6.4. Расчет устойчивости плотины

Потеря устойчивости плотины на нескальном основании может происходить по контакту подошвы плотины и основания – плоский сдвиг, или по некоторой иной поверхности в основании достаточно сложного очертания. Исследованиями установлено, что если нормальное контактное напряжение, действующее по горизонтальным площадкам не превосходит критического, то сдвиг будет плоским, если условие не соблюдается – глубинным.

Определим вид сдвига.

Критическое значение нормального контактного напряжения по горизонтальным площадкам:

где А = 2,5 – экспериментальный коэффициент;

γ_вз – удельный вес грунта основания (гравий) во взвешенном состоянии, γ_вз = 17,6 кН/м ;

φ – угол внутреннего трения грунта основания (гравий), φ = 30⁰;

С – удельное сцепление, С = 5 кПа (для гравия);

b – ширина подошвы по основанию, b =38,5 м.

Условие плоского сдвига выполняется:

(6.3)

Расчет плотины на устойчивость при плоском сдвиге заключается в определении коэффициента надежности по ответственности:

(6.4)

где R – сумма удерживающих сил;

N – сумма сдвигающих сил;

m – коэффициент условия работы;

m=0,9 – при основном сочетании нагрузок;

m=1,0 – при особом сочетании нагрузок;

n_с – коэффициент сочетания нагрузок,

n_с=1 – для расчетов по первому предельному состоянию и основному сочетанию нагрузок;

n_с=0,9 – для расчетов по первому предельному состоянию и особому сочетанию нагрузок;

V – сумма сил, действующих вертикально вниз;

F – площадь подошвы;

- сумма сдвигающих сил.

Полученный по (6.4) коэффициент надежности должен быть больше нормативного значения (для третьего класса сооружений к_н = 1,2).

6.5. Основное сочетание нагрузок.

Расчетный коэффициент надежности 1,45 > 1,2.

6.6. Особое сочетание нагрузок.

Расчетный коэффициент надежности 1,64 > 1,2.

6.7. Компоновка гидроузла

Каждое сооружение должно наилучшим образом выполнять свои функции и не мешать работе других сооружений гидроузла. Необходимо, чтобы расположение сооружений обеспечивало благоприятный гидравлический режим для их работы и бесперебойного обслуживания.

При пойменной компоновке гидроузла, бетонные водосбросные сооружения, здания ГЭС, шлюзы и другие сооружения строятся на низкой и широкой пойме т. е. со стороны левого берега. Русло реки перегораживает глухая плотина, выполняемая из грунтовых материалов.

В первую очередь разрабатывается котлован под бетонные сооружения подводящего и отводящего каналов. Грунт используется для строительства перемычек, ограждающих котлованы, и береговые участков глухой плотины. Пропуск строительных расходов воды, льда, леса и судов производится по реке. Короткие участки каналов, примыкающие к реке, оставляются неразработанными.

Во вторую очередь строится глухая русловая плотина, а строительные расходы воды пропускаются через водосбросные сооружения, ГЭС, методом гребенки. Рост глухой плотины по высоте должен опережать подъем уровня ВБ при заделывании гребенки и донных отверстий в пойменных сооружениях.

Этот метод сокращает сроки строительства(по сравнению с перемычечным методом), так как строительство пойменных перемычек может производится одновременно с разработкой котлована. Тем не менее в моем случае есть необходимость возвести небольшие перемычки для строительства водосливной плотины.

В связи с тем, что рассматриваемый гидротехнический узел имеет еще и энергетическое назначение, то в него входит помимо водосливной плотины гидроэлектростанция. Определим основные габариты здания ГЭС:

Длину здания ГЭС определим как:

где n – количество агрегатов, примем равным 8;

L_бл – длина агрегатного блока:

D_рк – диаметр рабочего колеса турбины.

Примем к установке турбину ПЛ25-В-500, выбираем по H_max:

Н_max =НПУ-УНБ_max= 135 – 115,2 = 19,8 (м).

Длина агрегатного блока:

Тогда длина здания ГЭС:

Принимаем длину здания ГЭС, равную 160 м.