Проектирование и строительство земляных плотин. Николай Николаевич Кожевников

= k (H² – h₁²) / [2 (L – m₂h₁)] + k₂HT/βL’ (219),

      Где h₁ – высота выклинивания линии депрессии на низовом откосе по уравнению (203),

      k₂ – коэффициент фильтрации грунта основания; β – коэффициент удлинения пути фильтрации через основание:

      Выполним примерный расчет фильтрации под основание плотины (пример №2) при глубине залегания водоупора Т = 20 м и условиях принятых в примере №1.

      Отношение L’/T = 186/20 = 9.3. По интерполяции из таблицы можно принять коэффициент

      β = 1.17; При этих условиях расход фильтрации через основание плотины будет:

      q₂ = k₂HT/βL’ = 0.036 х 20 х 20/1.17 x 186 = 14.4/217.6 = 0.066 м³/час на 1 м длины плотины. Суммарная фильтрация в основании и тело плотины составит:

      Q = 0.066 +0.057 = 0.123 м³/час.

      В литературе [2] рассмотрены и другие, более сложные случаи определения фильтрации: высоты выклинивания линии депрессии на низовом откосе и расхода фильтрации для однородной дренированной плотины, экранированной плотины с дренажем, экранированной плотины с зубом и дренажем. Эти случаи рекомендуем изучать непосредственно по первоисточнику.

      Рис. 5.2.4. Дренажная призма из камня с наслонным дренажем [2].

      Из приведенного расчета фильтрации через однородную плотину на непроницаемом основании, изображенной на рис. 5.2., видно, что линия депрессии на низовом откосе выклинивается на значительной высоте h₁, что может вызвать суффозию грунта, особенно при промерзании. В целях исключения суффозии и понижения выхода выклинивания фильтрационных вод используют дренажную призму и наслонный дренаж (рис. 5.2.4.).

      В литературе [2] помещена таблица определения суффозии по коэффициенту неоднородности грунта плотины и градиентов фильтрации H/l.

      По исследованиям В. С. Истоминой, скорости и градиенты фильтрации, при которых начинается механическая суффозия, существенно зависят от неоднородности грунта, характеризуемой, как известно, коэффициентом

      На фиг. 4—12 приводится график минимальных (безопасных) градиентов направленной снизу вверх фильтрации, при которых суффозия исключается. Как видно из графика, чем больше неоднородность грунта η, тем при меньших градиентах начинается суффозия. Ввиду недостаточной еще проверки графика 4—12 на практике, рекомендуется уменьшать полученные по графику значения I в 1,5—2 раза в зависимости от класса сооружения.

      Фиг. 4—12. Минимальные (безопасные) градиенты (при которых отсутствует суффозия в несвязных грунтах) в зависимости от неоднородности грунта (по предложению В. С. Истоминой)

      6. Устойчивость откосов плотины

      Минимально возможный профиль земляной плотины представляет собою трапецию с откосами, обычно не круче 1: 1,5. Вес плотины такого профиля настолько значителен, что о сдвиге ее под действием горизонтальных сил от давления воды верхнего бьефа не может быть речи. Поэтому расчет земляной плотины на сдвиг не производят.

      Неустойчивыми могут оказаться откосы плотины как сами по себе, так и в связи с недостаточной устойчивостью основания.

      1.