12. Определение силы фильтрационного давления

Для фильтрационного расчета воспользуемся методом удлиненной контурной линии. Параметры фильтрационного потока определим с помощью построения схемы (см. приложение). Плоскость сравнения проведем по отметке уровня воды в НБ. Подземный контур разбиваем на вертикальные и горизонтальные элементы. Вертикальные элементы: входные в виде плоского входа и шпунта; выходной элемент: плоский выход. На прямой откладываем все элементы подземного контура .

Так как шпунт доходит до водоупора, заменяем его виртуальной вставкой длиной:

, (5-7)

, где  = 0,03 – для железобетонных шпунтов.

(м).

фильтрации по напору, определим расчетное заглубление водоупора .

Определим соотношение l₀/S₀:

l₀/S₀ = 70,83/13,81 = 5,13

где l₀ – проекция подземного контура на горизонталь

l₀ = b_{подошва} + L_понура= 38,5 + 29 = 67,5 (м);

S₀ – длина проекций подземного контура на вертикаль, которая равна

S₀ = _ДНО - _{подошвы} + L_шпунта = 108 – 103,87 + 6,07 = 10,2 м.

При l₀/S₀ ≥ 5 – случай распластанного контура, тогда

= 0,5  l₀ = 0,5 70,83 = 35,41м.

Найдем действительную глубину залегания водоупора Т_д:

м.

Если , то м.

Определим среднею глубину залегания водоупора – :

м

, где Т₁ – расстояние от дна до водоупора со стороны ВБ;

Т₂ – расстояние от подошвы до водоупора;

Т₃ – расстояние от дна до водоупора со стороны НБ.

Разворачиваем подземный контур в линию. От крайних точек 1 и 8 откладываем отрезки, равные ₀, в результате получаем контурную линию А-Б.

Отрезок  учитывает дополнительные сопротивления потока на входе и выходе и равен:

(м).

Разворачиваем подземный контур в линию, распложенную на отметке УНБ. От точек 1 и 8 откладываем горизонтальные отрезки, равные , получаем контурную линию А-Б.

Откладываем вертикальную линию от А равную напору для обоих видов нагрузок:

(м),

(м).

По контурной линии, используя отрезки 2-4 и 6-7 и их ординаты, строим эпюру фильтрационного давления.

Определяем фильтрационное давление по формуле:

,

где S – площадь эпюры фильтрационного давления (из AutoCAD).

(кН),

(кН).

Определим плечо равнодействующей силы от фильтрационного давления для особого сочетания нагрузок:

(кН∙м).

(м).

5.13 Определение силы взвешивающего давления

Для построения эпюры взвешивающего давления определим ординату заглубления b под УНБ для обоих сочетаний нагрузок:

(м).

(м).

Определим величину взвешивающего давления:

,

где S₂ – площадь эпюры взвешивающего давления

(кН),

(кН).

Плечо силы взвешивающего давления R = 0 м.

Все нагрузки, рассчитанные в пункте 3, сведем в таблицу 5.1.

_f – коэффициент надежности по нагрузке [5].

Знак момента силы выбираем в зависимости от действия на сооружение: если сила, действующая на плотину, стремится повернуть ее по часовой стрелке относительно середины подошвы, то моменту от этой силы присваиваем знак «+», иначе – момент от силы считаем отрицательным.

“Таблица5,1 – Нагрузки действующие на плотину”

Нагрузки	f	Направление	Основное сочетание				Особое сочетание
			Сила, кН	Плечо, м	Момент, кНм	Сила, кН		Плечо, м	Момент, кНм
Гидрост давл ВБ	1,0		4753	10,37	49288	5383		11,04	59428
Гидрост давл НБ	1,0		523	3,44	-1799,1	629		3,77	-2371,3
Пригруз воды с ВБ	1,0		1894	15,7	-29735,8	2041		15,2	-31023,2
Пригруз воды с НБ	1,0		421,34	14,8	6235,7	463		14,9	6898,7
Вес плотины	1,05		9569	1,8	17224	9569		1,8	17224
Вес бычка	1,05		6405	2,84	-18190	6405		2,84	--18190
Вес затвора	1,2		422,82	9,8	-4143,6	422,82		9,8	-4143,6
Вес под мех	1,2		38,54	9,8	-378	38,54		9,8	-378
Давление наносов	1,2		64,2	6,13	393,5	64,2		6,13	393,5
АДГ	1,2		56,84	0,97	55,1	56,84		0,97	55,1
ПДГ	1,2		153,64	1,12	-172	172		1,12	-172
Волновое давление	1,0		164	4,87	798,7	18,2		1,56	28,4
ФД	1,0	­↑	2001	6,9	13806,9	2099		6,9	14483,1
Взвешивающее	1,0	­↑	5200	0	0,0	5433		0	0,0
Wверт		↑↓	11549,7			11407,36
Wгор		← →	4361,4			4721,24
SM					33383,4				42232,7