10865-1 (Земляная плотина с паводковым водосбросом), страница 2

Из двух полученных результатов расчета (при НПУ и ФПУ) выбирается более высокая отметка гребня.

Если на гребне плотины устраивается сплошной волнозащитный парапет (его высота обычно рввна1,2...1,5 м), то возвышение его верха над расчетным уровнем ВБ определяется по формуле (3.1), а отметка гребня плотины в этом случае назначается наибольшей из следующих двух значений: отметка ФПУ или отметка НПУ плюс 0,3 м.

Откосы плотины. Выбор заложения (крутизны) откосов плотины производится на основе опыта строительства и эксплуатации аналогичных сооружений с учетом физико-механических характеристик грунтов тела плотины и основания, действующих на откосы сил, высоты плотины, методов производства работ по возведению плотины и условий ее эксплуатации. Назначенные заложения откосов затем проверяются расчетами статической устойчивости и при необходимости корректируются.

Ориентировочные значения заложений откосов земляных плотин из глинистых и песчаных грунтов при наличии в основании

грунтов с прочностью, не меньшей, чем в теле плотины, приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Приведенные в табл.3.6 данные относятся к средним по высоте значениям заложения откосов. В высоких плотинах откосы могут иметь переменное заложение, увеличивающееся сверху вниз, что позволяет запроектировать более экономичный профиль плотины, обеспечивая устойчивость его откосов.

На откосах высоких и средней высоты плотин устраиваются бермы (рис.3.1). На верховом откосе бермы устраиваются в конце основного крепления, создавая ему необходимый упор и обеспечивая возможность его осмотра и ремонта, и в местах изменения заложения откоса. На низовом откосе бермы служат для сбора и отвода дождевых и талых потоков, предохраняя тем самым. низовой откос от размыва, а также для обеспечения проезда в период строительства плотины. Иногда по бермам низового откоса могут прокладываться автомобильные или железные дороги. Как правило, бермы устраивают в местах изменения заложения откоса и сопряжения тела плотины со строительными перемычками. Расстояние между бермами по высоте плотины принимается равным 10...15 м.

Ширина бермы назначается не менее 3 м, если по ней предусматривается проезд, и не менее 1...2 м, если проезд не предусмотрен.

На внутренней стороне бермы устраивается кювет, служащий для сбора и организованного отвода дождевых и талых вод.

Крепления откосов. Откосы земляных плотин подвержены разрушающим воздействиям ветровых волн, течений воды, льда,

атмосферных осадков и т.д. Для предотвращения их разрушения предусматриваются соответствующие виды креплений.

Наиболее распространенными видами креплений верхового откоса плотины являются:

а) Каменная наброска из несортированного камня. Такое крепление обычно применяется на откосах с заложением m 2,5...3 при расчетной высоте волны до 2,5...3 м. Необходимая из условия устойчивости масса отдельных камней в тоннах определяется по зависимости:

, (3.6)

где _m , - соответственно плотность камня и воды, т/м³;

- угол наклона откоса к горизонту,

Расчетный диаметр камня в метрах, приведенный к шару, вычисляется по формуле

(3.7)

В составе наброски из несортированного камня должно быть по объему не менее 50% материала с расчетным диаметром D_ш. Толщина покрытия в этом случае принимается

t 3D₈₅, (3.8)

где D₈₅ - диаметр камня, масса которого вместе с массой более мелких фракций составляет 85% массы всей каменной наброски;

б) Железобетонные крепления из монолитных или сборных плит.

Монолитные железобетонные плиты используются для крепления откосов плотин на крупных водохранилищах при высоте волны от 2 до 4м. В плане они имеют прямоугольную форму с соотношением сторон 1 2 , где b_sl - меньшая сторона, располагаемая

перпендикулярно урезу воды, принимаемая равной 0,4 , но не более 20 м. Швы между плитами могут быть открытыми или закрытыми с уплотнениями в виде резиновых диафрагм, просмоленных деревянных или железобетонных досок.

Толщина монолитных железобетонных плит может определяться из условия их устойчивости по формуле Шанкина П.А.

, (3.9)

где k - коэффициент, принимаемый равным 0,083 при открытых швах и 0,11 - при закрытых швах;

_n - плотность материала плиты.

Сборные железобетонные плиты имеют размеры в плане от 1,51,5 м до 55 м в зависимости от условий их транспортировки и удобства укладки на откос. В процессе укладки плиты омоноличиваются в

секции размером в плане 2020 м и более. Применяются они обычно при высоте волны до 2,5...3 м.

Толщина сборных плит может быть определена по формуле Шайтана B.C.

, (3.10)

где - относительная длина ребра плиты;

- коэффициент полноты погружения, определяемый по

табл. 3.7.

Таблица З.7

Все виды креплений верхового откоса плотины укладываются на подготовку в виде обратного фильтра, материал, число слоев и толщина которого выбирается в зависимости от грунта откоса и наличия местных строительных материалов.

Обратный фильтр под каменной наброской и плитами с открытыми швами может состоять из одного слоя разнозернистых материалов или двух слоев материалов с различными по крупности частицами, а также из искусственных водопроницаемых материалов (стекловолокна, минеральной ваты и др.). Под плитами с закрытыми швами, как правило, укладывается однослойный обратный фильтр. Минимальная толщина подготовки 35 см. -

Крепление верхового откоса плотины подразделяется на основное (в зоне наиболее интенсивного волнового и ледового воздействий) и облегченное, располагаемое ниже основного крепления.

Верхней границей основного крепления, как правило, является

гребень плотины. Нижняя граница основного крепления принимается на отметке (рис.3.1), заглубленной на величину Н_кр = 2h_1% под минимальный уровень воды в водохранилище (УМО). Нижняя граница облегченного крепления принимается на отметке, где донные волновые скорости не превышают размывающих скоростей для грунта откоса плотины. Ориентировочно нижнюю границу облегченного крепления можно принимать на отметке, заглубленной на величину Н_кр под нижнюю границу основного крепления.

Часть низового откоса земляных плотин, подверженная воздействию льда и волн со стороны нижнего бьефа, крепится аналогично верховому. Остальная часть низового откоса защищается от разрушения атмосферными осадками, либо посевом трав по слою растительного грунта толщиной 0,2...0,3 м, либо отсыпкой гравия или щебня толщиной 0,2 м.

Противофильтрационные устройства. Противофильтрационные устройства выполняются из материалов значительно менее водопроницаемых, чем материал тела плотины. Это либо слабоводопроницаемые грунты (глины, суглинки и др.) и их смеси, либо негрунтовые материалы (бетон, железобетон, асфальтобетон, полимерные пленки и т.д.).

В земляных плотинах чаще всего применяются грунтовые противофильтрационные устройства в виде экранов, а при глубоком залегании водоупора - экранов в сочетании с понуром и вертикальных ядер (рис. 3.1). Наклонные ядра применяются редко.

Толщина ядер и экранов принимается переменной, увеличивающейся сверху вниз. Минимальная толщина ядра или экрана поверху назначается в зависимости от используемых для их возведения машин и механизмов, но во всех случаях должна быть не менее

0,8 м (при использовании современных средств механизации обычно не менее 3 м). Толщина понизу назначается таким образом, чтобы градиенты фильтрационного потока были меньше их критических значений

, (3.11)

где J - действующий средний градиент напора в ядре или экране;

^н_я- толщина ядра (экрана) понизу;

Н - напор на плотину;

k_н - коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от класса капитальности плотины (табл.3.9);

J_Кр- критический средний градиент напора, принимаемый по табл.3.8.

Таблица 3.8

Отметка гребня ядра и экрана должна быть не ниже отметки ФПУ с учетом высоты наката и ветрового нагона уровня воды. Сверху гребень ядра и экрана покрывается защитным слоем песка толщиной не менее глубины промерзания грунта в районе строительства плотины.

Если тело плотины отсыпается из крупнозернистых грунтов (галька, гравий), то по границам с ядром и экраном с верховой и низовой стороны укладывают переходные слои по типу обратного фильтра. .

С верховой стороны экран покрывается защитным слоем. Заложение откосов экрана назначается из условия обеспечения устойчивости на сдвиг защитного слоя по экрану и экрана вместе с защитным слоем по грунту тела плотина. При этом наклон верхового откоса экрана к горизонту должен быть больше угла внутреннего трения грунта тела плотины; заложение верхового откоса принимается не менее 2,5...3.

При глубоком залегании в основании плотины водоупора экран и ядро может устраиваться с понуром. Как правило, понур выполняется из того же материала, что и экран. Длина понура назначается в соответствии с фильтрационными расчетами, чаще всего она равняется L_n = (1...2)Н. Толщина понура определяется из условия (3.11), причем минимальное ее значение должно быть больше 0,5 м. Для обеспечения хорошего сопряжения понура с экраном толщина его увеличивается по направлению к экрану. Сверху понур пригружается защитным слоем из несвязного грунта толщиной не менее 1...2 м.

Если понур укладывается на крупнозернистый грунт или сильно трещиноватую скалу, под ним устраивается обратный фильтр.