Конструирование поперечного профиля плотины

Один из основных вопросов проектирования плотины из грунтовых материалов — определение устойчивого и экономически выгодного ее профиля.

На размеры поперечного профиля влияют:

1 тип плотины,

2 высота плотины,

3 характеристики грунта тела плотины и ее основания,

4 условия строительства и эксплуатации плотины.

Форма поперечного профиля грунтовой плотины представляет трапецию, большую сторону которой называют подошвой, а меньшую – гребнем.

Поперечный профиль плотины приведен на чертеже 3, а поперечный профиль плотины береговой линии на чертеже 3,1. Подошва плотины не всегда бывает горизонтальной, очертание её зависит от рельефа местности.

Предварительное назначение коэффициентов заложения откосов

Откосы плотины должны быть устойчивыми во время ее строительства и эксплуатации при воздействии статических и динамических нагрузок, фильтрации, капиллярного давления, волн и др.Откосы могут потерять устойчивость из-за:

1 воздействия статических и динамических нагрузок от воды;

2 фильтрации воды;

3 капиллярного давления воды;

4 наличия ходов землеройных животных.

Коэффициент заложения (котангенс угла наклона откоса к горизонту) откосов плотин из грунтовых материалов зависит в основном от типа грунтов, формирующих верховую и низовую части плотины, типа грунтов основания и высоты плотины. Первоначально коэффициент заложения откосов назначается на основании опыта безаварийной работы различных типов плотин соответствующей высоты с характеристиками грунтов, аналогичных принятому для дальнейшего проектирования варианту плотины (см. пункт 2.1). Далее правильность предварительно принятых значений коэффициентов заложений откосов плотин проверяется расчетами устойчивости откосов.

Ориентировочно коэффициенты заложения откосов могут быть принять по нижеприведенным таблицам 1 и 2.

Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов

Таблица 1

Откос	Грунт тела плотины	Коэфициенты заложения откоса при расчетной высоте плотины, м
До 5	От 5 до 10	От 10 до 15
Верховой	Глинистые		2,5
Песчаные	2,5*; 2	3; 2,5**	3*
Низовой с дренажом	Глинистые	1,5	1,75	1,75
Песчаные

* - Для плотин, не имеющих экрана, или с тонким экраном.

** - Для плотин, верховой клин которых состоит из суглинков или супесей.

Коэффициенты заложения откосов плотин из грунтовых материалов

Таблица 2

Откос	Коэффициенты заложения откоса при высоте плотины, м
До 5	От 5 до 10	От 10 до 15	От 15 до 50
Верховой	2…2,5	2,25…2,75	2,5…3	3…5
Низовой	1,5…1,75	1,75…2,25	2…2,5	2,5…4

Для дальнейшего проектирования принимаю:

Н_пл=∇ ФПУ + 2 м - дна = 110 + 2 – 100 =12 м.

Заложение верхового откоса - т_h = 3 м

Заложение низового откоса - т_t = 2 м.

Конструирование гребня плотины

Гребень плотины конструируется, исходя из условий производства работ и эксплуатации плотины. Прежде всего, необходимо обеспечить проезд транспорта и сельскохозяйственной техники. Обычно на гребне плотины устраивают автомобильную или железную дорогу.

Ширина гребня устанавливается в зависимости от категории, прокладываемой по гребню дороги (категория дороги не зависит от класса плотины) в соответствии с таблицей 3. При отсутствии необходимости проезда минимальная ширина гребня должна быть не менее 4,5 м.

Таблица 3

Категория дороги	Ширина, м
Проезжей части	Обочин	Гребня
II	7,5	3,75
III		2,5
IV
V	4,5	1,75

В данном курсовом проекте дорога относится к V классу, т.к. высота плотины , и поэтому имеет следующие размеры:

1 ширина проезжей части (Г): 6 м

2 ширина обочин (В): 2м

3 ширина гребня : 10 м

4 толщина асфальта: 0,12 м

По краям проезжего полотна дороги предусматривают обочины или тротуары для пешеходов.

Покрытие проезжей части выполняют в соответствии с классом дороги. Его укладывают на подготовку из песчаных, гравийных или щебенистых грунтов.

Вдоль гребня плотины с обеих сторон в пределах обочин предусматриваем ограждения в виде сигнальных столбиков.

В поперечном направлении дороги придают двусторонний уклон, принимая его равным при асфальтовом покрытии 3%. Обочинам придают уклон 5%.

Пример конструктивного оформления гребня показан на чертеже 4.

Проектирование креплений откосов плотины

Верховой откос

Для защиты верхового откоса земляной плотины от разрушающего воздействия ветровых волн, льда, течения воды, атмосферных осадков и других факторов рекомендуется устраивать крепление. Крепление откосов следующих видов:

1 каменное (каменная наброска из несортированного камня),

2 бетонное и железобетонное (сборные и монолитные плиты с обычной и предварительно-напряженной арматурой),

3 асфальтобетонное,

4 биологическое (кустарники, травы).

Считаю нужным, что в данной плотине крепление верхового откоса надо сделать из сборных железобетонных плит.

Расчетная толщина сборных плит:

расчетная толщина плит

коэффициент запаса для сборных плит, равный 1,1

высота волны при 1 % обеспеченности, м

плотность воды равно 1, т /

плотность бетона равно 2,4, т /

заложениеоткоса

длинна волны

размер плиты между двумя смежными деформационными швами в направлении перпендикулярном уреза воды, м

Так как в проекте выполняем низконапорную плотину, то верхней границей основного крепления будет гребень плотины, т.е.∇ В.кр .=∇ Гр.пл. Отметку низа крепления находим из уравнений:

1)∇ Н. кр. =∇ УМО – 2h_1%умо

2)∇ Н. кр. =∇ УМО – 1,5∇_льда

и выбираем наибольшее значение.

h_1%умо – высота волны обеспеченности 1% при УМО;

∇_льда – толщина льда.

1)∇ Н. кр. = 105 – 2 ^.0,65 = 103,7

2)∇ Н. кр. = 105 – 1,5 ^.0,4=104,4

Назначение упора – предупредить возможность сдвига основного крепления по откосу и предохранить концевую часть покрытия от подмыва при воздействии волн.

Вид верхового откоса предоставлен на чертеже 5.

Низовой откос

Низовой откос плотин в зоне волновых и ледовых воздействий со стороны нижнего бьефа крепится так же, как верховой. Остальную часть низового откоса защищают от:

1 атмосферных воздействий и неорганизованного стока ливневых вод с гребня;

2 разрушения землеройными животными;

3 негативных воздействий в результате жизнедеятельности человека и животных.

Основным видом крепления низового откоса является биологический вид:

- залужение;

- одерновка сплошная;

- одерновка в клетку;

- гравийно-песчаная отсыпка.

Простые и дешевые способы крепления низового откоса – залужение и одерновка. Залужение вступает в силу после того, как укрепится корневая система трав; на это требуется много времени. Поэтому в данном проекте выбираем крепление низового откоса – одерновка в клетку.

Вид крепления представлен на чертеже 6 .