Методика расчета устойчивости креплений откосов земляных плотин в условиях волнового воздействия

Abstract

Для обеспечения устойчивости откосов земляных плотин при воздействии волн применяют различные типы креплений, среди которых чаще всего используют каменную наброску и сборные или монолитные железобетонные плиты. Долговечность и надежность креплений во многом зависят от того, насколько правильно рассчитаны и соответственно выполнены параметры креплений: диаметр материала каменной наброски и толщина железобетонных плит. Значения параметров креплений, рассчитанные по существующим формулам, значительно различаются. Некоторые из этих формул не пригодны для малых водохранилищ Беларуси и дают реальные результаты только для крупных водохранилищ, где высота волн достигает 2 м и более. С целью определения диаметра камня наброски и толщины плит для крепления откосов плотин в зоне активного волнового воздействия предложена новая методика расчета, пригодная для водохранилищ различных размеров, в том числе и малых водохранилищ Беларуси. Методика разработана на основе теории предельного равновесия сдвигающих и удерживающих сил на откосе. При расчете диаметра материала каменной наброски учтены сдвигающие силы: взвешивающее волновое давление, зависящее от высоты волны; влекущая сила потока, образующегося на откосе при откате волны; сдвигающий компонент силы тяжести материала крепления, зависящий от заданного коэффициента заложения откоса. Удерживающие силы определены с учетом основных физико-механических свойств материала наброски: плотности частиц во взвешенном водой состоянии, пористости, внутреннего трения и удерживающего компонента силы тяжести материала крепления. При разработке методики расчета толщины железобетонных плит влекущая сила потока не учитывалась, так как формируемый на поверхности плит поток практически не оказывает влияния на их устойчивость. В нижней зоне откоса, где гидродинамическое давление создается придонной скоростью, устраивают облегченное крепление, обычно в виде наброски из щебня, гравия или мелкого камня. В результате преобразования критерия устойчивости откоса в этой зоне получены зависимости для определения крупности материала наброски. Предложенные формулы для расчета параметров креплений откосов земляных плотин могут быть рекомендованы к применению в проектных организациях.