Расчет фильтрации в основании бетонной плотины

Фильтрационный расчет подземного контура плотин на нескальном основании выполняется по методу коэффициентов сопротивления, разработанному Р.Р. Чугаевым. Предварительно запроектированный подземный контур приводится к расчетной схеме путем исключения различного рода деталей, которые существенно не влияют на результаты расчета, и замены наклонных участков на горизонтальные и вертикальные (рис.1). Расчёты ведутся на 1 п.м. длины. Грунт принимается однородным .Область фильтрации ограничивается в верхнем бьефе началом понура, а в нижнем – дренажом водобойной плиты (1-ый ряд дренажных колодцев).Верхней границы области фильтрации является подземный контур, а нижней – поверхность расчётного водоупора.

 Для определения положения расчетного водоупора  предварительно вычисляется глубина активной зоны фильтрации .Величина  определяется по зависимостям, приведенным в табл. 6.2.[1]. Необходимо вычислить отношение ,

где lо – длина подземного контура, т.е. его проекция на горизонтальную ось;

Sо – длина проекции подземного контура на вертикальную ось.

Тогда =0,5l₀=+0,5·55,5=27,75м.

Т.к. плотина расположена на водоупоре то расчётным положением водоупора считают

 = =27,6м.

Схематизированный подземный контур разбивается на ряд участков, для которых вычисляются коэффициенты сопротивления.

Т₁= -а₁=27,75-1,9=25,85м;

Т₂= Т₄= Т₁-а₂=25,85-3,3=22,55м;

Т₃=Т₂+а₃=22,55+2=24,55м;

Т₅=Т₄+а₄=22,55+1=23,55м;

; ; ; ;

; ; ; ; ;

Коэффициенты сопротивления участков подземного контура:

1. Плоский вход

2. Горизонтальный участок

3. Вертикальный уступ

4. Горизонтальный участок .

5. Вертикальный уступ

6. Горизонтальный участок

7. Вертикальный уступ

8. Горизонтальный участок

9. Вертикальный уступ

10. Горизонтальный участок

11. Плоский выход

.

Построение эпюры фильтрационного давления на подземный контур сооружения.

Полный напор фильтрационного потока (разность отметок НПУ и НБ) распределяется между отдельными участками подземного конту­ра прямо пропорционально численным значениям их коэффициентов сопротивления. Следовательно, потеря напора h на i-м участке контура будет определяться

Н = НПУ - УНБmax=8,9 м;

 - сумма коэффициентов сопротивления всех участков контура,

 - коэффициент сопротивления i-го участка.

Зная потери напора на каждом участке, определяют ординаты эпюры фильтрационного давления. Первая ордината эпюры (в начале подземного контура) равна Н. Каждая следующая ордината определяется путем вычитания на предыдущей ординаты потерь напора на рассматриваемом участке, т.e. ; =  и т.д. Построение эпюры фильтрационного давления показано на схеме 2

                ;

            ;

            ;

         ;

          ;

          ;

           ;                ;                 ;

        1,45;

          0;

м.

Фильтрационная прочность грунта основания будет обеспечена при выполнении условия ;

 где (для плотин IV класса капитальности на глиняном основании).

Величина контролирующего градиента определяется по зависимости

< фильтрационная прочность грунта основания обеспечена.