Фізико – механічні властивості грунтів.

Грунт	Щільність ρ,т/м^3	Щільність тв.часток ρs,т/м^3	Порис- тість, п	Природна вологість	Повне насиченя
С,кПа	φ^°	С,кПа	φ^н°
Піски крупні	1,78	2,66	0,41
Середні піски	1,82	2,66	0,38
Середні піски	1,90	2,66	0,33
Суглинки	1,85	2,71	0,35	30,0

Викреслюємо в масштабі 1:200 профіль низового укосу (рис4.14) наносимо положення кривої депресії і графічно визначаємо зону небезпечних кривих зсуву. Проводиться середня лінія укосу, для чого бровка укосу і його підошва (точки В і С) з’єднуються прямою. Через середину укоса (точка а)проводиться вертикальна лінія, а потім з цієї точки під кутом 85^° проводиться пряма довільної довжини. Із точок В і С проводиться крива радіусом:

(4.22)

де: R_н і R_в - нижнє і верхнє значення радіусів поверхні ковзання, м, які

визначаються за формулами:

Rн=k1·Hгр,м; R_в=k_{2 ·} Н_гр,м (4.23)

 

В приведених формулах: Нгр - висота греблі, Нгр=11,582 м,

k1- коефіцієнт значення якого вибираємо з таблиці 4.11 (9. ст.31) k1=1,65.

k2- коефіцієнт значення якого вибираються з таблиці 4.11 (9. ст.31) при, k2=2,90

Rн=1,65·11,582 = 19,11 (м)

Rв=2,90·11,582 = 33,59 (м)

Із точки а, як центру проводиться дуга радіусом R2=аО/2=21,1/2=10,55 (м).

Багатокутник bb1Оее1, є зоною пробних центрів кривої ковзання. Як правило, центри небезпечних кривих зсуву розташовані на лінії bO і тому, вибираємо на цій лінії довільну точку О1 і проводимо криву ковзання такого радіусу R_к, щоб захопити приблизно половину гребеня і частину підошви основи. Значення радіусу Rк визначаємо графічно в масштабі плану, R_К=27 м.

Область, яка обмежена кривою ковзання, контуром греблі і частиною ос-нови, розбиваємо вертикальними лініями на відсіки, шириною кожного: b=0,1R_к=0,1·27=2.7 (м).

Відсіки нумеруємо вліво і в право від нульового, середина якого розташована під центром кривої ковзання О1 Нумерація відсіків розміщених вправо від нульового -позитивна, вліво - негативна.

Для подальших розрахунків складаємо таблицю 4.2. і записуємо для пронумерованих відсіків значення sin a і соs a з урахуванням знаків. Значення синуса кута, який утворюється радіусом-вектором, проведеним через середину n-го відсіку, з вертикаллю буде рівне sin a =0,1·n, а відповідно соs a=

де: n- порядковий номер відсіку.

Для визначення моментів сил, які діють на відсіки відносно центру кривої ковзання, необхідно визначити значення цих сил. Повертання ґрунтового масиву навколо центру О1 викликають сумарна дотична сила власної ваги масиву і гідродинамічна сила Ф, кН. Протидіють повертанню сили тертя і сила зчепності , які виникають на поверхні кривої ковзання. Значення кожної із наведених сил визначаємо окремо для кожного відсіку (за винятком сили Ф) і в подальшому проводимо алгебраїчне підсумовування складових кожної сили (таблиця 4.2. стовпчики 9,13,16). Перш ніж визначати складові названих сил, необхідно визначити власну вагу кожного відсіку, яка в загальному вигляді рівна:

 

, кН (4.24)

де: γ_пр- питома вага ґрунту тіла греблі природної вологості.γ_пр=ρ_пр·g;

h_пв - приведена до висоти сухого ґрунту тіла греблі висота відсіку, яка знаходиться за залежністю:

(4.25)

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

h′нас, h′′нас, h′′′нас - частини висот відсіку, які насичені водою (визначаємо графічно з рис 4.9 та заносимо в таблицю 4.2).

ρ_пр - щільність ґрунту тіла греблі природної вологості, т/м³,

ρ′_нас, ρ′′_нас, ρ′′′_нас - щільність ґрунтів відсіків насичених водою, значення яких визначається за залежністю:

 

т/м³ (4.26)

ρ_s- щільність твердих часток ґрунту, т/м³;

ρ_w - густина води т/м³;

e - коефіцієнт пористості:

е=n/(1-n), (4.27)

n – пористість грунту.

Значення h_пв (табл. 4.2. стовп. 8) обчислені за залежністю 4.29. Заповнюючи таблицю 4.2., стовп. 11, 12, 14 необхідно враховувати стан ґрунтів (природний або насичений) і відповідно брати значення питомої зчепності С, кПа і кута внутрішнього тертя. Для визначення відповідних сил (дотичної F_a і нормальної складової власної ваги F_R) необхідно провести алгебраїчне підсумовування значень в стовп. 9 і 13 таблиці 4.2. Для визначення сили зчеплення, яка дорівнює R_RC=ΣC l, кПа вибираються ділянки з постійними значеннями питомої зчепності С, кПа, а довжина дуги кривої на ділянці обчислюється за залежністю (4.28.)

де β - центральний кут кривої (рис. 4.16.). Для умов прикладу значення кутів β₁ =16°, β ₂ = 14°, β ₃ = 9°, β ₄ = 5°, β ₅ = 51°, довжини дуг відповідно l ₅ = 24,0м, значення питомої зчепності на окремих ділянках С₁ = 0 кПа, С₂ = 0 кПа, С₃ = 0 кПа, С₄ = 0 кПа, С₅ = 15 кПа, Визначаємо відповідні значення сил і загальне сумарне значення складає ΣC l = 360 кН. В межах тіла обвалення АВСДА на частину насипу діє гідродинамічна сила Ф, кН, значення якої знаходиться за залежністю:

Ф=ρωg·А₁ ·і₁=9,81*189*0,14=259,8 кН (4.29.)

де А₁ – площа масиву обвалення, м², яка обмежена кривою депресії Е, частиною кривої ковзання ЕК і вертикаллю FK, яка проходить через точку перетину кривої депресії з внутрішнім укосом дренажу (на рис. 4.13) ця фігура заштрихована і площа її А складає 189 кв. м), і – середній градієнт площі А (похил кривої депресії) i=Δh₁ / Δl =3,74/27,6=0,14. Значення сили Ф = 259,8 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 =24,0 м. Коефіцієнт стійкості знаходиться за залежністю (4.34)

(4.30)

Для розрахунків за формулою 4.34 необхідно скористатися таблицею 4.2, в якій сума значень h_пв cos α tg φ складає Σ₂, а сума значень h_пв sin α відповідає Σ₁, сума значень Σcl-Σ₃ і формула 4.34 буде мати вигляд

Підставивши значення одержимо:

Отримане значення k_c = 1,11 більше нормативного k_н = 1,05 для споруд IV класу, тому стійкість забезпечена.

Таблиця 4.2

Таблиця для розрахунків сил, діючих на масив обвалення.

Номери відсіків	sinα	coα	hпр	h^΄	h"	h^΄΄'	h""	hпв	hпв·sinα	hпв·coα	φ^°	tgφ^°	hпв·coα·tgφ^°	C	l	Cl
8,8	0,88	0,47	4,9					4,90	4,31	2,33		0,70	1,63
	0,8	0,60	6,8	1,6				7,68	6,14	4,61		0,51	2,35
	0,7	0,71	6,7	4				8,90	6,23	6,36		0,51	3,24
	0,6	0,80	5,8	4,7	1,1			9,02	5,41	7,22		0,47	3,37
	0,5	0,87	5	4,5	2	0,7		9,08	4,54	7,86		0,42	3,34
	0,4	0,92	4,2	3,8	2	1	0,9	8,64	3,46	7,92		0,38	3,04
	0,3	0,95	3,4	3,76	2	1	1,75	8,36	2,51	7,97		0,38	3,06
	0,2	0,98	2,7	3,5	2	1	2,3	7,86	1,57	7,70		0,38	2,96
	0,1	0,99	2	3,2	2	1	2,58	7,17	0,72	7,14		0,38	2,74
		1,00	1,4	2,7	2	1	2,6	6,31	0,00	6,31		0,38	2,42
-1	-0,1	0,99	0,8	2,2	2	1	2,3	5,24	-0,52	5,22		0,38	2,00
-2	-0,2	0,98			2	1	1,7	2,86	-0,57	2,80		0,38	1,07
-3	-0,3	0,95			2	1	0,9	2,35	-0,71	2,24		0,38	0,86
-4	-0,4	0,92			2	0,73		1,62	-0,65	1,48		0,42	0,63
-5	-0,5	0,87			1,1			0,64	-0,32	0,55		0,47	0,26
-5,6	-0,56	0,83
32,13	32,96	360,00

Водоскидна споруда

Для скидання повеневих витрат із водосховища проектуємо баштовий водоскид автоматичної дії. Спорожнення водосховища передбачається через донний водоспуск в башті, забір води може бути здійснений за допомогою труб, розташованих вище РМО на 0,5 м. Місце розташування водоскиду вибирають виходячи з таких умов: споруда повинна бути розташована на корінній основі; відмітка дна водовипускної і водопропускної труб споруди повинна забезпечувати можливість повного спорожнення водосховища; траса водоскиду повинна бути прямолінійною в плані. Споруда розташовується в пониженій частині водосховища в тілі земляної греблі. Баштовий водоскид складається з таких елементів: башти (1), донного водоспуску (2), камери затворів (3), водовідвідної труби (4), водобійного колодязя (5), рисберми (6,) відвідного каналу (7) і службового мосту(8)

Рис.5.1. Поздовжній розріз баштового водоскиду.

Приймальною частиною водоскиду є башта (1), яка є прямокутногоокреслення в плані і розташовується в тілі греблі. Верхня кромка башти розташовується на відмітці НПР, верхня грань стінки башти окреслена у вертикальній площині по радіусу r=0,2(м) і обладнана решіткою для затримання сміття, криги, плаваючих тіл. Стінки башти мають змінну товщину по вертикалі і виконуються із монолітного залізобетону. В передній частині башти розташована камера затворів, в якій розташовуються затвори, які перекривають донний отвір. Маневрування затворами проводиться із службового містка за допомогою гвинтових підіймачів. Водовідвідні труби проектуються круглі або прямокутні в поперечному перерізі і складаються із окремих уніфікованих блоків. Діаметри стандартних прямокутних труб слідуючи: 1,0;1,2;1,4;1,6;1,8;2,0.(м). Для зменшення контурної фільтрації на трубах проектуємо залізобетонні діафрагми. По довжині і в місцях примикання до шахти і до водобійного колодязя передбачаємо температурно посадочні шви. Вихід із труб виконуємо у вигляді розтрубу з центральним кутом розширення 2δ=30°. Водобійну частину виконуємо у вигляді водобійного колодязя який розширюється в плані і має глибину d_кол значення якої визначається розрахунком. Для повного або часткового спорожнення водосховища передбачаємо влаштування донного водоспуску із збірних залізобетонних труб діаметром 1,0(м). На вході в трубу водоспуску влаштовується бетонний оголовок, який звужується в плані і має на вході поринаючі стінки.