Фильтрационные расчеты плотины и основания

В соответствии со СНиП РК 3.04−02−2008 фильтрационные расчеты следует выполнять для определения фильтрационной прочности тела плотины, ее основания и берегов; расчета устойчивости откосов плотины и берегов; обоснования наиболее рациональных и экономичных форм, размеров и конструкций плотины, ее противофильтрационных и дренажных устройств.

В ходе выполнения расчетов определяем:

• 1) положение депрессионной кривой,
• 2) фильтрационный расход воды через тело плотины и ее основание,
• 3) скорости и градиенты напора фильтрационного потока в теле плотины, основания, а также в местах выхода фильтрационного потока в дренаж, в нижний бьеф, в местах контакта грунтов с различными характеристиками и на границе противофильтрационных устройств.

Для расчета грунтовой плотины с ядром применяем виртуальный метод, в котором ядро с заданными размерами и коэффициентом фильтрации =0,009 м/сут заменяем приведенным ядром призматической формы с коэффициентом фильтрации =0,4 м/сут.

Плотина тем самым приводится к эквивалентной по фильтрационным свойствам однородной плотине.

Порядок расчета следующий.

1. Находим среднюю толщину ядра

(12).

где и — толщина ядра поверху и понизу.

2. Определяем приведенную (виртуальную) толщину эквивалентного ядра

(13).

3. Вычисляем приведенную ширину гребня плотины

(14).

4. Дальнейший расчет ведем как однородной плотины без дренажа с заменой в формулах величины на, а вместо — величину .

Вначале считаем, что плотина водопроницаема, а основание водонепроницаемо, и для этой схемы определяем фильтрационный расход через тело плотины и строим кривую депрессии.

Затем принимаем схему, в которой плотину считаем водонепроницаемой, а основание водопроницаемым и определяют фильтрационный расход через основание .

Общий фильтрационный расход определяем как сумму расходов через плотину и основание:

(15).

Высота выхода депрессионной кривой на низовой откос над уровнем основания плотины в нижнем бьефе равна.

(16).

где Н₁ и Н₂ — глубина воды в верхнем и нижнем бьефах;

L_р — ширина эквивалентного профиля плотины по основанию:

; (17).

(18).

(19).

где — коэффициент, учитывающий крутизну верхового откоса, определяемый по формуле Г. К. Михайлова.

(20).

;

;

Расход фильтрационного потока через тело плотины определяем по зависимости.

(21).

где — коэффициент фильтрации тела плотины.

(22).

Задаваясь значениями «х» в диапазоне от х=4,0 м до х=16,9 м и от х=208,0 м до х=.241,5−2,25×2,29=236,2 м.

По полученным точкам на поперечном профиле плотины с приведенным ядром строим кривую депрессии, которую затем переносим на проектный профиль лист 1. Скорость фильтрации при выходе фильтрационного потока на низовой откос или входе в дренаж составляет.

(23).

где — уклон кривой депрессии при выходе на низовой откос:

(24).

Определим фильтрационный расход через основание плотины.

Тогда общий фильтрационный расход будет равен.