Проектирование и строительство земляных плотин (Кожевников) - страница 47
где n — активная пористость грунта.
Для выполнения расчетов прежде всего, необходимо знать коэффициент фильтрации грунтов плотины, которые определяют лабораторно. Примерные осредненные значения коэффициентов фильтрации для различных грунтов помещены в таблице №1 [4].
Таблица №1 [5].
В приведенных ниже примерах коэффициент фильтрации принят как средний в песчаной однородной плотине Цимлянской ГЭС, равный для мелкозернистых и среднезернистых песков k= 0.001 см/c или 0.036 м/час [3]. Следует отметить, что при проектировании плотин высокого класса коэффициент фильтрации нужно принимать по лабораторным исследованиям грунтов плотины, т.к. он может отличаться на порядок и более от табличных значений.
Профиль плотины принят по рис. 4 для расчета конкретного примера. Расход фильтрации одинаков на входе (с карты намыва) и на выходе из откосов. Принято равномерное распределение фильтрации между откосами.
Рис.11.13.3. Схема расчета фильтрации однородной плотины на водоупорном основании в процессе намыва: 1 — прудок на карте намыва; 2 — средняя линия тока фильтрации; 3 — зона выхода фильтрата; 2b —ширина карта намыва; Н — высота карты намыва; h>1 = b — высота высачивания вод фильтрации из откоса; q — расход фильтрации из карты намыва (прудка) в нижнюю часть откоса; L — длина средней линии потока фильтрации [2].
Из положения, что расход фильтрации одинаков на входе и на выходе из откоса, можно записать равенство: 1) q>вх = k ω>вхJ; 2) q>вых = k ω>выхJ; Поскольку в уравнениях 1 -2 значения
k и J одинаковы, то ω>вх = ω>вых; То есть, площадь входа фильтрации равна площади выхода (на 1 м протяженности плотины это линейный размер) b>вх = b>вых = h>1; Зная угол заложения откоса >0 можно получить площадь высачивания потока на откосе:
F>1 = b: sin θ (6).
Напор на конец средней линии потока будет: H —(7); Длина откоса будет: mH, а длина средней линии фильтрации (примерно) L = mH + b (8), (можно принять измерением по чертежу). Тогда градиент напора J = Н / (mH +b) (9);
Вычислим расход фильтрации через один откос на 1 м длины плотины:
q = kbJ = kbH/ (mH +b) (10);
С другого противоположного откоса вытекает равновеликий фильтрат.
Суммарный расход составит: Q = 2q.
Фиктивная скорость фильтрации в откосе составит: V =q/F>1(6)при равном делении фильтрата на откосах. При пористости n действительная скорость истечения будет:
V>д = V/n (11);
Проверим предложенную схему расчета на конкретном примере, приняв:
K = 0.036 м/час; H = 20 м; b = 10 м; m = 4; θ>0 = 14> 0; n = 0.35
При этом h>1 = b = 10 м;
H = 20 м; L = mH + b = 4х20 +10 = 90 м;