Определение условий недопущения отслаивания

Для условий недопущения отслаивания агрегатов частиц связного грунта в сооружениях I класса определяется диаметр пор первого слоя фильтра, см:

(1)

где φ = 0,5…1; θ – угол между направлениями силы тяжести и скорости фильтрации.

При допущении некоторого отслаивания агрегатов частиц связного грунта, не влияющего на его прочность, для сооружения II – IV классов и временных сооружений:

(2)

Пористость грунта – это совокупный объем закрытых и открытых пор в единице его объема. Она определяется по формуле:

, (3)

где m – объем минеральной части грунта; ρ_d – плотность скелета грунта; ρ_d – плотность минеральных частиц; e – коэффициент пористости.

Плотностью скелета грунта (плотность сухого грунта) называют массу твердой компоненты в единице объема грунта при естественной (ненарушенной) структуре. Ее значения изменяются в более узком пределе по сравнению с плотностью грунта, поскольку она зависит только от минерального состава и характера сложения (пористости) грунта. Чем ниже пористость и выше содержание тяжелых минералов в грунте, тем выше плотность его скелета. В дисперсных грунтах, не содержащих значительных примесей органических веществ, плотность скелета грунта практически зависит только от характера его сложения. Таким образом, для ее определения достаточно иметь значения плотности скелета грунта и плотности частиц.

Пористость характеризует объем пор в единице о Коэффициент пористости, равный отношению объема пор к объему твердой компоненты грунта объема грунта.

Задание 1. Определить диаметр пор первого слоя фильтра в плотине, удовлетворяющий условием недопущения отслаивания агрегатов частиц связного грунта,D_o^p, если заданы параметры φ, I_p, cos θ. (табл. 1).

Таблица 1

Варианты исходных данных к заданию №1

№ варианта	Параметры для расчета
φ	Ip	cos θ
	0,2	0,17	0,13
	0,57	0,12	0,43
	0,3	0,31	0,24
	0,65	0,2	0,14
	0,52	0,29	0,5
	0,25	0,34	0,26
	0,34	0,48	0,47
	0,73	0,4	0,21
	0,42	0,14	0,3
	0,1	0,26	0,62
	0,27	0,15	0,16
	0,37	0,41	0,49
	0,62	0,18	0,28
	0,54	0,22	0,19
	0,75	0,11	0,22

Определение максимального диаметра фракции связного грунта

При проектировании плотин очень важно определить уровень связанности грунта. При этом расчетный размер фракции определяют по формуле:

(4)

где ; x = 1+0,05η_ф при η_ф ≤ 25,

при η_ф> 25.

Действующий диаметр фракции: D₁₀ = iD₁₇ где коэффициент i находится из графика на рис. 1.

Рис. 1. График η_ф = f(D₁₀/D₁₇)

Контролирующий диаметр фракции:

D₆₀ = η_фD₁₇ , (5)

Максимальный диаметр фракции:

(6)

где x = 1 + 1,28lgη_ф.

По полученным расчетным значениям D₁₀, D₁₇, D₆₀ и D₁₀₀ строится расчетная кривая гранулометрического состава грунта первого слоя фильтра.

Составы последующих слоев фильтра подбираются так же, как и для защиты несвязного грунта.

Задание 2. Определить максимальный диаметр фракции связного грунта в плотинах I класса D_max, если известны η_ф; γ_1ф; D₁₀; D₆₀. (табл. 2).

Таблица 2

Варианты исходных данных к заданию №2

№ варианта	Параметры для расчета
ηф	γф	D10, мм	D60, мм
		2,2		2,4
		1,6	1,4	3,0
		2,7	0,6	1,3
		1,7	2,2	4,2
			0,8	1,6
		2,6	2,6	4,7
		2,9	0,1	0,6
		1,5	2,7	3,7
		0,7	0,3	0,8
		1,4	0,3	0,9
		1,8	1,2	2,6
		2,1	0,7	2,8
		1,8	1,6	2,3
		0,3	2,9	4,6
		1,3	0,2	0,3

Расчет длины понура

Понур – водонепроницаемое покрытие, часть флютбета, создаваемое в верхнем бьефе для удлинения пути фильтрации грунтовых вод и предохранения от размыва поверхностным потоком участка ложа реки, примыкающего к гидротехническому сооружению.

Различают жесткие (железобетонные) и гибкие (из глинистого грунта, асфальта, полимерных материалов) понуры. Выбор типа понура обуславливается водопроницаемостью грунтов основания и экономическими соображениями. Обычно, в случае, если грунт основания дня глинистый, оборудуется гидроизоляцией и с выпусками арматуры, заделываемой в анкерное сооружение. Для песчаных грунтов и супесей оборудуются грунтовые маловодопроницаемые понуры. Все виды понуров, за исключением бетонных, пригружаются грунтом, предохраняемым от размыва креплением в виде бетонных плит или каменной наброски. Гибкие водопроницаемые понуры проектируются литыми (из последовательно наносимых слоев литого гидроизоляционного материала с прокладкой армирующей рулонной стеклотканью) или оклеенными (из рулонных гидроизоляционных материалов в несколько слоев, перекрывая каждым последующим слоем стык нижерасположенного слоя. Бетонные понуры проектируются в виде плит с гидроизоляцией по напорной грани и уплотнением швов между плитами и между понуром и граничащими сооружениями. При слабодеформируемых грунтах основания для плотин IV класса иногда применяются бетонные понуры без гидроизоляционного покрытия. Длина понура принимается в пределах одного-двух понуров. Длина понура обычно принимается (3 – 5)H₁ и больше, где H₁ – максимальная глубина перед плотиной.

Максимальную длину понура можно определить по формуле:

, (7)

где Т_в– толщина водопроницаемого основания, м; σ=k_ос/k_н – отношение коэффициента фильтрации основания к коэффициенту фильтрации понура; δ – толщина понура, м, который обычно задаются.

Если по местным условиям длина понура ограничена, то, задаваясь длинной, можно определить толщину понура по формуле:

(8)

Сверху понур, как и экран, покрывается защитным слоем толщиной 1 – 1,2 м.

Задание 3. Вычислить максимальную длину понура, если толщина водопроницаемого слоя, если известны следующие величины: T_в, δ, .

Таблица 3

Варианты исходных данных к заданию №3

№ варианта	Параметры для расчета
Тв		δ
		0,2
	3,1	0,1	2,45
	0,5	0,35	2,2
	2,3	0,4	3,65
	0,43	0,3	1,8
	1,2	0,8
	3,5	0,6	2,6
	2,7	0,45	1,75
	2,4	0,9	2,7
	1,6	0,8	1,3
	2,9	0,4	2,8
	2,2	0,7	1,6
	1,9	0,95	2,34
	0,9		3,0
		0,8	1,5