Курсовая работа: Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением

(25)

(26)

где и - средние значения высоты и длины волны;

и - коэффициенты, определяемые по формулам:

= 1,06 { [2-H ₁ /] H ₁ /] }^0,38 (27)

= { [2,15 - H ₁ /] H ₁ /}^0,42 (28)

2.3 Прогноз геотехнических характеристик грунтов в материалах плотины: в ядре (суглинок)

При проектировании грунтовых плотин необходимо знать физико-механические (геотехнические ) свойства грунтовых материалов, приготавливаемых из местных грунтов карьеров или полезных выемок гидросооружений (последнее обычно предпочтительнее).

В грунтовых плотинах свойства грунтов можно регулировать, изменяя их зерновой состав, влажность, метод укладки (послойная статическая или вибрационная укатка, наброска без укатки, отсыпка в воду), которые определяют плотность укладки грунтов и как следствие, их прочность, деформируемость и водопроницаемость.

В грунтовых плотинах глинистый грунт обычно используют в водоупорных элементах (ядре или экране), в нашем случае в ядре. В плотину глинистый грунт стремятся укладывать при оптимальной влажности W_{on т} , при которой при выбранном методе уплотнения (тип катка, число его проходок, толщина слоя) достигается максимальная плотность сухого грунта γ_сух ^макс . В общем случае W_{on т} грунта зависит от типа катка и числа его проходок. В нашем случае W_{on т} =10,68%. .

Оптимальную влажность глинистого грунта определим методом Проктора (стандартного), т.к у нас легкий каток.

Согласно методу Проктора (табл.6.6) грунт испытывают в лаборатории на уплотнение ударной нагрузкой. Опыты проводят в стальном цилиндре диаметром 100, 150 и 350 мм в зависимости от максимальной крупности частиц грунта (соответственно, 20, 32 и 60 мм), в который укладывают последовательно 3 или 5 слоев грунта и утрамбовывают его падающим грузом массой, соответственно, 2,5, 4,5 и 15 кг. Число ударов и высота падения груза подобраны так, чтобы интенсивность уплотнения 1 м³ грунта по стандартному Проктору была эквивалентна легким каткам, а по модифицированному Проктору - тяжелым каткам.

Допустимое значение плотности сухого глинистого грунта γ_сух при укатке можно приближенно определить по формуле (6.69 Приложения 6.12):

Определение плотности сухого грунта:

γ_сух = γ_ч γ_в (1 - V) / (γ_в + W_расч γ_ч ) = 2,7*1 (1-0,04) / (1+11,68*2,7) = 1,9 т/м³

где γ_ч - плотность частиц грунта (т/м³ ); γ_в - плотность воды; V - объем защемленного в грунте воздуха в долях 1,0 (в глине 0,03, суглинке 0,04, супеси 0,05, лёссе 0,07); W _расч - расчетная влажность грунта (в долях 1,0).

Обычно в каменно-земляных плотинах 1 и 2 классов расчетное значение плотности глинистого грунта при укатке γ_сух ^расч принимается не менее γ_сух ^макс по стандартному Проктору.

Вместо формулы (6.69) для определения γ_сух ^макс суглинистых грунтов каменно-земляных плотин можно использовать корреляционную зависимость (6.70), полученную по натурным данным в виде:

γ_сух ^макс = 1,44 + 0,88 ln [γ_ч / (1+e _Т )] = 1,44+0,88ln [2,7/ (1+0,675)] =1,86 т/м³

W _Т = W _пл. + W_p = 7+18=25%

Тогда e _Т = γ_ч W _Т = 2,7*0,25= 0,675

γ_ч / (1+e _Т ) - плотность сухого грунта при влажности W _Т.

Определение оптимальной влажности грунта

W_опт = 11,83 ln (e_опт W_Т ) + 37,07,% = 11,83 ln (0,43 *0,25 ) +37,07= 10,68%

e _опт = (2,75 - 1,86 ) / 1,86=0,45

Определение коэффициента фильтрации для плотины

По формуле Жарницким В.Я. для коэффициентов фильтрации суглинков ряда каменно-земляных плотин в следующем виде:

k _ф =0,574 [e/ (P_{<5 мм} W _Т )] ^3,22 10^-7 , см/с