Zabor-33.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Низовой откос земляной плотины

Низовой откос земляной плотины

величина допустимой неразмывающей скорости (табл.11-3[2]),

4. Выбор схемы пропуска строительных расходов

Насыпную плотину, преграждающую какой-либо водоток, приходится строить в осушенном котловане под защитой перемычек, т. е. небольших временных плотин, сооруженных в верхнем и нижнем бьефах. У нас случай, когда высокая земляная плотина образует водохранилище, причем в состав гидроузла помимо плотины входит водосбросное сооружение. Прежде всего следует установить значение так называемого строительного расхода воды Q стр =40м 3 /с, т. е. максимального расхода реки, который может иметь место в период строительства.

Пропуск воды через створ строящейся плотины (поперечные перемычки не включаются в тело плотины): 1 — ось входа в строительную деривацию; 2 — ось верховой перемычки; 3 — ось плотины;4 — ось низовой перемычки; 5 — ось выхода из строительной деривации; 6 — дно строительной деривации (обводного канала).

Случай, когда строительный расход большой. Для пропуска больших расходов при строительстве плотины часто применяют способ поперечных перемычек. Для этого на одном из берегов устраивают специальный строительный деривационный канал или туннель (см. рис.). После этого в межень возводят верховую перемычку и воду верхнего бьефа направляют в строительную деривацию

На рис.3 обозначеноvстр. УВ — отметка самого высокого уровня воды перед верховой перемычкой при пропуске через деривацию расхода Q стр ; V пор и V пop — отметки входного и выходного порогов строительной деривации; i — уклон деривации; VГp. пер. и VГp. пл. — отметки гребня верховой перемычки и строящейся плотины. Проектируя пропуск воды через створ гидроузла, устанавливают отметку гребня верховой перемычки и поперечные размеры деривационного канала (или туннеля). Здесь надо учитывать, что, увеличивая высоту верховой перемычки (т. е. увеличивая VГp. пер.), мы увеличиваем и V пор (при V пop =const), а следовательно, увеличиваем уклон i деривации. При увеличении этого уклона скорости воды в деривации возрастают, а следовательно, ее поперечное сечение может быть уменьшено

плотина гидравлический водосбросный

1. Проектирование и расчет гидротехнических сооружений: Учебное пособие / П. . Богославчик, Г. . Круглов. — Мн.: БНТУ, 2003 — 363 с.

. Гидротехнические сооружения: учебное пособие / М.В. Нестеров. — Мн.: Новое знание,

. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика / Под ред.

В.П. Недриги. -М.: Стройиздат, 1983. -543с.

. Гидротехнические сооружения. Под ред. Л.Н. Рассказова. — М.: Стройиздат,1996. — 435с.

. Гидротехнические сооружения. Под ред. Чугаева Р.Р. Ч1 Глухие плотины. — М.: Агропромиздат, 1985. — 318 с.,ил.

. СНиП 2.06.04.-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). — М.: Стройиздат, 1982. -40с.

. Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией П. Г. Киселева. Изд. 4-е, переработанное и дополненное. М., »Энергия», 1972.

Репетиторство

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Земляная плотина с паводковым водосбросом

Приведенные в табл.3.6 данные относятся к средним по высоте значениям заложения откосов. В высоких плотинах откосы могут иметь переменное заложение, увеличивающееся сверху вниз, что позволяет запроектировать более экономичный профиль плотины, обеспечивая устойчивость его откосов.

На откосах высоких и средней высоты плотин устраиваются бермы (рис.3.1). На верховом откосе бермы устраиваются в конце основного крепления, создавая ему необходимый упор и обеспечивая возможность его осмотра и ремонта, и в местах изменения заложения откоса. На низовом откосе бермы служат для сбора и отвода дождевых и талых потоков, предохраняя тем самым. низовой откос от размыва, а также для обеспечения проезда в период строительства плотины. Иногда по бермам низового откоса могут прокладываться автомобильные или железные дороги. Как правило, бермы устраивают в местах изменения заложения откоса и сопряжения тела плотины со строительными перемычками. Расстояние между бермами по высоте плотины принимается равным 10. 15 м.

Ширина бермы назначается не менее 3 м, если по ней предусматривается проезд, и не менее 1. 2 м, если проезд не предусмотрен.

На внутренней стороне бермы устраивается кювет, служащий для сбора и организованного отвода дождевых и талых вод.

Крепления откосов. Откосы земляных плотин подвержены разрушающим воздействиям ветровых волн, течений воды, льда,

атмосферных осадков и т.д. Для предотвращения их разрушения предусматриваются соответствующие виды креплений.

Наиболее распространенными видами креплений верхового откоса плотины являются:

а) Каменная наброска из несортированного камня. Такое крепление обычно применяется на откосах с заложением m ³ 2,5. 3 при расчетной высоте волны до 2,5. 3 м. Необходимая из условия устойчивости масса отдельных камней в тоннах определяется по зависимости:

, (3.6)

где rm , r — соответственно плотность камня и воды, т/м3;

— угол наклона откоса к горизонту,

Расчетный диаметр камня в метрах, приведенный к шару, вычисляется по формуле

(3.7)

В составе наброски из несортированного камня должно быть по объему не менее 50% материала с расчетным диаметром Dш. Толщина покрытия в этом случае принимается

где D85 — диаметр камня, масса которого вместе с массой более мелких фракций составляет 85% массы всей каменной наброски;

б) Железобетонные крепления из монолитных или сборных плит.

Монолитные железобетонные плиты используются для крепления откосов плотин на крупных водохранилищах при высоте волны от 2 до 4м. В плане они имеют прямоугольную форму с соотношением сторон 1 2 , где bsl — меньшая сторона, располагаемая

перпендикулярно урезу воды, принимаемая равной 0,4 , но не более 20 м. Швы между плитами могут быть открытыми или закрытыми с уплотнениями в виде резиновых диафрагм, просмоленных деревянных или железобетонных досок.

Читайте так же:
Щели между откосами стеклопакета

Толщина монолитных железобетонных плит может определяться из условия их устойчивости по формуле Шанкина П.А.

, (3.9)

где k — коэффициент, принимаемый равным 0,083 при открытых швах и 0,11 — при закрытых швах;

rn — плотность материала плиты.

Сборные железобетонные плиты имеют размеры в плане от 1,5´1,5 м до 5´5 м в зависимости от условий их транспортировки и удобства укладки на откос. В процессе укладки плиты омоноличиваются в

секции размером в плане 20´20 м и более. Применяются они обычно при высоте волны до 2,5. 3 м.

Толщина сборных плит может быть определена по формуле Шайтана B.C.

, (3.10)

где — относительная длина ребра плиты;

w — коэффициент полноты погружения, определяемый по

Все виды креплений верхового откоса плотины укладываются на подготовку в виде обратного фильтра, материал, число слоев и толщина которого выбирается в зависимости от грунта откоса и наличия местных строительных материалов.

Обратный фильтр под каменной наброской и плитами с открытыми швами может состоять из одного слоя разнозернистых материалов или двух слоев материалов с различными по крупности частицами, а также из искусственных водопроницаемых материалов (стекловолокна, минеральной ваты и др.). Под плитами с закрытыми швами, как правило, укладывается однослойный обратный фильтр. Минимальная толщина подготовки 35 см. —

Крепление верхового откоса плотины подразделяется на основное (в зоне наиболее интенсивного волнового и ледового воздействий) и облегченное, располагаемое ниже основного крепления.

Верхней границей основного крепления, как правило, является

гребень плотины. Нижняя граница основного крепления принимается на отметке (рис.3.1), заглубленной на величину Нкр = 2h1% под минимальный уровень воды в водохранилище (УМО). Нижняя граница облегченного крепления принимается на отметке, где донные волновые скорости не превышают размывающих скоростей для грунта откоса плотины. Ориентировочно нижнюю границу облегченного крепления можно принимать на отметке, заглубленной на величину Нкр под нижнюю границу основного крепления.

Часть низового откоса земляных плотин, подверженная воздействию льда и волн со стороны нижнего бьефа, крепится аналогично верховому. Остальная часть низового откоса защищается от разрушения атмосферными осадками, либо посевом трав по слою растительного грунта толщиной 0,2. 0,3 м, либо отсыпкой гравия или щебня толщиной 0,2 м.

Противофильтрационные устройства. Противофильтрационные устройства выполняются из материалов значительно менее водопроницаемых, чем материал тела плотины. Это либо слабоводопроницаемые грунты (глины, суглинки и др.) и их смеси, либо негрунтовые материалы (бетон, железобетон, асфальтобетон, полимерные пленки и т.д.).

В земляных плотинах чаще всего применяются грунтовые противофильтрационные устройства в виде экранов, а при глубоком залегании водоупора — экранов в сочетании с понуром и вертикальных ядер (рис. 3.1). Наклонные ядра применяются редко.

Толщина ядер и экранов принимается переменной, увеличивающейся сверху вниз. Минимальная толщина ядра или экрана поверху назначается в зависимости от используемых для их возведения машин и механизмов, но во всех случаях должна быть не менее

0,8 м (при использовании современных средств механизации обычно не менее 3 м). Толщина понизу назначается таким образом, чтобы градиенты фильтрационного потока были меньше их критических значений

, (3.11)

где J — действующий средний градиент напора в ядре или экране;

dня- толщина ядра (экрана) понизу;

Н — напор на плотину;

kн — коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от класса капитальности плотины (табл.3.9);

JКр- критический средний градиент напора, принимаемый по табл.3.8.

Значение критических средних градиентов

Отметка гребня ядра и экрана должна быть не ниже отметки ФПУ с учетом высоты наката и ветрового нагона уровня воды. Сверху гребень ядра и экрана покрывается защитным слоем песка толщиной не менее глубины промерзания грунта в районе строительства плотины.

Если тело плотины отсыпается из крупнозернистых грунтов (галька, гравий), то по границам с ядром и экраном с верховой и низовой стороны укладывают переходные слои по типу обратного фильтра. .

С верховой стороны экран покрывается защитным слоем. Заложение откосов экрана назначается из условия обеспечения устойчивости на сдвиг защитного слоя по экрану и экрана вместе с защитным слоем по грунту тела плотина. При этом наклон верхового откоса экрана к горизонту должен быть больше угла внутреннего трения грунта тела плотины; заложение верхового откоса принимается не менее 2,5. 3.

При глубоком залегании в основании плотины водоупора экран и ядро может устраиваться с понуром. Как правило, понур выполняется из того же материала, что и экран. Длина понура назначается в соответствии с фильтрационными расчетами, чаще всего она равняется Ln = (1. 2)Н. Толщина понура определяется из условия (3.11), причем минимальное ее значение должно быть больше 0,5 м. Для обеспечения хорошего сопряжения понура с экраном толщина его увеличивается по направлению к экрану. Сверху понур пригружается защитным слоем из несвязного грунта толщиной не менее 1. 2 м.

Если понур укладывается на крупнозернистый грунт или сильно трещиноватую скалу, под ним устраивается обратный фильтр.

. Дренажные устройства. Дренажные устройства в теле земляной плотины предназначены для сбора и организованного отвода в нижний бьеф фильтрационного потока, недопущения его выхода на незащищенный низовой откос плотины и в зону, подверженную промерзанию, а также ускорения консолидации глинистых грунтов и уменьшения порового давления в теле плотины и основании.

Читайте так же:
Крепление откосов котлованов сеткой

Обычно дренаж состоит из двух частей: приемной, которая выполняется в виде обратного фильтра, и отводящей, выполняемой из камня, дренажных труб, пористого бетона и т.д. По длине плотины могут устраиваться дренажи различной конструкции. Наиболее распространенные конструкции дренажей тела земляных плотин приведены на рис.3.3.

Дренажная призма (банкет) устраивается чаще всего на русловых участках плотины. Превышение гребня дренажной призмы над максимальным уровнем воды в нижнем бьефе hs определяется с запасом на волнение и должно быть не менее 0,5 м. Минимальная ширина призмы поверху 1 м. Для предотвращения выноса фильтрационным потоком мелких частиц грунта тела плотины и основания в дренажную призму сопряжение ее с телом плотины и основанием выполняется в виде одного или нескольких слоев обратного фильтра.

Наслонный дренаж применяется, как правило, на участках плотины, перекрывающих затапливаемую пойму. Толщина наслонного дренажа назначается из условий производства работ, но не менее

t = 5 d 85 + tf (3.12)

где tf — толщина обратного фильтра, принимаемая не менее 20 см для каждого слоя.

Превышение гребня наслонного дренажа hs над максимальным уровнем НБ принимается как для дренажной призмы.

Трубчатый дренаж используется на тех участках плотины, где отсутствует вода в нижнем бьефе. Выполняется он из гончарных, перфорированных бетонных или асбестоцементных труб, в также труб из пористого бетона, уложенных с уклоном параллельно подошве низового откоса и обсыпанных обратным фильтром. Поперечное сечение дренажных труб определяется гидравлическим расчетом из условия обеспечения в них безнапорного движения воды. Минимальный диаметр дренажных труб 200 мм. По длине трубчатого дренажа через каждые 50. 200 м устраиваются смотровые колодцы.

Сопряжение тела плотины с основанием, берегами и бетонными сооружениями. Для обеспечения надежного контакта тела плотины с основанием предусматриваются следующие мероприятия:

а) При скальном основании с поверхности удаляются аллювиальные отложения и верхний сильнотрещиноватый слой скалы. Крупные тектонические трещины очищаются и заделываются бетоном. Противофильтрационные устройства тела плотины врезаются в основание в виде зуба, а в грунте основания устраивается противофильтрационная завеса (глубина ее обычно равна (0,5..0,8)Н);

б) При нескальном основании удаляется верхний растительный слой грунта, пронизанный корневищами деревьев и кустарников (0,3 . 0,5 м). Сопряжения ядра или экрана с водонепроницаемым основанием выполняется в виде зуба. Если плотина располагается на водопроницаемом слое небольшой мощности, то сопряжение тела плотины или ее противофильтрационных устройств с водоупором осуществляется при помощи глубокого зуба, стенки, шпунта или инъекционной завесы. При значительной мощности водопроницаемого слоя могут выполняться шпунтовые ряды, буробетонные или траншейные стенки, инъекционные завесы или устраивают плотины с экраном и понуром. Противофильтрационные устройства в основании плотины всегда должны сопрягаться с противофильтрационными элементами тела плотины.

Сопряжение тела плотины с берегами осуществляется по наклонным плоскостям, при планировке которых необходимо избегать резких переломов и нависающих участков.

Для обеспечения хорошего контакта грунта тела плотины с бетонными сооружениями (плотины, водосбросы, здания ГЭС и т.д.) их примыкающим поверхностях придается уклон в сторону земляной плотины не более чем 10:1. Для борьбы с контактной фильтрацией сопряжение бетонных сооружений с земляной плотиной осуществляется при помощи противофильтрационных диафрагм из бетона, железобетона или металлического шпунта, врезающихся в тело плотины. Диафрагмы располагают в зоне противофильтрационных элементов, а в однородных плотинах — в пределах верхового клина или центральной части плотины.

3. 2. Фильтрационные расчеты.

Фильтрационные расчеты земляных плотин выполняются с целью определения положения депрессионной кривой, установления градиентов и скоростей фильтрационного потока и определения фильтрационного расхода.

Для выполнения этих расчетов плотина со всеми элементами вычерчивается на миллиметровой бумаге, устанавливаются коэффициенты фильтрации грунта основания (kос), тела плотины (kт) и противофильтрационного устройства, а также местоположение водоупора. За водоупор принимается грунт, соответствующий условию kт / kос 25. Расчеты выполняются для двух поперечных сечений плотины с различными конструкциями дренажных устройств: в русле (максимальная высота плотины и наличие воды в НБ) и на пойме (при отсутствии воды в НБ). В качестве расчетных уровней воды принимаются: в верхнем бьефе — НПУ; в нижнем бьефе (для руслового сечения) — максимально возможный уровень, но не более 0,2 Нпл (Нпл — высота плотины), т.к. результаты фильтрационных расчетов в дальнейшем будут использоваться для проверки устойчивости откосов плотины.

В соответствии с принятым типом плотины, конструкцией противофильтрационных и дренажных устройств выбирается расчетная схема плотины и соответствующий ей метод фильтрационного расчета.

ПЛОТИНЫ И ЗАТВОРЫ ГЭС

Плотины, перегораживая рус­ла реки, предназначены для созда­ния водохранилища и тем самым являются главнейшим сооружени­ем гидроузла для создания напора и регулирования стока.

Все плотины делятся, на две основные группы, отличающиеся друг от друга используемым мате­риалом: плотины бетонные и же­лезобетонные и плотины грунтовые (земляные, каменно-набросные и каменно-земляные).

Бетонные и железобетонные пло­тины по конструктивным признакам делятся на гравитационные, арочные и контрфорсные. Отличительным признаком гравитационных плотин является их мас­сивность (рис. 10.4). Большая мас­са их и силы сцепления (трения) по основанию позволяют воздвигать такого рода плотины на любых грунтах. Считается, что при высоте до 30—40 м гравитационная плоти­на может быть сооружена на слабом основании (песок, глина), а на скальном основании высота ее мо­жет достигать 300 м.

По возможности пропуска воды такие плотины могут быть глухи­ми (рис. 10.4,а), т. е. не допускаю­щими перелива воды через свой гребень, и водосливными (рис. 10.4,6). Последние выполня­ются с поверхностными (водослив­ными) или заглубленными (донны­ми) отверстиями для пропуска во­ды. Плотины русловых ГЭС состоят обычно из глухой и водосливной ча­сти. Высокие плотины в узких ущельях часто строятся глухими. В этом случае сброс излишней воды осуществляется в обход плотины по поверхностному или туннельному водосбросу. В теле бетонных плотин обычно устраиваются продольные галереи (патерны), предназначенные для контроля фильтрации воды через тело плотины.

Читайте так же:
Демонтаж гкл откосов расценка

Арочные плотины представляют собой свод, очерченный в плане r виде дуги, упирающейся своими концами в скальные берега, кото­рые и воспринимают основную часть давления воды на плотину со сторо­ны верхнего бьефа (рис 105). Вы­сота таких плотин может достигать более 300 м, однако бетона в ней будет меньше, чем в равноценной по высоте гравитационной. Как разно­видности такие плотины могут быть одноарочными и многоарочпыми, а также арочно-гравитационными. Во всех этих случаях плотины мо­гут содержать специальные водо­сбросы

Контрфорсные плотины выпол­няются в виде железобетонных ре­бер (контрфорсов) на которые со стороны верхнего бьефа наклонно укладываются железобетонные пли­ты 1, воспринимающие давление во­ды (рис 10.6). Контрфорсы 2 скрепляются между собой балками жест­кости 3, образуя по фронту отдель­ные пролеты. При соответствующей конструкции гребня с низовой сто­роны контрфорсные плотины могут быть водосливными Высота совре­менных крупных контрфорсных пло­тин превышает 100 м (Зейскал ГЭС—115 м).

Земляные плотины бывают насыпными и намывными. Пер­вые устраиваются путем отсыпки в виде горизонтальных слоев не­большой толщины с последующим уплотнением укаткой пли трамбова­нием с увлажнением уплотняемого грунта Намывные земляные плоти­ны строятся методами гидроме­ханизации, сводящемся к подаче размытого в карьере разжиженного грунта к месту укладки насосами по трубопроводам или самотеком по трубам пли лоткам.

Верховой откос плотины для за­щиты от воздействия волн и льда укрепляется в пределах изменения уровня воды бетонными плитами или камнем (рис. 107,а)

Низовой откос со стороны ниж­него бьефа укрепляется дерном и снабжается в некоторых случаях горизонтальной площадкой, назы­ваемой бермой, которая служит для защиты откоса от смыва грунта водой.

Если земляная плотина сооружа­ется из сильно водопроницаемых грунтов (например, крупного пес­ка), то для уменьшения фильтрации устраиваются преграды в виде экра­на 3, ядра 5, а иногда и понура 4 (рис 107, б, в). Эти преграды устраиваются из маловодопроницае­мого грунта, например глины

Для пропуска через тело плоти­ны фильтрующей воды и задержа­ния при этом выноса мелких частиц грунта на всех земляных плотинах со стороны нижнего бьефа устраива­ются так называемые дренаж­ные призмы 6.

Величина заложения откосов m-ctgα принимается в зависимо­сти от свойств грунта и высоты плотины в пределах, указанных для примера на рис. 10.7,а.

Нередки случаи сооружения зем­ляных плотин из разных по своим водопроницаемым, свойствам грун­тов. В этом случае, чем лучше грунт, тем ближе со стороны верхне­го бьефа он располагается (рис. 10.7,г).

Земляные плотины имеют очень широкое распространение. Их строят, как правило, глухими. Высо­та их достигается 100 м и более.

Каменно-набросные плотины со­оружаются путем наброски в русло реки с некоторой высоты камня раз­личных размеров. По мере роста плотины каменная наброска уплот­няется струей воды под давлением, а также специальными катками и вибраторами.

Водонепроницаемость таких пло­тин достигается путем устройства экрана 3 из железобетона со сторо­ны верхового откоса (рис. 10.7, д), укладываемого на специальную подэкрановую каменную кладку 7.

Каменно-набросные плотины со­оружаются, как правило, глухими. Высота их достигает 300 м.

В каменно-земляных плотинах большая часть их тела выполнена из каменных материалов, а противофильтрационное устройство — из маловодопроницаемого грунта. Вы­сота их достигает 300 м и более (Нурекская ГЭС).

Затворы. Для сброса возможных из­лишков воды в водохранилищах и пропус­ка ее в нижний бьеф в специальных целях, а также для пропуска льда, наносов и пло­тов плотины и другие сооружения ГЭС снабжаются соответствующими затворами. Специальные затворы устанавливаются также в турбинных трубопроводах.

В зависимости от рода перекрываемых отверстий затворы сооружений ГЭС делят­ся на поверхностные, закрывающие водосливные и водоприемные отверстия, куда вода поступает из верхних слоев во­дохранилища, и глубинные, служащие для закрытия глубинных отверстий, распо­ложенных ниже уровня воды верхнего бьефа.

Из поверхностных затворов следует отмстить прежде всего плоские щиты и шандоры. Первые являются основны­ми затворами, вторые используются при ре­монте оборудования и сооружений. Плос­кий затвор помещается в пазах быков или устоев и передвигается в вертикальном направлении (рис 10 8,а). Воспринимаемое им давление воды передается быкам или устоям. Затворы обычно выполняются ме­таллическими. Различают затворы скользя­щие, колесные и катковые. Последние два изготовляются для облегчения подъемных усилий. Предусматриваются специальные уплотняющие устройства для предотвраще­ния фильтрации воды через зазоры между затвором и неподвижными частями соору­жений

Шандоры представляют собой деревян­ные или металлические балки, укладывае­мые в пазах друг на друга в виде стенки (рис 10.8, б) Подобные щиты и шандоры устанавливаются также на входе в напорные трубопроводы турбин и па выходе из отсасывающей трубы.

Сегментные затворы пред­ставляют собой изогнутый по дуге круга щит, могущий целиком вращаться вокруг некоторой оси, на который насажены ноги, поддерживающие полотнище затвора (рис 10.8,в). Ноги шарнирно закреплены в быках или устоях, воспринимающих дав­ление воды. При маневрировании затворы вращаются вокруг горизонтальной оси рас положения шарниров.

По сравнению с плоским щитом сег­ментный затвор обладает рядом преиму­ществ при равных размерах и массе. Глав­нейшие из них следующие значительно меньшее подъемное усилие, лучшая работа в зимних условиях (отсутствие обмерзаю­щих колес), меньшая высота быков, воз­можность автоматического действия. Одна­ко имеются и недостатки необходимость большей длины устоев, невозможность пе­реустановки затвора из одного отверстия в другое.

Читайте так же:
Пластик для откосов состав

Вальцовые или цилиндриче­ские затворы представляет собой по­лый металлический цилиндр, перекрываю­щий водосливное отверстие и поднимаемые вверх путем перекатывания его по зуб­чатым рейкам, расположенным в нишах быков или устоев (рис 108,г). Для увели­чения высоты затвора его цилиндр снаб­жается специальным нижним, а иногда и верхним щитками.

Вальцовые затворы обладают большой жесткостью, поэтому получили широкое распространение па плотинах с тяжелыми условиями зимней службы (навал льда). Затворы могут перекрывать пролеты ши­риной до 45—50 м и высотой до 9 м. К не­достаткам их следует отнести значитель­ную массу и стоимость, а также значи­тельные размеры быков.

Секторные затворы имеют по­перечное сечение в виде сектора покрыто­го водонепроницаемой обшивкой устанав­ливаемой обычно по трем плоскостям (рис 10.8 д) Под затвором в теле плотины устраивается ниша, в которую опускается затвор при

необходимости сброса излишней воды. Затвор вращается на оси, закреп­ленной в пороге плотины. Управление им обычно гидравлическое. Затворы удобны для сброса льда и плавающих тел с малыми потерями воды, могут перекрывать про­леты шириной до 60 м и высотой до 10 м.

Водосбросные глубинные отверстия плотин перекрываются глубинными затво­рами, которые могут быть плоскими, сег­ментными, цилиндрическими, дисковыми и т. д. Первые два типа аналогичны опи­санным выше (рис. 10.9,а, в).

Задвижки (рис. 10.9,6) имеют не­большие габариты и действуют от гидрав­лического или электрического привода. Конструктивно они представляют собой ли­тые диски прямоугольной или круглой формы, которые перекрывают галереи или трубопроводы. Эти диски при открытии от­верстия вдвигаются внутрь специального кожуха. Задвижки применяются в основ­ном как рабочие затворы на напоры до 400 м. Их диаметр зависит от используемо­го напора и может достигать нескольких метров.

Цилиндрические затворы. Конструктивно затворы представляют со­бой полые цилиндры, перемещающиеся по вертикали (рис. 10.9,г). Своей боковой по­верхностью или днищем они закрывают от­верстия башенных водоприемников. Из-за своей громоздкости они не получили за­метного распространения, хотя и имеют хо­рошие эксплуатационные качества. Они используются для напоров, не превышаю­щих 100 м.

Дисковые затворы состоят из цилиндрического корпуса, в котором на горизонтальной или вертикальной оси вра­щается диск (рис. 10.9,д). Дисковые за­творы надежны в эксплуатации, являются наиболее распространенными, изготовляют­ся диаметром до 8,5 м и устанавливаются на напорных трубопроводах при напоре до 250—300 м (при небольших диаметрах до 600 м). Управление затвором осуществляется, как правило, с помощью гидрав­лического привода, приводимого в действие сервомоторами.

Достоинством затворов являются хо­рошие маневренные качества и сравнитель­но низкая стоимость. Недостатком — сложность создания хороших уплотнений и сравнительно большая потеря напора.

Игольчатые затворы состоят из корпуса и обтекателя, внутри которого перемешается плунжер (игла), закрываю­щий и открывающий отверстие в корпусе (рис. 10.9,е). Затворы имеют малые потери напора и применяются при диаметрах тру­бопровода до 6,5 м и напорах до 800 м. Устанавливают их главным образом с ни­зовой стороны водоспуска. К недостаткам относят высокую стоимость, сложность кон­струкции и изготовления.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Водосливная земляная плотина

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П. H. Гордиенко г.,;», .

ВОДОСЛИВНАЯ ЗЕМЛЯНАЯ ПЛОТИНА»

Заявлено 16 февраля 1948 года в Комитет по изобретениям и открытиям при Совете Министров СССР за Ко 376161

Опубликовано 31: октября 1949 года

Необходимость особых водосбросных устройств при паводках резко снижает экономическую эффвкпивность известных типов земляных плотин и ставит задачу о превращении таких плотин в водосливные.

Перелив воды через земляные плотины допустим в том случае, если поверхность плотины, обтекаемая потоком, надежно защищена от размыва и откосы плотины устойчивы.

Первое достигается устройством специального крепления на водосливной поверхности плотины; второе — приданием профилю плотины соответствующего очертания и устройством экранов и дренажей, управ ляющих гидродинамическими фильтрационными силами, развивающимися в теле плотины при переливе воды через ее гребень.

Вследствие неизбежности осадок основания и тела водосливной земляной плотины неизбежны и деформации крепления ее сливной поверхности. Чтобы при этих деформациях крепление не разрушалось, оно должно состоять из отдельных элементов, не соединенных жестко друг с другом. Благодаря наличию в креплении большого количества швов и неизбежности осадочных деформаций, крепление сливной по верхности плотины проницаемо для воды и служит только для защиты этой поверхности от эррозии.

Из сказанного следует, что проектирование земляной водосливной плотины нужно вести с расчетом на то, что в периоды пропуска воды через нее тело ее может полностью насыщаться водой и это должно быть нормальным состоянием работы сооружения.

Земляная водосливная плотина предлагаемой конструкции (см. чертеж). допускает перелив воды через гребень плотины и предназначена к применению в качестве паводкового водосброса в гидроузлах с земляными плотинами.

Профиль водослива трапецевидный. Верховой откос 1 назначается по аналогии с откосами глухих земляных плотин; низовой же откос 2 должен быть не круче 1: 4,5. Уклон

его устанавливается на основании расчета устойчивости откоса и лежащего на нем крепления.

Тело 3 водосливной плотины делается из земли и возводится сухим способом или намывом.

По подошве плотины, под сливной частью, устраивается дренаж 4, глубоко введенный в плотину (ленточный или трубчатый дренаж, тюфяк и т. п,). Назначение дренажа— повышать устойчивость насыщенно745.М ??032

Читайте так же:
Угол естественного откоса овса

7 16 го водой низового клина плотины путем изменения направлений фильтрационных гидродинамических сил, действующих в нем при переливе воды через гребень плотины. Этой же цели служит и экранирование верхового откоса и гребня плотины.

Поверхность низового откоса и гребня плотины, по всей ее площади, прикрывается зернистым фильтром 9 (обратный фильтр), пригруженным сверху слоем каменной наброски б. Мощность этого слоя должна быть достаточной для того, чтобы возможные подвижки элементов крепления сливной поверхности не отражались на целостности фильтра.

Так как в наброске и фильтре неблагоприятное для устойчивости от коса направление фильтрационного потока не поддается изменению, общая толщина фильтра и наброски должна быть минимальной и не должна превышать 1,0 — 1,5 м.

Фильтр 9 и каменная наброска б являются подготовкой, на которой покоится крепление из решетчатых щитов б сливной поверхности плотины.

Чтобы удовлетворять своему назначению, крепление сливной поверхности земляной водосливной плотины должно быть: 1) достаточно прочным, чтобы противостоять воздействию на него струи, 2) достаточно гибким и способным изменять свою форму без черезмерно го раскрытия швов, чтобы легко приспосабливаться к осадочным деформациям сливной поверхности, 3) сквозным, чтобы дренировать откос и способствовать уменьшению вакуумов и вырывающих сил, развивающихся на сливной поверхно сти, 4) гидравлически наименее ше роховатым, 5) дешевым и простым в исполнении и б) долговечным.

Чтобы удовлетворить одновременно всем перечисленным требованиям возможно в качестве основногоэлемента крепления применять железобетонный брус, уложенный вдоль потока. Такие брусья, расположен ные с небольшими зазорами между ними, могут быть объединены в цельные или сборные решетчатые щиты б.

Щиты укладываются по падению откоса внахлестку, а по простиранию откоса впритык. При этом продольные швы между щитами снабжаются ограничителями, определяю щими максимальное раскрытие швов.

На откосе щиты закрепляются на анкерах 7, предварительно заложенных в тело плотины и расположенных под острым (около 45 ) углом к откосу.

Заделывать анкера в тело плотины рациональнее всего посредством намыва вышележащей части тела плотины.

Такие же щиты применяются для крепления гребня и бортов водослива, сопрягающих его с глухими частями плотины.

Если на гребне плотины необходимо иметь затворы, то крепление гребня следует устраивать в виде сплошной бетонной плиты (флютбет) с жестко соединенными с ней бычками.

Низовой откос плотины заканчивается уступом 8, назначение которого предупредить нагон гальки на этот откос и служить дренажем низового откоса. Поэтому он выполняется в виде заполненного, камнем железобетонного каркаса со сквоз ной передней стенкой.

1. Водосливная земляная плотина, о т л,и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью направления фильтрационных гидродинамических сил от низового водосливного откоса в глубь плотины, защитная одежда водосливной поверхности ее выполнена водопроницаемой в виде обратного фильтра и в подошве плотины, под ее сливной частью, устроены водоотводящие дренажи.

2. В плотине по п. 1 применение решетчатых щитов, прикрывающих обратный фильтр защитной одежды водосливного откоса.

Тема 31,32 Исследование фильтрации через однородную земляную плотину с дренажом, расположенную на водоупорном основании при подтоплении низового откоса

Цель работы. Получение навыка экспериментального определения фильтрационных характеристик и сравнение их с вычисленными теоретическими значениями.

Краткие теоретические сведения

Фильтрация воды через тело земляной плотины происходит щза счет разницы напоров в верхнем и нижнем бьефах сооружения. Фильтрацию через тело плотины необходимо учитывать с целью определения потерь полезных попусков в водохранилище и обеспечения общей устойчивости плотины.

С помощью фильтрационных расчетов определяют:

— Верхнюю границу фильтрационного потока (положение депрессионной кривой);

— градиенты напора и скорости фильтрации;

— фильтрационные расходы (удельные и общие).

Дренаж устанавливается для предотвращения выхода фильтрационного потока на откос плотины. Для обеспечения нормального выхода воды в нижний бьеф без фильтрационных деформаций грунта.

Различают следующие методы фильтрационных расчетов плотины: экспериментальные, гидромеханические, гидравлические. Гидравлические методы наиболее распространены.

При фильтрационных расчетах приняты следующие упрощения:

— Фильтрация рассматривается в условиях плоской задачи;

— положение депрессионной кривой зависит только от геометрического профиля плотины и не зависит от качественной характеристики грунта, грунт считается абсолютно однородным;

— водоупорное основание плотины теоретически водонепроницаемо.

Теоретическое положение депрессионной кривой определяется по уравнению:

,

где y, х — ордината и абсцисса депрессионной кривой в рассматриваемой точке, Н и h — глубина воды при расчетных уровнях в верхнем (ВБ) и нижнем (НБ) бьефах.

,

где L — расстояние от раздельного сечения до оси ординат; L1 — расстояние от раздельного сечения до точки пересечения внутреннего откоса дренажа с уровнем воды в нижнем бьефе (принимается графически); l — расстояние от точки пересечения внутреннего откоса дренажа до оси ординат.

Раздельное сечение А-А принимается на вертикали, проходящей через точку на верховом откосе плотины; заглубленную от расчетного уровня воды в верхнем бьефе на величину:

,

,

где m1 — заложение верхового откоса плотины.

Удельный расход фильтрации определяется по формуле:

,

где qф – теоретический удельный расход фильтрации, КФ – коэффициент фильтрации грунта плотины.

Скорость фильтрации определяется из уравнения Дарси:

где Vт – теоретическая скорость фильтрации;

где Iт – градиент фильтрационного потока, — разность уровней фильтрационной кривой на рассматриваемом участке; — длина проекции депрессионной кривой на рассматриваемом

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector