Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчеты заложения откосов дамб

Расчеты заложения откосов дамб

Автор — Б.В. Трушин

В февральском номере Бюллетеня ТБО мы показали основные отклонения от проектных решений, фиксируемые при строительстве, реконструкции и рекультивации полигонов ТБО. В качестве основного нарушения проектных решения было отмечено несоблюдение нормативных углов откосов полигона. Углы заложения откосов, фиксируемые сегодня на действующих полигонах ТБО, достигают и превышают 1:1 (более 45°) при нормативных – 1:4 (13°) (экологическая экспертиза соглашается с углом заложения 1:3). Отмечалось, что несоблюдение углов заложения откосов приводит к следующим экологическим последствиям:

  • На крутых откосах невозможно в дальнейшем провести работы по строительству противофильтрационного финального перекрытия и, как следствие, выполнить рекультивационные мероприятия (в том числе биологический этап), поскольку на откосах с заложением круче 1:3 не может работать строительная техника.
  • На крутых откосах полигонов могут формироваться негативные инженерно-геологические процессы, выражающиеся в оползневых и обвальных проявлениях, а также образованиях размывов бортов временными потоками (заложение оврагов).

Кроме того, заложение крутых откосов приводит к значительному (по сравнению с проектным) завышению объемов складируемых на полигоне отходов, что увеличивает срок существования полигона. В результате, неконтролируемо возрастает воздействие полигона на окружающую среду до масштабов, существенно превышающих утвержденное в положительном заключении государственной экологической экспертизы.

Поскольку выполнить выполаживание откосов на конечном этапе эксплуатации полигона практически невозможно, проектами всегда предусматривается заложение и выполаживание откосов на начальном этапе эксплуатации (реконструкции) полигона.

Вслед за нашей публикацией 1 июня 2006 г около двух часов ночи на одном из полигонов Московской области произошел оползень. Размеры сползшего массива по фронту 230 – 250 м, по ширине – 80 – 100 м. Произошло мгновенное перемещение массива отходов около 600 тыс. тонн на расстояние 15 – 20 м. Поверхность оползневого тела сохранила относительную целостность без нарушения травяного покрова, взаимного положения деревьев и кустарников. Фронтальная часть оползня (язык) разрушила дренажную систему, подъездную автодорогу с твердым покрытием, железобетонный забор (фото.1).

Вслед за перемещением оползневого тела произошли обвалы в верхней части склона с образованием крутых обрывов и обнажились слои отходов (фото. 2). Отметим, что консолидированные слои отходов в процессах оползания и последующих обвалов участия не принимали.

До схода оползня борт полигона имел угол откоса порядка 45° или 1:1. Он был сложен в основном глинистыми грунтами, организованными в виде ограждающих дамб, которые перекрывали захороненные отходы. Высота полигона над прилегающей территорией достигла на этом участке 40 м. Образованию оползня предшествовали проливные дожди, отмеченные в период, начиная с 27 мая. Атмосферные осадки привели к перенасыщению водой грунтовой обваловки борта полигона на участке оползня, глинистые породы обваловки разбухли и перешли в пластическое или текучее состояние. В результате в основании слоя образовались ослабленные зоны сцепления, объединившиеся в единую поверхность скольжения по которой и произошло перемещение оползневого массива.

Нами были проведены расчеты устойчивости откоса полигона для средних значений деформационных характеристик обваловочных суглинистых грунтов. Расчеты выполнялись для двух вариантов расчетных моделей: по методу Г.И.Тер-Степаняна и М.Н. Гольдштейна и по методу «равнопрочного откоса» И.Н. Маслова. При расчетах угол внутреннего трения принят равным 24°, сцепление – 0,22 кг/см2, объемный вес – 1,6 кг/см3. Расчеты, выполненные по обоим методам, показывают, что предел устойчивости – откос с углом заложения 1:2 (26,50).

Выполненный расчет показывает, что случившийся оползень произошел на крутом неустойчивом борту полигона, Инициировали его интенсивные атмосферные осадки. Поскольку примерно на 60 % полигонов ТБО Московской области проектные углы откосов не соблюдаются сегодня необходимо провести оценку оползнеопасности бортов действующих полигонов ТБО и разработать мероприятия по предупреждению образования оползней. Необходимо отметить, что положительные заключения государственной экологической экспертизы по проектам этих полигонов уже потеряли юридическую силу в связи с «реализацией объекта государственной экологической экспертизы с отступлениями от документации, получившей положительное заключение государственной экологической экспертизы…» (ст. 18, Федеральный закон «Об экологической экспертизе»).

Расчеты заложения откосов дамб

· План гидротехнических сооружений. М1:1000;

· Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях;

· Поперечные профили (сечения) откосов.

Для расчетного анализа приняты сечения 1-1 (у подходной дамбы) и 2-2 (берегоукрепление): отметка поверхности покрытия – 7,0 (высота откоса 2,08м), заложение откосов – 1:2, Ширина проезда по дамбе – 7,2м. Поверхность откоса укрепляется габионной конструкцией по слою щебня на каменной наброске с упором в основании. Рекомендуется применение армирующе-разделяющей прослойки из тканого геотекстиля прочностью 33 кН/м2 под конструкцией укрепления откоса и дорожной одеждой на границе с грунтом естественного основания. Ближайшие к сечениям скважины – №39, 40 (1-1) и № 8 (2-2) выбраны для моделей грунтового основания исходя из наиболее неблагоприятных геологических условий.

Наименование и мощность грунтов

Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 39-40 у сечения 1-1):

1) ИГЭ-1 насыпные грунты: пески пылеватые средней плотности с гравием – 0,6÷1,8м;

2) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 4,3÷5,6м;

3) ИГЭ-2 пески мелкие средней плотности влажные и насыщенные водой – 1,5÷0м;

4) ИГЭ-8 супеси пылеватые пластичные – 3,1÷3,2м;

5) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные с гравием, галькой, валунами – 4,1÷3,1м;

6) ИГЭ-15 супеси пылеватые твердые с гравием, галькой, валунами – 0÷1,4м;

7) ИГЭ-16 суглинки легкие пылеватые полутвердые с гравием, галькой – 5,2÷5,3м.

Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 8 у сечения 2-2):

1) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 5,7м;

2) ИГЭ-9 Супеси пылеватые текучие – 3,6м;

3) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные (Il

Геотехнический расчет устойчивости и деформаций

Численный анализ деформаций и устойчивости насыпи выполнен при помощи программного комплекса геотехнических расчетов PLAXІS 2D по методу конечных элементов (МКЭ).

Применение численных методов расчета (МКЭ) регламентируется такими документами как: СП 16.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения» (Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003) и ОДМ 218.2.006-2010 Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог.

При создании геометрической модели грунтовые кластеры разбиваются на сеть 15- узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 6 точках. Вертикальные отметки в модели соответствуют предоставленным, за 0 по оси X принят край левой бровки откоса. Расчет деформаций модели в рассматриваемом случае ведется с учетом изменения (взаимных перемещений) координат узлов по обновляемой сети элементов и с перерасчетом взвешивающего давления вод (учитывается снижение эффективного веса грунтов в воде и изменение их объема). Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора (для бетона – линейно-эластичная).

Геотехнические расчеты проводились в соответствии с положениями «Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85)» и ОДМ 218.5.003-2010. Постоянная нагрузка, учитываемая в расчетах – 45 кН/м 2 (для автомобильной дороги подходной дамбы, сечение 1-1), принята по ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения». У сечения 2-2 для проверки критических условий работы откоса в 0,4м от края бровки задана нагрузка 10 кН/м 2 длиной 7,0м (например, от толпы людей или проезда пожарной машины).

Из положений механики грунтов известно, что напряженное состояние в какой-либо точке грунта рассматривается как предельное в том случае, когда незначительное добавочное воздействие нарушает равновесие и приводит грунт в неустойчивое состояние. Разрушение грунта происходит в результате преодоления внутренних сил трения и сцепления между частицами по определенным поверхностям скольжения.

В общем виде устойчивость сооружения определяется коэффициентом безопасности, представляющим собой отношение максимально возможной прочности грунта τпред к минимальному значению, необходимому для обеспечения равновесия τдейств: Кбез = τпред / τдейств

Если формулу представить в виде стандартного условия Кулона, то она примет вид: Кбез = ( σ n tg φ’ + c ) / ( σ n tg φ r + cr),

где c и φ’ – исходные параметры прочности и σ n – фактическое нормальное напряжение; cr и φ r – параметры прочности, сниженные в ходе расчета до минимальных значений, достаточных для поддержания равновесия.

Читать еще:  Дверной проем с широкими откосами

Метод снижения прочности (SRM – shear reduction method) по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности: cr = с / К уст и φ r = φ / К уст,

где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.

Последовательность расчета следующая: коэффициенту снижения прочности ( Куст) присваивается значение Куст=1. В ходе расчета Куст увеличивается, при этом сопротивление сдвигу и деформация оцениваются на каждом этапе до наступления разрушения. Результаты вычислений приводятся в виде графиков, на которых показано влияние коэффициента снижения прочности ( Куст) на смещение контрольной точки (узла сетки конечных элементов). Критерий разрушения модели определяется условием Кулона-Мора. Если в результате конечно-элементного расчета будет получено решение для последнего устойчивого состояния откоса, то график расчетов примет горизонтальное положение и коэффициент снижения прочности будет соответствовать коэффициенту устойчивости Куст.

Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γ ­ d ,

где γн — коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду сложности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γ ­ d – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γ ­ d ≤1,00. Принят минимальным, γ ­ d = 0,75 исходя из назначения сооружения. Таким образом,

Ктр = 1,1 ∙ 1 / 0,75 = 1,47

Результаты расчетов в графическом виде представлены в Приложении.

Страница 8: СП 32-102-95. Свод правил сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей методы расчета местных размывов (31370)

Левая пойма сложена суглинком с расчетным сцеплением ср = 2,02??105 Па; правая пойма ?? мелким однородным песком со средним диаметром частиц 0,3 мм.

В процессе проектирования мостового перехода определены предмостовой подпор ??hв = 0,25 м и расстояние Х0 = 650 м от моста до вертикали, где устанавливается предмостовой подпор.

Плановые размеры левобережной дамбы приняты полученными по расчету (т. е. дамба имеет достаточную длину вылета и хорошо обтекается потоком); крутизна откосов дамбы m = 2.

У правого устоя запроектирован конус (учитывая малое стеснение потока на пойме). Ширина его вверх по течению от оси подходной насыпи на уровне УВВ составляет lвф = 25 м, хотя по расчету требуется дамба с длиной вылета lв = 42,5 м и отношением полуосей ?? = 1,5. Крутизна откосов конуса m = 1,5.

Решение. 1. Левая пойма пропускает значительно больший расход воды, чем правая, поэтому с нее надо начинать расчет размывов у дамб. Для этого, в первую очередь, определим глубину Нгл = Нгм и скорость vгл = vгм потока у подошвы головы левобережной дамбы.

2. Глубину потока у подошвы головы левобережной дамбы определим по формуле (6.10)

Нгм = 2,0 + 0,25 = 2,25 м.

По формуле (6.5) коэффициент Шези (принимаем коэффициент шероховатости русла nр = 0,03)

Сгм = 2,251/6/0,03 = 38,3 (м0,5/с).

3. С учетом относительного расхода воды, проходящего на ширине отверстия моста при отсутствии стеснения,

QL /Q = 1 ?? (??л + ??п) = 1 ?? (0,42 + 0,06) = 0,52 и соответственно

QL /Q = 1/0,52 = 1,925 по формуле (6.9)

4. По формуле (6.8) средний уклон свободной поверхности потока перед мостом, как бы вызванный стеснением левой мощной поймы,

iм(м) = 0,0002 + 0,845??0,25/650 = 0,0002 + 0,000325 = 0,525??10??3.

5. По формуле (6.3) скорость потока в голове левобережной дамбы

vг(м) = 38,3(0,2??10??6??0,525)1/4 = 0,68 м/с.

6. Для правобережного конуса по формуле (6.10)

Нгп = Нгс = 2,5 + 0,25 = 2,75 м.

7. Для определения скорости потока в верховой части правобережного конуса vr(с) по формуле (6.4) предварительно найдем:

iм(с) = 0,0002 + 0,092??0,25/650 = 0,235??10??3;

?? = 1,55??0,68 /= 0,224 > 0,2.

Подставляя вычисленные значения в формулу (6.4), получим

vг(с) = 0,68= 0,36 м/с.

8. Глубину размыва в голове левобережной дамбы определим по формуле (16.1) с учетом того, что ее длина вылета достаточная и она хорошо обтекается потоком (Кl = К?? = 1). Для суглинка с расчетным сцеплением Ср = 0,02??105 Па, коэффициенте шероховатости русла nр = 0,03 и глубине потока 2,25 м по графику (см. рисунок А.2) размывающая скорость v0 = 0,62 м/с. При коэффициенте заложения откоса дамбы m = 2 и Кm = 0,77 (см. п. 6.1.1). Тогда:

9. Расчет глубины размыва в верховой части правого конуса следует также выполнять по формуле (6.1) с учетом того, что его ширина вверх по течению от оси подходной насыпи составляет lвф = 25 м, тогда как для плавного обтекания требуется lв = 42,5 м. При этом следует, что такой конус будет плохо (т. е. с отрывными течениями и водоворотными зонами) обтекаться потоком и поэтому К?? = 0,85. Из-за недостаточных плановых размеров конуса по таблице К.1 при lвф / lв =25,0 / 42,5 = 0,59 и требуемом отношении полуосей сооружения ?? = 1,5 получаем Кl = 1,14. При m = 1,5 Кm = 0,8 (см. п. 6.1.1).

Для мелкого однородного песка со средним диаметром частиц 0,3 мм при глубине потока Нгс = 2,75 м неразмывающая скорость по графику (см. рисунок А.1) v0 = 0,6 м/с. Тогда

Расчетная ширина b береговых опор

и поперечных регуляционных сооружений

За расчетную ширину b береговых опор следует принимать среднюю ширину под водой (до местного размыва) боковой грани опоры, перпендикулярной направлению потока и выступающей из конуса (рисунок М.1).

За расчетную ширину b поперечного регуляционного сооружения следует принимать проекцию его длины l0 на нормаль к насыпи или берегу (рисунок М.2) и определять по формуле

где ?? ?? угол примыкания поперечного сооружения к насыпи или берегу.

Угол ?? должен отсчитываться от продольной оси сооружения вниз по течению; на криволинейном участке ?? между осью сооружения и касательной к оси насыпи или линии берега в точке примыкания к ним. Длину поперечного сооружения l0, равную средней длине его продольного сечения под водой, следует определять по формуле

l0 = lниз ?? 0,5 mН. (М.2)

где lниз ?? длина поперечного сооружения понизу вдоль его продольной оси.

Рисунок М.1 ?? Расчетная ширина береговой опоры

Рисунок М.2 ?? План поперечных сооружений:

а ?? при угле примыкания поперечного сооружения ?? ?? 45??; б ?? то же, при ?? 1.

Предварительно в этой формуле определим:

?? по формуле (7.4) скорость потока в голове шпоры

?? по рисунку А.1 размывающая скорость при d = 0,5 мм и Н = 6,5 м, v0 = 0,87 м/с;

?? по формуле (Н.2) при v0 0,3) A = 1 и ?? = 1/3 f1 = = 0,85.

3. Для условий прохода расчетного паводка по формуле (7.1) с учетом коэффициента f1 (см. п. 7.6) глубина местного размыва равна

h = 6,5??0,77??0,85 = 3,36 м.

4. Согласно п. 7.6 необходимо определить глубину размыва при проходе потока в бровках русла.

По аналогии с проводимыми действиями в примере П.1 имеем:

vг = 0,8 + 0,8 = 1,03 м/с;

= 0,96 = 1,5; v0 = 0,77 м/с, v0 vд(0) следует задаться глубиной размыва h, определить максимальную донную скорость vдmax при глубине потока перед насыпью Н = Нб + h и сопоставить с vд(0). Операция повторяется до получения vдmax ?? vд(0).

С.4. По полученной глубине размыва h задают необходимый объем рисбермы для защиты подошвы насыпи от подмыва. При этом крупность камня в рисберме должна обеспечивать устойчивость от воздействия исходящего с откоса потока при глубине воды у насыпи Н. Для предотвращения размывов у подошвы откосов основание насыпи следует укреплять на ширину не менее глубины воды перед откосом.

Читать еще:  Откосы сендвич как устанавливать

Пример. Определить возможный размыв и соответственно необходимость укрепления подошвы откоса от волнового воздействия при глубине потока перед насыпью Н = 3,2 м, расчетной высоте и средней длине волны соответственно hв = 0,75 м ?? = 8,4 м; в основании насыпи ?? суглинок с расчетным сцеплением ср = 0,04??105 Па.

Решение. По формуле (С.1) определяем максимальную донную скорость у подошвы откоса. При по графику (см. рисунок С.2) имеем . Тогда м/с.

2. По формуле (8.12) эквивалентный диаметр суглинка dэ = 7,5(0,1 + 10??0,04) = 3,08 мм, для которого размывающая донная скорость по графику (см. рисунок 8.1) vд(0) = 0,52 м/с.

Поскольку vдmax > vд(0), необходимо укрепление подошвы откоса.

3. По графику (см. рисунок 8.1) из условия vд(0) ?? vдmax крупность камня dк, которым можно укреплять подошву откоса, равна dк ?? 20 мм.

4. Для определения размыва у подошвы насыпи без его укрепления поступим следующим образом:

?? из формулы (С.1) определяем требуемое значение гиперболической функции при vдmax = vд(0) = 0,52 м/с

?? по графику (см. рисунок С.2) находим для полученного значения гиперболической функции H/?? = 0,63;

?? определяем глубину потока у подошвы насыпи после размыва Н = 0,63??8,4 = 5,28 м; откуда глубина размыва h = 5,28 ?? 3,2 = 2,08 м.

Определение радиусов кривизны излучины

Т.1. Радиус кривизны потока у вогнутого берега или прислоненного откоса насыпи определяют по формуле

где rи ?? минимальный радиус кривизны излучины по оси русла шириной Вр.

Плотина

Плоти́на — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток для подъёма уровня воды, также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища [1] .

Плотины на небольших водотоках [2] , а также временные [3] , называют также запрудами.

Содержание

  • 1 Назначение
  • 2 Классификация плотин
    • 2.1 По типу материала
    • 2.2 По способу возведения
    • 2.3 По способу восприятия основных нагрузок
    • 2.4 По условиям пропуска расхода воды
  • 3 История
  • 4 Гравитационные плотины
  • 5 Арочные плотины
  • 6 Арочно-гравитационные плотины
  • 7 Контрфорсные плотины
  • 8 Грунтовые плотины
    • 8.1 Классификация грунтовых плотин
    • 8.2 Расчёты грунтовых плотин
    • 8.3 Конструкции грунтовых плотин
  • 9 Разрушения плотин и обеспечение безопасности
    • 9.1 Крупные катастрофы на плотинах
    • 9.2 Обеспечение безопасности
  • 10 См. также
  • 11 Примечания
  • 12 Литература

Назначение [ править | править код ]

Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.

В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:

  1. Собственно сами плотины (водопропускные или глухие);
  2. Головной водозаборный регулятор или водоподъёмная установка;
  3. Сооружения гидроэлектростанций;
  4. Судоходные шлюзы, бревноспуски;
  5. Сооружения по борьбе с наносами (отстойники, промывники, струенаправляющие системы);
  6. Рыбоходы и рыбоподъёмники;
  7. Водослив;
  8. Берегоукрепительные и выправительные сооружения (дамбы).

По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).

Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.

Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).

Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей — для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.

Проектирование дамбы обвалования из грунтовых материалов для защиты территории от затопления

Выбор местоположения дамбы обвалования, конструкция гребня, проверка устойчивости откосов. Расчет фильтрации через однородную грунтовую дамбу с ядром и наслонным дренажом. Расчет устойчивости низового откоса. Построение эпюры волнового противодавления.

РубрикаСтроительство и архитектура
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления16.12.2011
Размер файла410,9 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

I. Проектирование дамб обвалования из грунтовых материалов

1.1 Выбор местоположения дамбы обвалования

1.2 Определение отметки гребня

1.3 Конструкция гребня дамбы

1.4 Проектирование откосов грунтовой дамбы

1.5 Предварительная проверка устойчивости откосов по методике ВНИИ ВОДГЕО

1.6 Противофильтрационные устройства

1.7 Дренажные устройства

II. Расчет фильтрации через однородную грунтовую дамбу с ядром и наслонным дренажом

III. Расчет крепления откосов дамбы

3.1 Построение эпюры волнового давления

3.2 Построение эпюры волнового противодавления

3.3 Расчет плит крепления на волновую нагрузку

IV. Расчеты устойчивости дамб обвалования из грунтовых материалов

4.1 Расчет устойчивости низового откоса

Список использованной литературы

Введение

В данном курсовом проекте необходимо запроектировать дамбу обвалования из грунтовых материалов для защиты территории от затопления. Для этого требуется выбрать тип дамбы (земляная, каменная, каменно-набросная). Определить размеры выбранного типа дамбы, конструкции ее тела, противофильтрационных устройств и дренажей. Провести расчет фильтрации через тело дамбы и ее основание с учетом схемы дренажа, противофильтрационных устройств. Проверить устойчивость откосов дамбы с учетом работы основания. Окончательно сконструировать тело дамбы, противофильтрационное устройство (ядро), дренаж (наслонный), установить тип крепления откосов и гребня. Разработать конструкции сопряжения тела дамбы с основанием.

Также необходимо начертить генплан дамбы обвалования, продольный профиль по оси дамбы, поперечный профиль дамбы с деталями конструкций.

I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДАМБЫ ОБВАЛОВАНИЯ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Выбор местоположения дамбы обвалования

Выбор схем обвалования определяется на основании технико-экономических проработок возможных вариантов с учетом природных условий местности и важности ограждаемой территории в водохозяйственном и культурном отношениях.

1.2 Определение отметки гребня

Отметку гребня грунтовой незатопляемой дамбы определяют из условия полного исключения перелива воды через него при накате волны на откос и ветровом нагоне по формуле:

где РУВ отметка расчетного уровня воды в реке или водохранилище, принимается равной для водохранилищ нормальному подпорному уровню (НПУ) или форсированному подпорному уровню (ФПУ), а для рек уровню воды в реке во время весеннего половодья или паводка; ?hs превышение гребня дамбы над расчетным уровнем воды.

Превышение гребня дамбы над расчетным уровнем воды можно определить как

где ?hset — высота ветрового нагона волны, м; hrunl% — высота наката волны на откос обеспеченностью 1%; а — запас возвышения гребня дамбы, определяемый как а =0,1 h1% >0,5 м. Высота ветрового нагона определяется следующим образом:

где Kw — коэффициент, зависящий от скорости ветра, принимается по табл. 5 [4]; Vw расчетная скорость ветра, м/с; L длина разгона волны, м;

бщ — угол между нормалью к дамбе и направлением господствующего ветра, град.;

d1 — глубина воды перед дамбой со стороны реки или водохранилища, м,

где Ос.д. — отметка основания дамбы.

Высота наката волны на откос определяется по формуле:

Читать еще:  Укрепление откосов насыпи выемки

где ф Ос.д. отметка основания дамбы.

где ф Ос.д. отметка основания дамбы.

где Кг =1, Кр=0,9 — коэффициенты, зависящие от типа и шероховатости крепления напорного откоса, принимаются по табл. 6 [4]; Ksp=1,38 — коэффициент, зависящий от скорости ветра и коэффициента заложения напорного откоса m, принимается по табл. 7 [4]; Кrun=1,6 — коэффициент, зависящий от пологости волны (л/h) и коэффициента заложения напорного откоса m1 принимается по графику рис. 10 [4]; h1% — высота волны обеспеченностью 1%,

где h средняя высота волны, м, определяется согласно п. 13 приложения 1 [4]; К1% коэффициент, принимаемый по графику рис. 2 приложения 1 [4].

По приложению 1 [4], определяем:

Тогда длина волны равна:

1.3 Конструкция гребня дамбы

Ширину гребня дамбы назначают в зависимости от условий производства работ, категории и типа дороги, проходящей по гребню, но не менее 4,5 м. Ширина земляного полотна (в данном случае совпадает с шириной гребня дамбы) в зависимости от категории автомобильной дороги определяется по табл. 4 [2].

В целях безопасности движения по краям гребня устраивают ограждения в виде перил или надолб.

Категория дороги по заданию III:

Ширина земляной дамбы — 12 м;

Ширина проезжей части — 7 м;

Ширина полосы движения — 3.5 м;

Количество полос движения — 2;

Ширина обочин — 2.5 м.

1.4 Проектирование откосов грунтовой дамбы

Заложения откосов грунтовых дамб принимают из условия их устойчивости с учетом действующих на откос сил, физико-механических свойств грунтов тела дамбы и основания, способа возведения, конструктивных особенностей и высоты дамбы. Для предварительного назначения заложения откосов можно использовать данные, приведенные в табл. 6.3, 6.4, 7.1 [1] (при высоте сооружения более 10 м).

Так как высота дамбы Нд=6,72м то примем m1=2.5, m2=2.0.

Крепление низового откоса для защиты его от атмосферных воздействий выбирают в зависимости от материала низовой призмы тела дамбы. Для крепления низового откоса из песчаных и глинистых грунтов применяют посев трав по растительному слою толщиной 0,2-0,3 м, отсыпку щебня или гравия толщиной 0,2 м и другие виды облегченных покрытий.

Для защиты верхового откоса земляной дамбы от разрушения течением, волнобоем и льдом также предусматривается крепление. В данном КП принято крепление откоса ЖБ плитами. Размеры плит определены в разделе 3, данного КП.

Крепление откосов монолитными и сборными бетонными и железобетонными плитами устраивают при высоте волны более 1,5 — 2,0 м и скорости воды более 2-3 м/с. Плиты принимают прямоугольной формы. Крепление откосов сборными железобетонными плитами проектируют с омоноличиванием их в секции. Размеры плит устанавливают в пределах от 1,5×1,5 м до 5,5×5,5 м и толщиной 10-20 см.

Обратные фильтры под каменной наброской, плитами с открытыми швами или со сквозными отверстиями выполняют из йодного слоя разнозернистого материала или двух слоев из материалов с различными по крупности частицами (по типу обратного фильтра). Под обратными фильтрами на откосах из глинистых и мелкозернистых песчаных грунтов укладывают песчаную подготовку. Под монолитными или сборными плитами с уплотненными швами или замоноличенных в секции укладывают однослойный обратный фильтр. Толщина подготовки зависит от толщины плиты, материала тела дамбы, высоты волны и скорости водного потока.

1.5 Предварительная проверка устойчивости откосов по методике ВНИИ ВОДГЕО

При предварительной проверке устойчивости откосов пользуются графиками ВНИИ ВОДГЕО. Данные, необходимые для расчета, принимают по табл.

Задавшись коэффициентом запаса на устойчивость уn=1,15, для 3 класса капитальности (соответствует коэффициенту надежности по ответственности сооружения, который определяется по табл. 9 [10]), находят соотношение

где с=0,8 — удельное сцепление грунта тела дамбы, т/м2; р=2,05 — плотность грунта тела дамбы, т/м3; Нд=6,72 — высота дамбы, м.

Пользуясь полученным значением и величиной угла внутреннего трения грунта тела дамбы, по графику (рис. 1.3) находим безопасный угол наклона откоса 0 = 67 и сравнивают с принятым углом а=26,6 для проектируемой дамбы (m2 = ctg а2). Получаем, что безопасный угол наклона больше принятого угла, следовательно, можно продолжать дальнейшие расчеты, не меняя коэффициент заложения откоса.

1.6 Противофильтрационные устройства

Противофильтрационные устройства (ПФУ) выполняют из слабоводопроницаемых грунтов (глинистых, суглинистых, супесчаных, глинобетона) или негрунтовых материалов (бетона, железобетона, полимеров, асфальтобетона и др.). Грунт для ПФУ принимается такой, у которого коэффициент фильтрации был бы в 50-100 раз меньше коэффициента фильтрации грунтов основания.

В дамбах в качестве ПФУ принимаем ядро из грунтовых материалов.

Толщину грунтового ядра по верху назначают из условия производства работ, но не менее 0,8-1,0 м, а по низу — в пределах (0,2-0,5)НС, но не менее 2,5-3 м, где Нс -напор воды на дамбу.

Отметка гребня грунтового ядра после окончательной осадки дамбы должна быть равна

где hset, — высота ветрового нагона.

Участки экрана, ядра и понура, на которых возможны промерзание, высыхание и размыв, покрывают защитным слоем несвязанного грунта толщиной не менее глубины промерзания.

1.7 Дренажные устройства

Дренажные устройства в теле и основании дамбы выполняют с целью приема и организованного отвода профильтровавшей воды; исключения фильтрационных деформаций грунтов; предотвращения выхода фильтрационного потока на низовой откос и в зону, подверженную промерзанию (что позволяет повысить устойчивость низового откоса); ускорения консолидации илистых и глинистых грунтов и уменьшения порового давления в отдельных зонах дамбы или основания.

Все дренажи дамб состоят из приемной и отводящей частей. Приемную часть выполняют в виде обратного фильтра из слоев песка, щебня и гравия, отводящую — из более водопроницаемого материала (наброски из камня, галечника или дренажных труб).

Размеры дренажей определяют с помощью гидравлических и фильтрационных расчетов с учетом возможности их выполнения в производственных условиях современными техническими средствами.

Наслонный дренаж применяют при дефиците камня. Толщину его вместе с обратным фильтром назначают из условия производства работ, но не менее величины, определяемой по формуле:

где ds85 =120мм=0,12м — диаметр частиц, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 85% массы грунта дренажа; tf =2*0,15=0,3 м — толщина обратного фильтра.

Примем толщину грунтового ядра по верху 1м, а по низу 2,5м.

II. РАСЧЕТ ФИЛЬТРАЦИИ ЧЕРЕЗ ОДНОРОДНУЮ ГРУНТОВУЮ ДАМБУ С ЯДРОМ И НАСЛОННЫМ

Фильтрационные расчеты тела дамбы и основания проводят с целью определения их фильтрационной прочности, устойчивости откосов и обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций дамбы, ее противофильтрационных и дренажных устройств. При этом находят положение поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) в теле дамбы, величину фильтрационного расхода через тело дамбы и ее основание, напоры (градиенты напора) в различных точках фильтрационного потока (на выходе его в дренаж, на низовой откос и др.).

Расчет фильтрации производят «виртуальным» способом, предложенным Н.Н. Павловским. Сущность этого метода заключается в том, что дамбу с ядром приводят к профилю однородной дамбы с наслонным дренажом по способу виртуальных длин. При этом толщину действительного ядра заменяют толщиной приведенного (виртуального) ядра, используя зависимость

где спр — приведенная толщина ядра, м; Кт =5м/сут и Кя =0,4м/сут— соответственно коэффициенты фильтрации грунта тела дамбы и ядра; сЯ — средняя толщина действительного ядра, м, определяемая по формуле:

здесь св и сн — соответственно толщина ядра поверху и понизу, м.

Определив приведенную толщину ядра, получаем поперечное сечение однородной приведенной дамбы с коэффициентом фильтрации грунта тела дамбы Кт.

Ширину гребня приведенной дамбы определяют по зависимости:

где bгр — ширина гребня действительной дамбы с ядром, м,

Ширину основания приведенной дамбы определяют по зависимости:

где В — ширина действительной дамбы с ядром по основанию

Дальнейший расчет фильтрации проводим соответственно как для однородной дамбы с наслонным дренажом.

Расстояния L2, L3, L и L1 вычисляют соответственно по следующим формулам:

А удельный фильтрационный расход находим по выражению:

Тогда высоту выклинивания кривой депрессии в наслонный дренаж находим по уравнению:

где величина определяется по формуле, a f(m2) по зависимостям:

при m2>1, то f(m2)=0.5+m2

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector