=1,0; Z_пр = 2,8 м;

б = 0,6 м; а_кп = 0,4 м; I_o= 0,05.

Глубина кювета h_к= 0,6 м; ширина по дну в_к= 0,4 м. Принимаем е_з= 0,25 м; h_о= 0,4м.

Решение:

2L_м= 0,5 ∙ (6,5 + 5,8) + 4,1 + (1,5 + 1,0) ∙ 0,6 – 2 ∙ (0,4 – 0,5 ∙ 0,4) =11,35 м;

f= 5,68 ∙ 0,08 = 0,45 м.

Определяем:

h_д = 2,8 – 0,6 + 0,25 + 0,55 + 0,45+ 0,4 – 0,6 = 3,25 м.

Так какh_д = 3,25 > 2,5, то принимаем ширину дренажной траншеи 2а_д=1,0 м.

2.3 Определение срока осушения междренажного пространства

Срок осушения дренажем грунтов междренажного пространства t_м определяется по формуле:


2
t_м= [(m_o )/(К_ф ] (η₁ + η₂).

Здесь коэффициент: К_B = 1 + 5,5 ,

где Н = О_г – О_б + h_д + h_o; T = О_г – О_у – Н;

η1 – функция, определяющая время от начала осушения до смыкания ветвей кривой депрессии (в междренажном пространстве);

η1 = (H + 2ho) / [3(H +ho )²], м ^-1;

η2–функция, определяющая время от смыкания ветвей до стационарного положения кривой депрессии;

η₂ = [2/(3А²)] ∙ [1/f_o – 1/Н], м^-1;

A =f [h_o/ H].

Дано: mo = 0,24; 2L_м = 11,35 м; Кф = 9∙ 10^-8м/с; Io = 0,08; акп = 0,40 м; ho = 0,4м;

hд = 3,25 м; Zпр = 2,8; б = 0,6 м; Обр = 79,5 м; Огв = 79,1 м; О_ву = 73,6м.

Решение: fo= 0,454 + 0,4 = 0,85 м.

Н = 79,1 – 79,5 + 3,27 + 0,6 = 3,47 м.

Т = 79,1 – 73,6 – 3,47 = 2,03 м.

Вычисляем коэффициент:

К_в=1+5,5 = 2,14;

Функцию: η1 = (3,47 + 2 ∙ 0,4) / [3(3,47 + 0,4)²] = 0,095 м ^-1.

При ho/H= 0,4/3,47= 0,12, интерполируя по приложению [1], определяем

А = 0,671.

Функция η₂ = [2/ (3∙0,671²)] ∙ [1/0,85 – 1/3,47] = 1,275 м^-1.

Время осушения междренажного пространства:


2
t_м= [(0,24∙5,68²)/(9 ]∙(0,095+ 1,275) = 80571060,99/86400 = 932,54 суток.

2.4 Гидравлический расчет дренажа

Полный приток (расход) воды в двухсторонний подкюветный несовершенный дренаж на 1 пог. м равен: q= qп+qм.

Расход воды: со стороны поля: qп= qпс+ qпд;

со стороныстенки: qпс= 0,5 КфIo(H+ho);

со стороныдна: qпд=Кф ∙ (H – ho) ∙ qпр.

Приведенный расходqпрпринимается в зависимости от αq, βqпо графику

qпр=f(αq, βq),

α_q=L₀/(L₀+a_д); β_q=L₀/ Т

Если βq>3, то q пропределяетсяпо формуле q=qn^р/[(βq-3) ∙ q n^р+1]

и q n^р принимается по графику

qпр=f (α, β) при

Расход воды со стороны междренажного пространства

qм= КфIo[Lм(Io+ qпр) + 2ho], м3/с.

Приведенный расход qпр принимается по графику

qпр= f∙ (αq, βq) при αq=Lм/(Lм +а_д) ; βq= Lд /То.

Полный расход (приток) воды в дренаж по всей длине Lд одного дренажа (с одной стороны выемки) Qд= q∙Lд.

Длина дренажа может быть равной длине выемки Lд ≤ Lв.

Дано: Н =3,47 м; ho = 0,4 м; 2aд = 0,8 м; 2Lм=11,35 м; Т = 2,03 м; К_ф=9∙10^-8; I₀=0,08; L_в=650м.

Для расчета расхода воды с полевой стороны qпо пределяем расход воды со стороны стенки траншеи и со стороны дна.

Решение:

Расход со стороны стенки:

qпс = 0,5 ∙ 9∙10^-8 ∙ 0,08(3,47 + 0,4) = 1,39 ∙10^-8 м3/с.

L₀ = (3,47 – 0,4) / 0,08 = 38,4 м;

αq = 38,4 / (38,4 + 0,4) = 0,990

βq= 38,4/2,03 = 18,92 принимаем βq= 3,0 и вычисляем

αq = 3 ∙ 2,03/(3 ∙ 2,03 + 0,4) = 0,94.

По графику: qпр= f(α, β) при β = 3. и α = 0,94 находим =0,22.

Вычисляем: qn^р = 0,22 / [(18,92-3,0) ∙ 0,22+1] = 0,05.

Определяем расход воды со стороны дна:

qпд= 9∙10^-8 (3,47 – 0,4) ∙0,05 = 1,38∙10^-8 м³/с.

Для междренажного пространства вычисляем:

Βq = 5,68/2,03 = 2,80 < 3;

αq = 5,68/ (5,68+0,4) = 0,993.

По графику