Розрахунок стійкості низового укосу

Мета розрахунку – знаходження із можливих поверхонь зсуву найбільш небезпечної, яка характеризується мінімальним відношенням узагальнених граничних реактивних сил опору R до активних зсуваючих сил F. Одержаний в результаті розрахунку мінімальний коефіцієнт стійкості k_c не повинен перевищувати значень, які рекомендуються для ІV класу - k_c=1, 05.

Фізико-механічні характеристики ґрунтів тіла греблі і основи подано в табл. 4.2

 

Таблиця 4.2. Фізико-механічні характеристики ґрунтів

Ґрунт	Щільність ρпр, т/м3	Щільність тв. часток ρs, т/м3	Пористість п	Природна вологість		Повне насичення
				С, кПа	φ˚	С, кПа	φ˚
Середні піски	1, 88	2, 66	0, 34	−	32	−	23
Середні піски	1, 82	2, 66	0, 38	−	33	−	25
Середні піски	1, 90	2, 66	0, 33	−	32	−	23
Суглинок	1, 85	2, 71	0, 35	30	37	15	21

 

Викреслюємо в масштабі 1:200 профіль низового укосу, наносимо положення кривої депресії і графічно визначаємо зону небезпечних кривих зсуву.

Графічно визначаємо середній коефіцієнт закладання укосу m_tср = 2, 5. Через середину усередненого укосу (точка а) проводимо вертикаль, а потім, із цієї точки під кутом 85˚ проводимо пряму довільної довжини. Із точок В і С радіусом R₁ (методом засічок) визначаємо положення точки О.

 

 

де R_в і R_н – нижнє і верхнє значення радіусів поверхні ковзання, м, які визначаються за формулами: R_н = k₁ H_гр, R_в =k₂ H_гр.

k₁ = 1, 65, k₂ = 2, 90. (табл 4.10 [1]) Значення радіусів відповідно будуть R_в = 2, 90×11, 2=32, 5 м, R_н = 1, 65×11, 2=18, 48м.

 

м.

 

Вибравши на лінії О довільну точку О₁ проводиться крива ковзання радіусу R_k, щоб захопити приблизно половину гребеня і частину підошви основи (R_k =24 м). Область, яка обмежена кривою ковзання, контуром греблі і частиною основи, розбивається на відсіки, шириною кожного в = 0, 1R_k = 0, 1×24=2, 4 м. Відсіки нумеруються. Нумерація відсіків, які розміщені вліво від нульового – позитивна, вправо – негативна.

Для подальших розрахунків складаємо таблицю.

Приведена до висоти сухого ґрунту тіла греблі висота відсіку, яка знаходиться за залежністю

 

 

 

h_пр – висота частини відсіку ґрунту, що знаходиться в стані природної вологості, м,

- частини висот відсіку, які насичені водою, м,

ρ_пр – щільність ґрунту тіла греблі природної вологості 1, 78 т/м³,

– щільність ґрунтів відсіків, насичених водою, значення яких визначається за залежністю

 

, т/м³,

 

ρ_s – щільність твердих часток ґрунту, т/м³,

ρ_w – густина води, т/м³,

е – коефіцієнт пористості: (е = п/(1-п)),

п – пористість ґрунту.

 

Таблиця 4.3. Характеристики ґрунтів

Ґрунт	е	ρнас	ρнас / ρпр
Cередні піски	0, 51	1, 07	0, 56
Cередні піски	0, 62	1, 03	0, 54
Cередні піски	0, 50	1, 10	0, 59
Суглинок	0, 53	1, 12	0, 99

 

В межах тіла обвалення АВСДА на частину насипу діє гідродинамічна сила Ф, кН, значення якої знаходиться за залежністю

 

Ф=ρg·А₁ ·і₁=1·9, 81·92·0, 36=324, 90 кН,

 

де А₁ – площа масиву обвалення, м², (А = 92 м²).

і – середній градієнт площі А (похил кривої депресії)

 

i=Δh₁ / Δl=6, 6/18, 6=0, 36.

 

Значення сили Ф =324, 90 кН, прикладена вона в центрі тяжіння площі А і направлена паралельно середньому похилу. Віддаль по нормалі до напрямку дії сили Ф від центру ковзання – це плече сили, яке дорівнює r =19, 2 м.

Коефіцієнт стійкості знаходиться за залежністю [1, c.35]

 

 

Для розрахунків необхідно скористатися таблицею, в якій сума значень h_пвcosαtgφ складає Σ₂, а сума значень h_пвsinα відповідає Σ₁, сума значень Σcl-Σ₃ і формула буде мати вигляд

 

 

Підставивши значення одержимо

Отримане значення k_c = 1, 12 більше нормативного k_н = 1, 05 (для споруд IV класу надійності), умова виконується, стійкість низового укосу забезпечено.

 

 

Таблиця 4.4. Таблиця для розрахунків сил, діючих на масив обвалення

№ відсіку	sin α	cos α	hnp	h'	h''	h'''	h''''	hnв	hnв·sin α	hnв·cos α	φ º	tg φ º	hnв·cos α tg φ º	C	l	Cl
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10	11	12	13	14	15	16
9	0, 90	0, 436	1, 40					1, 40	1, 26	0, 6104	32	0, 625	0, 381
8	0, 80	0, 600	6, 00					6, 00	4, 8	3, 60	32	0, 625	2, 25
7	0, 70	0, 714	6, 62	2, 00				7, 74	5, 418	5, 5264	23	0, 424	2, 343
6	0, 60	0, 800	6, 00	3, 82				8, 14	4, 884	6, 512	23	0, 424	2, 761
5	0, 50	0, 866	5, 26	3, 80				8, 16	4, 08	7, 0666	25	0, 466	3, 293
4	0, 40	0, 917	4, 64	3, 40	1, 40			7, 94	3, 176	7, 281	25	0, 466	2, 393
3	0, 30	0, 954	3, 62	3, 00	2, 6	0, 8		8, 00	2, 40	7, 632	23	0, 424	3, 246
2	0, 20	0, 980	2, 22	2, 62	2, 6	0, 8	0, 6	7, 55	1, 51	7, 399	21	0, 384	2, 841	15	14, 60	219
1	0, 10	0, 995	2, 46	2, 22	2, 6	0, 8	1, 00	6, 32	0, 632	6, 2884	21	0, 384	2, 415
0	0, 00	1, 000	1, 06	2, 00	2, 6	0, 8	1, 00	6, 45	0, 000	6, 45	21	0, 384	2, 477
-1	-0, 10	0, 995	0, 64	2, 00	2, 6	0, 8	0, 9	4, 95	-0, 495	4, 9252	21	0, 384	1, 891
-2	-0, 20	0, 980		2, 00	2, 6	0, 8	0, 6	4, 23	-0, 846	4, 1454	21	0, 384	1, 592
-3	-0, 30	0, 931			2, 6	0, 8		1, 88	-0, 564	1, 7503	23	0, 424	0, 742
-4	-0, 40	0, 957			2, 6	0, 8		1, 92	-0, 768	1, 837	23	0, 424	0, 779
									25, 48				30, 40			219

 

 

Водоскидна споруда

 

Для скидання поверхневих витрат із водосховища влаштовуємо баштовий водоскид автоматичної дії. Спорожнення водосховища передбачається через донний водовипуск в башті, забір води може бути здійснений за допомогою труб, розташованих вище РМО на 0, 5 м. Місце розташування вибираємо за наступних умов: розташовуємо на корінній основі; відмітка дна водовипускної і водопропускної труб споруди повинна забезпечувати можливість повного спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною в плані. Споруду розташовуємо в пониженій частині водосховища в тілі земляної греблі.