Земляная плотина

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН зов Е АНИЕ ИЗОБРЕТ переменного щаяся тем, сти плотины работ, по- откоса на ей границан выполнен кривой, опгде пт - заверх кривХ,У - коор причем ось х р отметке пересе мывающего д ложена на от границей-разм участковостроении ложение отдельныхового откоса приой;динаты кривой;асположена горизочения с нижней граействия волн, а осметке пересеченияывающего действия тально н ницей раз у распо с верхне волн. 4,Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСКОМЪСВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательскийинститут гидротехники и мелиорацииим. А. Н, Костякова(54) (57) ЗЕМЛЯНАЯ ПЛОТИНА, верховой откос которой в зоне действия волн вы,801126 полнен с поперечным профилемзаложения по высоте, отличаючто, с целью повышения надежнои сокращения объема земляныхперечный профиль верховогоучастке между верхней и нижнми размывающего действия волкриволинейным с координатамиределяемыми уравнениемй= --Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к землянымглухим плотинам, дамбам, преимущественно намывным и т п., предназначенным длясоздания ирригационных водохранилищ сзначительной сработкой уровня воды.Известны конструкции земляной плотинывключающие волноустойчивый пологий верховой откос 1,Недостатками этих конструкций являются значительный объем тела плотины, экономическая нецелесообразность их при высоте более 20 - 25 м и необходимость отвода больших площадей земель под плотину,Кроме того, указанные конструкции не 15обладают оптимальным поперечным волноустойчивым профилем, так как пологийверховой откос, определяемый элементамиволн (длина Лвысотайв, ), для нормально подпертого уровня принимается постоян.ным йо высоте в зоне действия вол.Наиболее близкой к предлагаемой является земляная плотина, верховой откоскоторой в зоне действия волн выполнен с.поперечным профилем переменного зало.жения по высоте 2. 25Однако эта конструкция характеризуетсязначительным объемом тела плотины, чтоприводит к значительным объемам земляных работ и необходимости отвода больших площадей земель под плотину. Крометого, указанная конструкция не обладает З 0оптимальным волноустойчивым поперечнымпрофилем, так как участки верхового откоса в, зоне действия волн в предела значительной высоты плотины имеют постоянный коэффициент заложения и определяютсяразличием в способах производства работ.35 Цель изобретения - повышение надежности плотины и сокращение объема земляных работ.Поставленная цель достигается тем, что 40 в земляной плотине поперечный профиль верхового откоса на участке между верхней и нижней границами размывающего действия волн выполнен криволинейным с координатами кривой, определяемыми урав нен немх = ту (1)где щ - заложение отдельных участковверхового откоса при построениикривой; 50х,у - координаты кривой,причем ось х расположена горизонтальнона отметке пересечения с нижней границейразмывающего действия волн, а ось у расположена на отметке пересеченйя с верхнейграницей размывающего действия волн,На фиг. 1 изображена схема землянойплотины и водохранилища; на фиг, 2сечение А - А на фиг. 1,Земляная плотина включает гребень 1, верховой пологий откос, который в зоне действия волн на длине ВЕ выполнен в виде кривой волноустойчивым и содевжит верхний участок, укрепленный грави,";ным плащом 2, нижний участок 3 из однородного грунтового материала, а в зоне мертвого объема от нижнего предела размывающего действия волн до основания 4 имеет статически устойчивый участок 5, верховой клин 6, качественную часть 7 и низовой обжатый откос 8. Плотина расположена на основании 4 и образует зеркало 9 водохранилища.Для каждого уровня воды УВ, и очертания зеркала 9 водохранилища наблю- дается соответствующая длина разгона Д; волн, которая наряду со скоростью ветра, его направлением, и характеристикой водоема определяет элементы волн: длину Д 1, и высоту Ив 1, По элементам волн и характеристикам материала верхового откоса расчетом может быть установлено соответствующее заложение 1:гп 1 верхового откоса в зоне действия волн ВЕ.При заполнении водой водохранилища происходит увеличение плошади зеркала 9, возрастание длины разгона Д 1 волн, из высоты Ьв и длины 3,. В связи с чем воздействие волн на откос увеличивается, а для обеспечения волноустойчивости откоса, сложенного из однородного материала, он должен быть выполнен более пологим.Так для уровня воды в водохранилище УВ, расположенного на высоте от уровня мертвого объема на расстоянии ЬУ, длина разгона волн составляет Д, при которой элементы волн равны: длина Яв, высота 1 в Этим элементам волн и грунтовому материалу нижнего участка 3 соответствует волноустойчивый откос с заложением 1:гл Для уровня воды в водохранилище (уровень мертвого объема) длина разгона волн и их элементы составляют соответственно Д,3., Ьв, причемД,Д. Тогда при одинаковых условиях, определяющих волновое воздействие, скорость ветра, его направление, характеристика водоема, элементы волн Лз и Ьв больше, чем для уровня УМО и для получения волноустойчивого откоса необходимо заложение 1:щкоторое при однородном материале откоса меньше, чем заложение 1:щ, т, е. по высоте к гребню 1 плотины нижний участок 3 (ДЕ) верхового волноустойчивого откоса, выполненного из однородного грунтового материала, уполаживается.Для нормального подпертого уровня воды в водохранилище длина разгона волн составляет Д и соответственно элементы волн равны: длина Я высота Ьв . Этим элементам волн и гравийному материалу 2 соответствует волноустойчивый откос с заложением 1:гп,. Для уровня воды в водо1126651 Х ВНИИПИ Заказ 8650/22 Тираж 643 ПодписиоФилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хранилище УВ, расположенного на высоте нормального подпертого уровня на расстоянии ьУ 1, длина разгона волн и их элементы соответственно равны ДЛИе, при этом ДДл, Тогда при указанных выше одинаковых условиях элементы волн Я и 11 и, больше, чем для уровня УВа и для получения волноустойчивого откоса необходимо заложение 1:в которое при однородном материале гравийного плаща меньше, чем заложение 1:й 1 т, е. по высоте к гребню 1 плотины верхний участок ВС верхового волноустойчивого откоса также уполажи вается.В пределе при бесконечно малой разности между уровнями воды в водохранилище, т, е, при условии д"=сну, поперечный профиль волноустойчйвого откоса оптимальный и имеет форму кривой, координаты которой можно устанавливать по уровню (1),При этом ось х направлена в сторону водохранилища и проходит через точку Е, расположенную на верховом откосе на глубине, равной нижнему пределу размывающего действия волн, элементы которых определены дляуровня мертвого объема, ось. у направлена вертикально и проходит че рез точку В, расположенную на верховом откосе выше НПУ на расстоянии, равном верхнему пределу размывающего действия волн, складывающимся из высоты наката волны на откос и высоты ветрового нагона.Для земляной плотины, показанной на 30 фиг, 2, т. е. которая в зоне сработки уровней воды в водохранилище имеет верховой откос, слагаемый однородными грунтами и гравийным плащом, уравнение (1) справедливо для участков ВС и ДЕ. Сопряжение верхнего участка, укрепленного гравийным З 5 плащом 2, и нижнего участка 3 (ДЕ) из однородного грунтового материала осуществляют кривой СД с кривизной меньшей, чем в точке С.В случае если верховой откос сложен изоднородного материала уравнение (1) справедливо на участке от уровня, расположенного от нормального подпертого уровня нарасстоянии, равном верхнему пределу размывающего действия волн, до уровня, расположенного на глубине от УМО, равнойнижнему пределу размывающего действияволн, элементы которыхопределяютсядля УМО,Оптимальный поперечный профиль в отношении волновой устойчивости может бытьустановлен также графоаналитическим методом. Выполняя расчеты по уравнению (1),определяют--- , для соответствующихсЬ 1уровней воды в водохранилище, вычерчивают ломаную линию, отрезки которой имеютсоответствующий коэффициент заложенияд. При этом пересечение соседних отрезковрекомендуется располагать на серединеинтервала д у, Далее в ломаную линию впи-,сывают кривую таким образом, чтобы отрезки этой линии были касательными ккривой в точках пересечения с соответствующим уровнем (на фиг. 2 точки а, в, 1 и д).Полученный поперечный профиль долженбыть проверен на статическую устойчивость. Применение земляной плотины с оптимальным волноустойчивым поперечным профилем в зоне действия волн на строительстве Копетдагского, Малауского и Зеидского водохранилищ ка Каракумском канале уменьшает объем земляных работ на 20 - 30%, сокращает стоимость, сроки строительства и площади земель, занятых под плотину,