Автоматизация конструктивных расчетов при проектировании низконапорных переливных плотин

• Автор: Ямбаев, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 273 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПЛОТИН ИЗ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО
1.1 Переливные грунтовые плотины с защитой от размыва каменной наброской при сооружении низконапорного гидроузла

1.1.1 Плотины из каменных материалов без применения вяжущего.

1.1.2 Водосливные сооружения плотин различной конструкции.

1.1.3 Применение переливных грунтовых плотин с защитой от размыва каменной наброской при сооружении низконапорного гидроузла
1.2 Методы расчета каменнонабросной защиты в зависимости от внешних факторов, воздействующих на гребень и откосы плотины.

1.2.1 Защита склонов земляных плотин.

1.2.2 Возможность пропуска воды набросными плотинами

1.2.3 Пропуск паводковых расходов через недостроенные плотины с применением каменнонабросной защиты предложен Ничипоровичем
1.2.4 Требования, предъявляемые к каменнонабросной защите в случае перелива потока через гребень плотины из грунта и камня.
1.3 Методы расчета кривых свободной поверхности
1.4 Фильтрационные расчеты каменнонабросного материала.
1.5 Методы расчета кривых свободной поверхности на водосливах различного очертания.
1.6 Цели и задачи исследования переливной фунтовой плотины с защитой от размыва каменной наброской при сооружении низконапорного гидроузла
Глава 2 МЕТОД РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНОГО УКЛОНА КАМЕННОНАБРОСНОГО БЫСТРОТОКА В СЛУЧАЕ НИЗКОНАПОРНОЙ ПЕРЕЛИВНОЙ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ С ЗАЩИТОЙ ОТ РАЗМЫВА ИЗ КАМЕННОЙ НАБРОСКИ
2.1 Математическая модель каменнонабросного быстротока в случае низконапорной переливной фунтовой плотины с защитой из каменной наброски.
2.2 Определение линейного сопротивления при установившемся неравномерном резкоизменяющемся движении
2.3 Метод расчета оптимальных уклонов низового откоса переливной грунтовой плотины с защитой от размыва каменной наброской.
2.3.1 Частное численное решение для уклона быстротока
2.3.2 Частное численное решение для кривой свободной поверхности
2.3.3 Предельный и оптимальный уклоны низового откоса переливной грунтовой плотины
2.3.4 Расчет предельных уклонов размываемого откоса переливной грунтовой плотины с защитой из каменной наброски в случае низконапорного гидроузла.
Глава 3 КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ РАСЧЕТА ПЕРЕЛИВНОЙ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ С ЗАЩИТОЙ ОТ РАЗМЫВА КАМЕННОЙ НАБРОСКОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СХЕМ ПЕРЕЛИВА ВОДНОГО ПОТОКА
3.1 Математическая модель быстротока, ложе которого выполнено из каменной наброски.
3.1.1 Основное дифференциальное уравнение движения воды на быстротоке, ложе которого выполнено из каменной наброски
3.1.2 Критерии автоматизации расчета движения воды на быстротоке, ложе которого выполнено из каменной наброски.
3.2 Схемы перелива потока через переливную грунтовую плотину с защитой от размыва каменной наброской.
3.2.1 Классификация схем перелива при пропуске расчетного эксплуатационного расхода.
3.2.2 Определение местоположения нырка .
3.2.3 Классификация схем перелива в зависимости от уклона низового склона переливной плотины.
3.3 Замечания о расчетах фильтрационной устойчивости переливной грунтовой плотины с защитой от размыва каменной наброской.
Глава 4 АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ПЕРЕЛИВНОЙ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ С ЗАЩИТОЙ ОТ РАЗМЫВА КАМЕННОЙ НАБРОСКОЙ.
4.1 Алгоритм расчета предельных и оптимальных уклонов низового откоса переливной грунтовой плотины с защитой из каменной наброски.
4.2 Расчет характерных глубин потока
4.3 Система автоматизированного расчета предельных уклонов низового откоса переливной грунтовой плотины с защитой из каменной наброски i i .
Глава 5 ЛАБОРАТОРНЫЕ И НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕЛИВНОЙ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ С ЗАЩИТОЙ ОТ РАЗМЫВА КАМЕННОЙ НАБРОСКОЙ.
5.1 Лабораторные исследования переливной грунтовой плотины с защитой от размыва каменной наброской
5.1.1 Цель и задачи исследований
5.1.2 Лабораторная база и методика проведения опытов
5.1.3 Результаты исследований быстротока на размываемом основании короткий лоток
5.1.4 Результаты исследований кривых свободной поверхности на переливной плотине с защитой каменной наброской длинный лоток.
5.2 Анализ изменений, происходящих в теле плотин, выполненных из каменной наброски, под воздействием фильтрационного потока во времени
5.2.1 Характеристика сооружения и задачи исследования.
5.2.2 Хронологические изменения прочностных и фильтрационных свойств в теле плотины за годы эксплуатации
Рекомендации по проектированию переливных низконапорных грунтовых плотин с защитой от размыва каменной наброской в ситуации низконапорного гидроузла в
условиях Нижегородской области
Заключение
Литература


Время показало не только выгодность строительства плотин из каменных материалов без применения вяжущего с экономической точки зрения, но, что более важно, с точки зрения надежности. Сооружения с данной конструктивной схемой использовались в Восточной Сибири старателями на приисках при добыче драгоценных металлов. Оно представляет собой плотину с комбинированным внутренним телом из грунта и крупнообломочного материала с каменнонабросной одеждой из несортированного камня, отсыпанной без предварительной подготовки и без использования противофигьтрационных экранов. Плотина перекрывает русло р. Пьяны, пропуская по верху значительные паводковые расходы. Данное сооружение возводилось без предварительных расчетов и наблюдения специалистов, но за длительный период эксплуатации показало высокую надежность. Схема переливной грунтовой плотины с защитой от размыва каменной наброской представлена на рис. Рис. Конструкция предлагаемого сооружения довольно проста. Грунтовое тело, отсыпанное грунтом с достаточно небольшим коэффициентом фильтрации, призвано поддерживать определенный стационарный напор в верхнем бьефе, или в водохранилище, каменнонабросная защита, покрывающая сооружение, защищает фунтовое тело от размыва при переливе. В районах, небогатых камнем, эта конструкция может быть достаточно выгодной. Кроме того, данная плотина не имеет какихлибо водосливных сооружений, что обеспечивает простоту эксплуатации. Необходимо отметить, что каменнонабросную защиту можно использовать при защите существующих фунтовых плотин. Земляные плотины обычно строят небольшой высоты и значительно реже средней. В настоящее время к этому типу относят плотины, у которых объем тела на и более выполнен из мелкозернистых 1рунтов. По способу производства работ земляные плотины делят на два типа насыпные и намывные. Чаще всего земляные насыпные плотины строят однородными, но иногда встречаются и разнородные с экраном, ядром и диафрагмой . Намывные земляные плотины могут быть однородными, с ядром очень редко с экраном или шпунтовой диафрагмой. Для обеспечения местной прочности грунта на откосе устраивают крепление. На верховом откосе крепление выполняют для защиты грунта от воздействия волн и льда со стороны водохранилища на низовом для защиты его от воздействия атмосферных осадков и воды в нижнем бьефе. Конструкция гребня плотины чаще всего определяется требованиями транспорта автодорожного или железнодорожного. Для защиты откосов от волнового воздействия применяют защитные покрытия или же их уположивают. Обычно верхней границей крепления откоса является гребень, но в случае, когда превышение гребня превосходит высоту наката волны, верхней границей основного крепления является граница наката волны, при этом выше до гребня располагают облегченное крепление , . Нижняя граница основного крепления располагается на глубине Н,ф от уровня сработки водохранилища. Ниже этой границы устраивается облегченное крепление. Каменное крепление в виде наброски или мощения выполняется обязательно по слою подготовки в виде обратного фильтра. Каменное крепление обычно устраивается при высоте волны до 2,0 м, достаточной прочности а ,0 МПа и морозостойкости более циклов, удельного веса у2,4 кНм3, а также требуемой крупности камня , . Г,ЛУ,у ш3, 1. И, Л соответственно расчетные высота и длина волны ук удельный вес отдельных камней или массивов у удельный вес воды т заложение откоса. Ош 0О4ус . В наброске рекомендуется применять несортированный камень, при этом максимальный размер камня не ограничивается, но количество камней расчетного и большего размеров не должно быть менее общего количества камней. Получающаяся в результате учета волнового воздействия толщина наброски камня должна быть достаточна и для защиты от размыва фильтра и тела плотины, т. Варианты крепления верхового откоса земляной плотины представлены на рис. Рис. Варианты крепления откоса земляной плотины. Крепление откоса каменной наброской 1 обратный фильтр 2 гравий или щебень. Крепление откоса жб плитами а план крепления в обратный фильтр под швом. При каменном мощении необходимы подобранные штучные камни, крепление менее гибко, чаще разрушается и требует большой затраты ручного труда.