Глава 1
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, г 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, н |
Коэффициент крепости, fкр |
||
|
Сцепление С, кгс/см2 |
Угол внутреннего трения, tg |
||||||
|
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, г 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, гсух (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.).