Проектирование и строительство земляных плотин (Кожевников) - страница 33

При этом по формуле (1) фильтрационный расход на 1 м длины гребня плотины будет:

q = kωJ = 0.036 х 20 х 0.2 = 0.144 м^>3/час (2);

Вычисленный расход истекает через два откоса у основания плотины, т.е. на каждый откос приходится расход q = 0.072 м^>3/час.

Зная расход q и напор Н вычислим площадь истечения фильтрационных вод в нижней части откоса: ω = q/kН(3). Тогда ω = 0.072/0.036 х 0.2 = 10 м^>2; Для нашего случая сечение ω при на длине выклинивания воды на откосе будет 10 м, а высота выклинивания депрессионной кривой на откосе будет: h_{>д =} ω/m = 10/4 = 2.5 м.

Определим скорость истечения фильтрации V через сечение ω.

V = q/ω = 0.072/10 = 0.0072 м/час. Действительная скорость движения вод фильтрации будет выше с учетом коэффициентом пористости грунта, примем его равным n = 0.35, тогда действительная скорость воды в порах будет V_>д = 0.0072/0.35 = 0.02 м/час

Рис. 11.4.2. Расчетная схема фильтрации плотины при намыве на водонепроницаемом основании

При полученных значениях скорости истечения фильтрационных вод из нижней части откоса и определенном гранулометрическом составе грунта можно вычислить устойчивость откоса на оплывание в месте выхода фильтрационного потока по методике ВНИИГ или ВОДГЕО. Но для их использования требуется знать многие свойства грунта.

Упрощенный расчет изложен в (Л. Справочник по гидротехнике), который сводится к равенству:

tgθ ≈ φ0.5tg; где θ — угол откоса, φ — угол внутреннего трения грунта откоса. При откосе m = 4, угол θ = 14^>0, а tgθ = 0.25; Угол внутреннего трения для водонасыщенного мелкого песка можно принять φ = 23^>0 по таблице. Для 23^>0 — 0.5tg 23^>0= 0.5 х 0.424 = 0.212

Коэффициент запаса на суффозию будет К = 0.25/0.212 = 1.18.

То есть суффозии при этих условиях не должно быть. Для более точных результатов угол внутреннего трения грунта определяют лабораторным способом для конкретного грунта откоса.

К мероприятиям по сохранению откоса от оползания — суффозии, наиболее простым способам является уположение нижнего откоса при проектировании и устройство наслонного дренажа по мере намыва опасного участка плотины.

Для ликвидации аварийных случаев, когда суффозия прогрессирует, относятся вышеописанные способы установки иглофильтров или глубинных насосов на откосах или верха намываемой плотины.

Основные требования к подготовке основания плотин изложены в разделе 9.

Ввиду критического состояния откосов намывной плотины при намыве, желательно выбирать размещение плотины на песчаном основании. В большинстве случаев плотины ГЭС Волжского — Камского и Днепровского каскадов возведены на песчаном основании.