Расчет земляной плотины

Для отсыпки земляной плотины необходимо знать ее размеры, т.е. высоту, ширину гребня, подошвы(основания) и в конечном итоге объем земляных ра­бот по её возведению. Определение этих величин входит в расчет плотины.

3.1. Высота плотины определяется по следующей формуле;

Н_пл = Н_вод + Н_волн + Н_зап, (2).

где Н_вод =▼НПУ -▼MinУВ уже определена и составляет 4 м;

Н_волн=0,0208 × С_мах^5/4 × L_волн^1/3, м, (3).

где С_мах– максимальная скорость ветра, м/с;(из задания С_мах=20 м/с;)

L_волны– максимальная длина нагона волны на плотину измеряется по плану в км; L_волны = 1,05 км;

Н_зап –высота на запас, для небольших плотин принимается от 0,3 до 0,5 м.

Пример расчёта:

Н_волн=0,0208 × 20^5/4 × 1,05^1/3 = 0,885 м ≈ 0,89 м;

Н_пл = 4 + 0,89 + 0,41 = 5,3 м.

 

3.2 Высоту волны можно определить по приближённой формуле Соколова (для Н_воды 4…5 м.);

Н_волны = 0,073 × С_мах, м; (4).

Чтобы определить длину плотины, необходимо найти отметку гребня пло­тины, а затем продлить ее в обе стороны до пересечения с поверхностью земли (рис. 1).

▼Гр.п =▼MinУВ + Н_пл; или ▼НПУ+ Н_волны + Н_зап.

▼Гр.п =119 + 5,3 м = 124,3 м

Рис. 1. Продольный разрез плотины

Продлив на плане по направлению створа гребень плотины до отметки 124,3 в ту и другую сторону, получим длину плотины L_пл. В нашем примере она составляет L_пл=850 м.

• Ширина гребня плотины В_гр, т.е. проезжей части, принимается в пределах 5-10 м(для небольших земляных плотин).

• Ширина подошвы или основания плотины В_осн. рассчитывается исходя из заложения мокрого и сухого откосов (рис. 2) по формуле:

В_под = В_гр + 5Н_пл, м.

Рис. 2. Разрез земляной плотины

Минимальное заложение откосов земляных плотин рекомендуется: для мокрого 1:3-5, сухого 1:2. Приняв ширину гребня В_гр=5 м, получим:

В_под = 5 + (5 × 5,3) = 5 + 26,5 = 31,5 м.

Зная размеры всех составляющих плотины, определяют объем земляной пло­тины по приближенной формуле

V_пл = 0,25 × Н_пл × L_пл × (В_гр + В_под), м³, (5).

V_пл = 0,25 × 5,3 × 850 × (5 + 31,5) = 38780 м³.

Оптимальное отношение объема плотины к объему водохранилища считается 1к15…20. В нашем примере это отношение 17,4.(недостаточно)

Более точно объем плотины можно рассчитать согласно плану по сечениям.Расчет сводится в табл. 2.

 

 

Номер сечения	Высота плотины Н, м	Ширина гребня, Вгр, м	Ширина подошвы Впод, м	Площадь сечения, Sсеч, м2 (Вгр + Впод)	Средняя площадь между се­чениями Sср, м2	Расстоя­ние между сечениями L, м	Объем ме­жду сече­ниями, V, м3, гр.бхгр.7

Таблица 2. - Объем плотины по сечениям

 

Высота плотины в каждом сечении по горизонталям определяется как

Н_пл.=▼гр.п. –▼пз., где ▼пз.– отметка поверхности земли в любой точке по створу плотины, определяется по плану (прил. 1)

Площадь сечения S_сеч определяется как площадь трапеции (рис. 2), т.е. как полусумма оснований, умноженная на высоту:

S_сеч. = × Н, м² (6).

Расстояние между соседними сечениями определяется по плану с учетом масштаба.