Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением
Головной гидроузел с каменно-земляной плотиной и водосбросным сооружением
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
факультет: Инженерный
специальность: Гидротехническое строительство
кафедра: Гидравлики и гидротехнических сооружений
Курсовая работа
ГОЛОВНОЙ ГИДРОУЗЕЛ С КАМЕННО-ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНОЙ
И ВОДОСБРОСНЫМ СООРУЖЕНИЕМ
Студент (Ф.И. О) Косачёв И.Ю.
V курс, группа ИСМ-103
Руководитель работы: проф., д. т.
н. Ляпичев Ю.П.
Заведующий кафедрой: доц., к. т.
н. Пономарев Н.К.
Москва 2008
Содержание
Глава 1
Глава 2.
Вариант гидроузла с каменно-земляной плотиной
2.1 Паспорт
гидроузла. Определение отметки гребня грунтовой плотины
2.3 Прогноз
геотехнических характеристик грунтов в материалах плотины: в ядре (суглинок)
2.4 Расчет
устойчивости откосов
2.5 Пропуск
строительных расходов
2.6
Водосбросное сооружение
2.6.1 Выбор
водосброса
2.7
Гидравлический расчет открытого берегового водосброса-быстротока
Глава 3.
Плотина из укатанного бетона (УБ-2) (вариант Б)
3.1 Основные
характеристики "укатанный бетон" (УБ)
3.1.1
Физико-механические характеристики укатанного и обычного бетонов
3.1.2
Основные факторы, влияющие на прочность на сдвиг в швах УБ
3.1.3
Современное состояние строительства плотин из укатанного бетона в мире
3.2.
Современные тенденции в проектировании плотин из укатанного бетона
3.3
Определение отметки гребня плотины из укатанного бетона
3.4
Гидравлический расчет водосбросного сооружения
3.5 Расчеты
устойчивости и напряжений в плотине по СНиПу Расчет плотины из укатанного
бетона на прочность и устойчивость на сокращенный состав нагрузок (СНиП
2.06.06-85)
Литература
Курсовая работа охватывает
дисциплины: гидротехнические сооружения, специальные подземные сооружения,
механика грунтов, инженерная гидравлика.
Цель и задачи работы:
Тема данной работы - головной
высоконапорный гидроузел на горной реке, сооружаемый для подачи воды в
деривационную ГЭС (вопросы гидроэнергетики здесь не рассматриваются). Основными
сооружениями гидроузла являются: каменно-земляная плотина на скальном
основании, отводящий (строительный) туннель и береговой эксплуатационный
водосброс (туннельного или открытого типа). Студент должен разработать
рациональную компоновку гидроузла на основе заданных параметров водохранилища,
гидрологических и геологических данных; с учетом прогноза геотехнических характеристик
грунтовых материалов разработать рациональную конструкцию каменно-земляной
плотины, выполнить необходимые суффозионно-фильтрационные и статические расчеты
плотины, запроектировать основные элементы ее конструкции с учетом
геотехнических характеристик грунтов плотины и основания, а также разработать
схему пропуска расходов реки во время строительства и эксплуатации гидроузла,
выполнить требуемые гидравлические расчеты и запроектировать водосбросные
сооружения гидроузла.
Руководитель работы: проф., д.
т. н. Ляпичев Ю.П.
Консультанты по разделам:
Каменно-земляная плотина - проф.,
д. т. н. Ляпичев Ю.П.
Водосбросные сооружения - проф.,
д. т. н. Ляпичев Ю.П.
II. Исходные данные для проектирования (задание 11)
а) Топографические данные:
1. План места строительства
гидроузла и геологический разрез по его створу /Приложение I/.
б) Гидрологические данные:
Максимальные расчетные
расходы реки: строительный расход: Q10% = 400 м3/сек, эксплуатационный расход; Q1% = 1200 м3/сек.
2. Кривая связи расходов и
уровней воды в створе гидроузла
Расходы воды, м3/сек
|
0
|
100
|
200
|
500
|
800
|
1200
|
Уровни НБ,
м
|
87,0
|
91,0
|
91,8
|
93,0
|
93,7
|
94,0
|
3. Отметка минимального уровня
воды НБ: 91,0 м
4. Отметка максимального уровня
воды НБ: 94,0 м
5. Расчетная скорость ветра: 28,0
м/сек
6. Максимальная сейсмичность
района строительства: 8 баллов
7. Длина водохранилища по
направлению господствующих ветров: 3км
в) Задаваемые параметры
гидроузла:
1. Класс гидроузла: II
2. Состав основных сооружений:
(плотина, водосбросы)
3. Отметка нормального
подпорного уровня (НПУ): 145,5 м
4. Отметка уровня мертвого
объема: 135,0 м
5. Кривая объемов
водохранилища:
Отметки уровней воды ВБ, м
|
87,0
|
100
|
120
|
135
|
140
|
145,5
|
Объем водохранилища, 106м3
|
0
|
0,1
|
0,2
|
1,8
|
3,7
|
8,4
|
г) Геологические условия в
створе гидроузла:
1. Физические расчетные
характеристики грунтов и скальных пород основания
№
пород
|
Наименование
породы и плотность ее частиц, γ ч, т/м3
|
Степень трещиноватости,
(модуль, Мт)
|
Степень
выветрелости
(коэфф. - т, Квс)
|
Удельное водопоглощение,
q, л/мин на 1п. м.
|
Коэффициент фильтрации,
Кф, м/сут
|
1
|
известняки (2,72)
|
10
|
0,75
|
4,0
|
-
|
2
|
суглинки (2,77)
|
-
|
-
|
-
|
0,1
|
3
|
крупный песок (2,6)
|
-
|
-
|
-
|
50
|
2. Механические расчетные
характеристики пород основания
|
№
пород
|
Временное сопротивление сжатию Rс, кгс/см2
|
Прочность на сдвиг
|
Модуль деформации
Е*103, кгс/см2
|
Коэффициент
Пуассона,
ν
|
Коэффициент крепости, fкр
|
Сцепление
С, кгс/см2
|
Угол внутреннего
трения, tg j
|
1
|
200
|
1,5
|
0,8
|
50
|
0,22
|
7
|
2
|
-
|
1,2
|
0,5
|
0,25
|
0,35
|
-
|
3
|
-
|
-
|
0,62
|
0,5
|
0,3
|
-
|
д) Карьерные грунты:
Расчетные характеристики
грунтов:
а) физические характеристики:
№ грунтов
|
Плотность частиц,
γ ч, т/м3
|
Пористость, n
|
Коэфф.-т
фильтрации
Кф, см/с
|
Для связных грунтов (дополнительно)
|
Каръерная влажность,
W к,%
|
Оптимальная влажность, W опт,%
|
Максим. плотность сухого грунта, γсух (макс), т/м3
|
Число пластич-ности,
W пл,%
|
Предел раска-тыва-ния,
Wр,%
|
1
|
2,7
|
|
10-6
|
8,0
|
8,5
|
|
7,0
|
18,0
|
2
|
2,65
|
|
10-1
|
3,0
|
-
|
|
-
|
-
|
б) зерновой состав (содержание
в % различных фракций крупностью d, мм)
№ грунтов и их наименование
|
<0,005 мм
|
0,005-0,05 мм
|
0,05-0,5 мм
|
0,5-5 мм
|
5-100 мм
|
100-500 мм
|
>500 мм (Dmax,
мм)
|
1 морена
|
9
|
25
|
16
|
13
|
37
|
0
|
(200 мм)
|
2 галечник
|
-
|
-
|
5
|
10
|
45
|
30
|
10 (600)
|
3 камень
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав работы:
В составе работы студенту
необходимо:
1. Определить превышение
гребня плотины над НПУ с учетом расчетных параметров волны.
2. Разработать
противоволновое крепление верхового откоса крупным камнем
3. Выполнить прогноз
геотехнических характеристик каръерных грунтов в плотине.
4. Разработать предварительный
профиль каменно-земляной плотины с глинистым ядром с учетом природных условий
строительства и геотехнических характеристик грунтов плотины.
Выполнить
суффозионно-фильтрационные расчеты глинистого ядра плотины, запроектировать
обратные фильтры и переходные зоны плотины.
Выполнить расчеты порового
давления воды и осадок в глинистом ядре плотины к концу строительства плотины.
Выполнить на компьютере (программа
UST) расчеты статической и сейсмической устойчивости откосов
плотины во время эксплуатации.
8. На основе выполненных
расчетов уточнить профиль плотины с разбивкой его на зоны грунтов, разработать
конструкцию гребня плотины, основных элементов сопряжения глинистого ядра
плотины со скальным основанием и береговыми примыканиями.
9. Разработать рациональную
конструкцию берегового эксплуатационного водосброса (туннельного или открытого)
и отводящего (строительного) туннеля с учетом возможности их совмещения.
10. Выполнить гидравлические
расчеты эксплуатационного и строительного водосбросов, определив размеры
сечений входного, транзитного и концевого участков, режим сопряжения бьефов с
учетом устройств нижнего бьефа по гашению энергии потока;
11. Разместить водосбросы и
грунтовую плотину на генплане с учетом топографических, гидрологических и
геологических условий, добившись рациональной компоновки гидроузла.
Отчетные материалы:
1. Чертежи в ACAD
(3 листа формата А3 или А2)
Лист 1. Генплан гидроузла и
геологический разрез по створу с показом всех сооружений.
Лист 2. Грунтовая плотина. Результаты
расчетов плотины. Поперечники и детали плотины. Лист 3. Эксплуатационный и
строительный водосбросы. Продольный и поперечные разрезы.
Примечание: компоновка
чертежей, масштабы и степень детализации сооружений устанавливаются студентом
при консультации с преподавателем и утверждаются руководителем.
2. Пояснительная записка в Word
(формат А4, 25-30 стр).
Введение. Оценка природных
условий и исходных данных.
Глава I. Описание
компоновки гидроузла с учетом схемы пропуска строительных и эксплуатационных
расходов реки.
Глава 2. Каменно-земляная
плотина:
1. Расчеты параметров волны и
превышения гребня плотины над НПУ.
2. Расчет противоволнового
крепления верхового откоса крупным камнем
3. Прогноз геотехнических
характеристик грунтовых материалов в плотине.
4. Предварительный профиль
каменно-земляной плотины с глинистым ядром.
5. Расчеты фильтрации и
выходных градиентов фильтрации в глинистом ядре.
6. Расчеты (подбор) обратных
фильтров и переходных зон плотины.
7. Расчеты порового давления
воды (закрытая и открытая схемы) и осадок в глинистом ядре к концу строительства
плотины.
8. Расчеты на компьютере (программа
UST) статической и сейсмической устойчивости откосов
плотины во время эксплуатации.
Глава 3. Водосбросные
сооружения:
1. Гидравлические расчеты
отводящего туннеля.
2. Гидравлические расчеты
эксплуатационного водосброса.
3. Расчет режима сопряжения
бьефов с учетом устройств НБ по гашению потока.
Список использованной
литературы.
Примечание:
Графические материалы,
формулы и таблицы, используемые в расчетах или получаемые в результате
расчетов, проводятся в пояснительной записке со ссылкой на источники.
В начале записки прилагается
задание (план местности, геологический разрез и др.).
Отметку гребня плотины
следует назначать на основе расчета возвышения гребня (hs) над
расчетным уровнем воды.
Отметку гребня плотины (Гр) следует определять для двух
случаев стояния уровня воды в верхнем бьефе (ВБ):
при нормальном подпорном
уровне (НПУ), соответствующем пропуску максимального паводка, входящего в основное
сочетание нагрузок и воздействий:
Гр
= НПУ + hs =145.5+3,74=149,24
(1)
Из двух полученных
результатов расчета выбирают более высокую отметку гребня плотины.
Возвышение гребня плотины hs, в обоих
случаях (Рис.1) определяется по формуле:
hs = D hset + hrun 1% + a =0,0011+2.93+0,8=3,74 (2)
где D hset - ветровой
нагон воды в ВБ;
hrun 1% - высота
наката ветровых волн обеспеченностью 1%;
а - запас возвышения гребня плотины.
Рис. 1. Схема определения
отметки гребня грунтовой плотины: а) без парапета; б) с парапетом;
1 - расчетный уровень при НПУ и ФПУ; 2 - парапет: 3 - объем экономии
грунта.
При определении первых двух
слагаемых формулы (2) следует принимать обеспеченности скорости ветра для
расчета элементов волн, наката и нагона при основном сочетании нагрузок и
воздействий (при НПУ) по СНиП 2.06.04-82*: для плотин I, II
класса - 2% и III, IV класса - 4%. При особом сочетании нагрузок и
воздействий (при ФПУ) эти обеспеченности следует принимать для сооружений I - II
классов 20%, для III класса - 30%, для IV класса - 50%.
Запас а для всех
классов плотин принимают не менее 0,5 м.
При определении высоты наката
волн на гидросооружения обеспеченность волн в этой системе принимают равной 1%.
Отметку гребня плотины
принимают с учетом строительного подъема, назначаемого сверх определенного по
формуле (3-3) возвышения hs. Величину
строительного подъема определяют по расчетной строительной осадке гребня.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|