Проектирование и строительство земляных плотин - [26]
Рис.11.13.5. График для расчета устойчивости откоса [2].
Для рассматриваемого случая песчаной плотины сцепление С = 0. При принятом угле внутреннего трения φ=20>0 безопасный угол откоса θ по графику равен 20>0, в профиле плотины мы приняли этот угол θ = 14>0, то есть принятый нами откос при m = 4 будет безопасным, что подтверждается и ранее принятыми расчетам.
Для сравнения полученных результатов по предложенной автором методике расчета фильтрации [6] при намыве плотины, произведем расчет фильтрации для эксплуатационного случая аналогичной плотины на водонепроницаемом основании [2, c. 373 — 375].
Расчетная схема приведена на рис. 8.
Определим это смещение: = 4/ (1 +2х4) = 0.44; λ= 0.44;
λ=m/ (1+2m)
λН = 0.44 х 20 = 8.8 м;
Рис.11.13.6. Схема к расчету фильтрации через однородную плотину на непроницаемом основании: Н — напор на плотину -20м; заложение откоса m = 4; ширина плотины на горизонте верхнего бьефа-20 м; а>0 — высота выхода кривой фильтрации на откос; λН — смещение осей координат; [2].
Высота фильтрации: а>0 = S> 1/m — [(S> 1/m)> 2 — H> 2]> 0.5 = 108.8/4 — [(108.8/4)> 2 — 20> 2)]> 0.5 = 8.8 м;
Расход фильтрации:
q = k (H>2 — а>0>2) / 2 (λН+s) = 0.036 (20>2 — 8.8>2) /2 (8.8 +64.8) = 0.079 м> 3/час;
При фильтрации при намыве плотины мы вычислили расход фильтрации на один откос
q = 0.079 м>3/час, а на оба откоса q = 0.158 м>3/час. Из полученных результатов, фильтрационные расходы через один откос равновелики, как при эксплуатации плотины, так и при её намыве. Но высота выхода фильтрационной кривой на откосе несколько различна: при намыве плотины — 10 м, в эксплуатационном случае — 8.8 м. Это укладывается в точность примерных расчетов. Значение величин близкое. До набора водохранилища, по условию не промерзания фильтрата, в плотине необходимо устройство дренажа. В обоих случаях откосы плотины с принятым заложением 1: 4 устойчивы, в том числе на суффозию.
Чтобы убедиться в применимости расчета фильтрации по средней линии потока проведем его для сопоставления с принятым по [2] для эксплуатационного случая.
Схема к расчету — на рис. 8.
Рис.11.13.7. Схема к расчету фильтрации плотины из однородного грунта на водонепроницаемом основании по методу средней линии потока: 1 — верх плотины и горизонта воды в верхнем бьефе: 2 — примерная линия депрессии фильтрации F -N; 3 — средняя линия потока фильтрации C — Д — N, протяженность — L = 100 м; q — расход фильтрации м>3 /час; Н = 20 м — напор и высота плотины [2].
Как видно из рисунка 8, он повторяет конфигурацию и параметры рис.7, принятого для расчета фильтрации по [2].
Проведем расчет по методу средней линии потока фильтрации, приняв за основу формулу Дарси: q = kωJ (1). Верхний клин плотины А — Т — F по [2] почти не влияет на расход фильтрата q, им можно пренебречь, считая начало фильтрации от линии F-C-T.
Определим градиент напора J =H>1/L; Напор H>1 = 10 м на средней линии напора, L =100 м;
J =H>1/L = 10/100 = 0.1; k = 0.036 м/час (как и в предыдущей задаче); ω — площадь потока, в плоской задаче на 1 м длины плотины — высота F-C-T = 20 м; Тогда расход фильтрации в нижний клин откоса равен: q = 0.036 х 20 х 0.1 = 0.072 м>3 /час, то есть одинаков с решением по [2].
Отсюда — вывод, что для грубых оценок, метод расчета по средней линии потока фильтрации, который использован в этой статье, применим.
Конечно, нужно выполнять НИР и ОКР по исследованию фильтрации и устойчивости плотин и гидроотвалов в процессе намыва, поскольку он связан с безопасностью сооружений и людей, а сегодня по существу нет теоретической базы для практических расчетов.
ВЫВОДЫ:
1. Проверка устойчивости откосов плотины и определение фильтрации во время намыва способом гидромеханизации должна проверяться при проектировании, с целью исключения аварийных последствий при производстве работ, в том числе на гидроотвалах, как это и предусмотрено [5].
2. Предлагаемые выражения (6 — 11) для вычисления параметров фильтрации из откосов при намыве плотины из однородных грунтов на водонепроницаемом основании можно рекомендовать для примерных поверочных расчетов.
3. Для более точных расчетов рекомендуется построение фильтрационной сетки с использованием способа ЭГДА, моделирование, и создания методики расчетов для включения в нормативные документы.
12. Перекрытие реки, особенности намыва русловой части плотины
Одним из главных и завершающих этапов строительства плотины является перекрытие русла реки и, как правило, начало набора водохранилища. К времени перекрытия русла должны быть выполнены водосбросные сооружения на водосливной плотине и здании ГЭС для пропуска хотя бы на промежуточном горизонте паводковых вод. Однако это правило не всегда соблюдалось из-за сокращенных сроков пуска первого и последующих гидроагрегатов, которые вводились на пониженном горизонте водохранилища и далеко на недостроенных сооружениях, в том числе и земляных плотин. При отставании от намеченных сроков строительства и неполной готовности сооружений, часто принимались рискованные решения, которые приводили к аварийным последствиям и удорожанию строительства.
Примером таких необоснованных рисков может служить перелив воды через недостроенную бетонную плотину при пропуске весеннего паводка 1979 г. на Саяно-Шушенской ГЭС с затоплением первого введенного гидроагрегата и машинного зала.
