Расчет низового откоса на устойчивость

Расчет низового откоса на устойчивость проводим с целью проверки достаточности заложения низового откоса. Расчет проводим по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Вычерчиваем низовой клин плотины с осредненным откосом. В полученный профиль переносим кривую депрессии. Из середины откоса проводим вверх вертикальную линию и другую линию под углом 85° к откосу. Между этими лучами находится область центров кривых скольжения. Откладываем отрезки АВ и АД в зависимости от проектной высоты и заложения низового откоса. Проводим дуги ВС и ДF. Получили криволинейный 4-х угольник ВСДF – область центров кривых скольжения. Расчет ведем, располагая поочередно в этой области 3 центра кривых. Выбираем радиусы R₁=64 м, R₂=72 м и R₃=56 м так, чтобы дуги, соответствующие им, захватили половину гребня, часть поперечного профиля плотины и основания и вышли за низовым откосом.

Отсек грунта, заключенный между гребнем, осредненным низовым откосом и кривой скольжения, делим на полосы, шириной в=0,1R. По каждой полосе измеряем высоту слоя сухого и мокрого грунта и записываем результаты в таблицы. (см. Приложения В, Г)

Вычисляем приведенную высоту слоя грунта по формуле:

 

h_пр = h_сух +  · h_мок                                     (4.22)

 

где h_сух – высота слоя сухого грунта, измеренная по середине каждой полосы, м;

h_мок - высота слоя мокрого грунта, измеренная по середине каждой полосы, м;

 - плотность мокрого грунта,  =1,02 т/м³;

 - плотность сухого грунта,  = 2 т/м³

Вычисляют для каждой полосы -  и :

 

 =  (4.23)

 =                             (4.24)

 

где  – порядковый номер полосы;

Определяем произведения h_пр ·  и h_пр · , результаты вычислений сводим в таблицы (Приложения В, Г).

Ведем подсчет удерживающих сил, пользуясь известными значениями углов естественного откоса ( ) и удельных сцеплений (С, т/м²)

Определяем длины дуг, соответствующих различным грунтам:

 

L =  · , м                                      (4.25)

 

где R – радиус дуги скольжения, м;

 – угол, соответствующий каждой зоне грунта в сухом и мокром состоянии.

Пользуясь графическим Приложением к расчету, определяем площади зон действия фильтрационного потока до дренажа – W₁ и после него – W₂.

 

W = Σ h_мок· В, м²                                          (4.26)

 

Определяем радиусы r₁ и r₂ и уклоны зон i₁ и i₂

Коэффициент устойчивости низового откоса определяется по формуле:

 

К_уст =  ≥     (4.27)

 

где  – нормативный коэффициент устойчивости откоса, равный для 3 класса капитальности 1,1

 

К₁ = 1,6             К₂= 1,75                  К₃= 1,51

Средний коэффициент устойчивости будет:

 

К_ср =  =  = 1,62 > 1,1

Низовой откос устойчив, так как К_ср > следовательно, заложение его принято верно.

 

НАПОЛНЯЮЩИЙ ВОДОВОД

Наполнение пруда производится с помощью существующей насосной станцией на р. Бельбек. Общая протяженность подпитывающего тракта составляет 1837 м, из них – 1312 м существующий трубопровод и требуется строительство нового трубопровода длиной 525 м.

Новый трубопровод начинается от автодороги Бахчисарай-Ялта и заканчивается включением в пруд.

До ПК1 + 41 трубопровод прокладывается в одной траншее с трубопроводом МКр, а далее, в районе плотины переходит на левый берег, где включается в пруд.

На начальном участке до ПК1 + 41 трубопровод запроектирован из асбестоцементных труб ВТ-9 d_у=300 мм. От ПК1 + 41 до ПК4 + 64, где трубопровод прокладывается у подошвы плотины, он запроектирован из стальных труб 3255×7 мм. Концевой участок подпитывающего тракта представляет собой прокоп, отрываемый в скальных грунтах.

Расход наполняющего трубопровода 100 л/с.

Определяем d асбестоцементных труб:

 

d_а/ц = 1,13  , м                         (5.1)

где Q – расход наполняющего водовода, Q = 100 л/с;

ν – скорость движения воды в асбестоцементных трубах, ν = 2 м/с.

 

d_а/ц = 1,13  = 0,253 м                                   

Принимаем d = 300 мм.

Потери напора по длине асбестоцементного трубопровода:

h_l = АlQ²                                     (5.2)

где А – удельное сопротивление для асбестоцементных труб, А=2,03;

l – длина трубопровода, l = 141 м

h_l = 2,03 · 141 · 0,1² = 2,86 м

Местные потери:

 

h_м = 0,1h_l = 0,1 · 2,86 = 0,286 м                  (5.3)

 

Определяем диаметр стальных труб.

Скорость движения воды в стальных трубах ν = 1,5 м/с.

 

d_ст = 1,13  = 1,13  = 0,292 м 

Принимаем d = 325 мм.

Потери по длине:

 

h_l = АlQ²

 

где А – удельное сопротивление для стальных труб, А=0,6187;

l – длина участка трубопровода для стальных труб, l = 333 м

h_l = 0,6187 · 333 · 0,1² = 2,06 м

Местные потери:

 

h_м = 0,1h_l = 0,1 · 2,06 = 0,206 м

Определяем напор в наполняющем трубопроводе по формуле:

 

Н = Н_геод. + Σh_l + Σh_м + h_св.                 (5.4)

где Н_геод. – геодезическая высота, Н_геод = 80,6 – 20,6 = 60 м;

Σh_l – суммарные потери по длине в а/ц и стальном трубопроводе;

Σh_м – тоже для местных потерь;

h_св. – свободный напор, h_св. = 1,0 м

Н = 60 + 2,86 +0,286 + 2,06 +0,206 + 1 = 66,412 м