КП. Задача курсового проекта запроектировать основные сооружения средненапорного гидроузла бетонную водосливную плотину и грунтовую плотину
 Скачать 0.6 Mb.
|
6.3 Расчёт устойчивости низового откосаРасчёт устойчивости низового откоса выполнялся методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения, в котором принимается, что обрушение откоса происходит в форме поворота бесконечно длинного массива обрушения вокруг некоторой горизонтальной оси. При этом в плоском сечении плотины кривая скольжения представляет собой дугу окружности. В этом методе условие устойчивости массива обрушения записывается через моменты сил, действующих на поверхности скольжения, относительно центра дуги окружности. Расчёт заключается в определении запаса сил, удерживающих откос от обрушения, по отношению к силам, вызывающим обрушение. Этот запас выражается коэффициентом устойчивости, который определяется как отношение момента предельных значений удерживающих сил к моменту опрокидывающих сил. Условие устойчивости круглоцилиндрической поверхности выводится из условия первого предельного состояния и записывается следующем образом:  где  – коэффициент надёжности, – коэффициент сочетания нагрузок, – коэффициент условий работы,  – момент опрокидывающих сил, – момент удерживающих сил.Отсюда условие устойчивости может быть выражено через коэффициент устойчивости  Условие (6.18) имеет вид  где  – нормативный коэффициент устойчивости, который определяется по формуле В нашем случае рассматривается сооружение I класса, поэтому  .Проводим расчёт для основного сочетания нагрузок  .Коэффициент условий работы для приближённых способов расчёта  .По формуле (6.21) нормативный коэффициент устойчивости  .Наиболее сложной проблемой расчёта является определение предельных значений удерживающих сил. При определении сил сопротивления сдвигу, действующих на поверхности скольжения, обычно используют условие прочности Кулона-Мора, т.к. в этом случае необходимо знать только две характеристики грунта – угол внутреннего трения ϕ и удельное сцепление c, которые известны из геологических изысканий. Из-за неопределённости сил, действующих на поверхности скольжения, используют различные допущения, разработаны несколько способов расчёта. Нами используется наиболее простой способ расчёта устойчивости откосов – способ Терцаги. В нём принимается гипотеза отвердевшего массива обрушения, которое позволяет принять, что нормальные напряжения на поверхности скольжения определяются только весом вышележащей толщи грунта и углом наклона α поверхности скольжения к горизонту. Т.к. поверхность скольжения – криволинейна, то массив обрушения разбивают на ряд вертикальных отсеков, в пределах каждого из которых напряжения на поверхности скольжения и угол её наклона принимаются постоянными. В способе Терцаги коэффициент устойчивости откоса для заданной поверхности скольжения выражается формулой [11]:  где  – вес i-ой элементарной части массива обрушения; – взвешивающая сила в i- ой элементарной части массива обрушения; – удельное сцепление на i-ом участке поверхности скольжения; – длина i-ого участка поверхности скольжения; – значение угла внутреннего трения на i- ом участке поверхности скольжения.Положение опасной поверхности скольжения заранее неизвестно, поэтому требуется осуществлять её поиск. С этой целью рассматривается множество поверхностей скольжения, с разными центрами и радиусами, из которых выбирается одна, наиболее опасная, запас устойчивости для которой – минимален. По коэффициент устойчивости, рассчитанному для этой кривой, оценивается запас устойчивости откоса. В силу трудоёмкости расчётов коэффициентов запасов для множества поверхностей скольжения мы выполним расчёт только для одной поверхности скольжения, приближенной к наиболее опасной. Данные о расчетных характеристиках грунтов были составлены на основе исходных данных, они представлены в таблице 6.3. Номера слоев грунта показаны на рисунке.1.2. Таблица.6.3.
Рис.6.2 Схема нумерации грунтов для расчёта устойчивости откосов Расчёт представлен в табличной форме. Расчётный коэффициент устойчивости составил 1,4. Он больше нормативного (1,316). Отсюда следует вывод, что низовой откос обладает высоким запасом устойчивости, который выше нормативного. ЗаключениеЗапроектированы основные сооружения гидроузла на равнинной реке: бетонная водосливная плотина и грунтовая плотина. Водосливная бетонная плотина практического профиля имеет 10 пролётов по 10 м. Порог плотины оснащён затворами Для предотвращения размыва русла за водосливной плотиной предусмотрено крепление, состоящее из водобойной плиты, рисбермы и ковша. Выполнены необходимые гидравлические расчёты включая расчёты сопряжения бьефов за водосливной плотины. Для гашения энергии потока предусмотрены водобойные устройства. Для борьбы с фильтрацией в основании бетонной плотины предусмотрены противофильтрационные устройства. Расчёт устойчивости бетонной плотины по схеме плоского сдвига показал, что устойчивость плотины обеспечена. Расчёты контактных напряжений показали, что осадки плотины будут происходить равномерно. В качестве основного водоподпорного сооружения запроектирована однородная земляная плотина. Она выполнена из песка. Фильтрационный расчёт показал, что необходимости в устройстве специального противофильтрационного элемента нет. Расчёт устойчивости низового откоса земляной плотины по круглоцилиндрической поверхности показал, что плотина обладает необходимым запасом устойчивости. Принята пойменная компоновка гидроузла, что позволяет удобно осуществлять возведение бетонной плотины и пропуск воды в период строительства. |