Фильтрационные расчеты земляной плотины

Общие положения. Фильтрационные расчеты земляных плотин выполняются с целью установления следующих параметров фильтрационного потока:

а) положение кривой депрессии в теле плотины и берегах;

б) фильтрационный расход через тело плотины, основание и берега;

в) напоры фильтрационного потока и их градиенты в теле плотины, в основании и в местах контакта грунтов с различными характеристиками.

Указанные параметры фильтрационного потока необходимы:

а) для расчета фильтрационной прочности грунтов тела плотины, основания и берегов;

б) для расчета устойчивости откосов плотины и берегов;

в) для обоснования рациональных и экономических форм, размеров и конструкций элементов плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.

В курсовом проекте следует ограничиться определением положения кривой депрессии в теле плотины, которое будет использовано для расчета устойчивости низового откоса.

Фильтрационные расчеты необходимо выполнить для двух сечений плотины (рис. 2. 19):

– русловое сечение I-I; в этом сечении отметка подошвы плотины ниже отметки дна реки Z_дна на глубину врезки плотины в основание;

– сечение II-II по незатопляемой пойме; в этом сечении отметка подошвы плотины выше максимального уровня воды в реке (целесообразно рассмотреть сечение плотины с отметкой подошвы равной или на 1-2 м выше отметки бермы на низовом откосе).

В курсовом проекте построение кривой депрессии для руслового сечения плотины производится для случая, когда в верхнем бьефе имеется нормальный подпорный уровень (НПУ), а в нижнем бьефе глубина воды принимается равной 2/3 максимальной глубины, соответствующей расчетному максимальному расходу воды Q_max, т.е. 2/3 · h_н.б. Результаты этого расчета являются исходными данными для выполнения расчетов устойчивости низового откоса плотины. При расчете сечения по незатопляемой пойме глубина воды в верхнем бьефе принимается соответствующей НПУ, а в нижнем бьефе равна нулю. Результаты этого расчета должны быть использованы для определения отметки верха наслонного дренажа.

Рис. 2.19. Сечения земляной плотины, в которых определяется положение кривой депрессии

Расчетные схемы и аналитические зависимости для выполнения фильтрационных расчетов земляной плотины. При проектировании ответственных сооружений для выполнения фильтрационных расчетов в настоящее время используются различные компьютерные программы, которые реализуют метод конечных элементов. На предварительных этапах проектирования ответственных сооружений, а также на окончательных этапах проектирования небольших плотин при выполнении фильтрационных расчетов используются апробированные приближенные расчетные схемы и аналитические зависимости. Такие приближенные расчетные схемы и аналитические зависимости следует использовать при выполнении фильтрационных расчетов в курсовом проекте.

Положение кривой депрессии в земляной плотине зависит от уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, геометрических размеров плотины, ее дренажных и противофильтрационных элементов, а также от фильтрационных характеристик грунтов тела плотины и основания. При этом следует иметь ввиду, что в случае водонепроницаемого основания положение кривой депрессии наиболее высокое. В курсовом проекте следует принять основание водонепроницаемым. Это дает некоторый (сравнительно небольшой) запас устойчивости низового откоса плотины. Ниже приведены приближенные расчетные схемы и аналитические зависимости для случая водонепроницаемого основания.