Тогда eТ = γчWТ = 2,7*0,25= 0,675

γч/ (1+eТ) - плотность сухого грунта при влажности WТ.

Определение оптимальной влажности грунта

Wопт = 11,83 ln (eопт WТ) + 37,07,% = 11,83 ln (0,43*0,25) +37,07= 10,68%

eопт = (2,75 - 1,86) / 1,86 =0,45

Определение коэффициента фильтрации для плотины

По формуле Жарницким В.Я. для коэффициентов фильтрации суглинков ряда каменно-земляных плотин в следующем виде:

kф =0,574 [e/ (P<5 мм WТ)] 3,22 10-7, см/с

kф =0,574 [0,42/ (0,63* 0,25)] 3,22 10-7 = 1,35* 10-6 см/с

Определение расчетных параметров.

На основе этих исследований был обоснован безразмерный эквивалент физических параметров - обобщенный коэффициент физических характеристик обломочно-пылевато-глинистого грунта Мτ в качестве меры связей физических характеристик с механическими. Безразмерный эквивалент грунта Мτ определяется как:

Мτ = p1 [IP (1+IL)] / p2

где р1 - процентное содержание заполнителя (частицы <2 мм) в грунте; р2 - то же, обломков (частицы ≥2 мм); IP - число пластичности заполнителя; IL - показатель текучести заполнителя.

Мτ = p1 [IP (1+IL)] / p2 =0,63 [0,07 (1+0,25)] /0,37=0,15

Нормативные значения углов внутреннего трения крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистых грунтов с крупными включениями при консолидированном срезе φп (град) определяют по степенной зависимости:

φп = k1 kφ 46,0 (0,3) Mτ

где k1 - коэффициент окатанности обломков для угла φп грунтов с окатанными обломками k1; для грунтов с острыми обломками k1 =1; kφ - коэффициент, учитывающий прочность обломков; Мτ - физический эквивалент грунта.

k1=0,88

φп = k1 kφ 46,0 (0,3) Mτ =0,88*1*46* (0,3) 0,15 =33,79

Нормативные значения сцепления крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистых грунтов с обломками для схемы консолидированного среза Сn (кПа) определяют по формуле:

Сn = k2 kγ 79,0 Мτ0,32/ (1 + IL) 3,62

где k2 - коэффициент окатанности обломков для сцепления: для грунтов с окатанными обломками, k2=0,9.

Сn = k2 kγ 79,0 Мτ0,32/ (1 + IL) 3,62=0,9*1,1*79*0,150,32/ (1+0,25) 3,62=18,64КПа≈1,9т/м2

Нормативные значения модулей деформации Е, МПа, крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистых грунтов с обломками определяют по формуле:

E = kE kL kp (E) / (0,07 Мτ + 0,017)

где Мτ - физический эквивалент грунта; kE - коэффициент, учитывающий прочность крупных обломков; kL - коэффициент, зависящий от процентного содержания обломков Р2 и показателя текучести пылеватого или глинистого заполнителя IL; kp (E) - коэффициент, учитывающий плотность грунта, принимается в зависимости от соответствия фактической плотности грунта γф, т/м3, ее нормированным значениям γn.

γn = ks γn1=2,16

E = kE kL kp (E) / (0,07 Мτ + 0,017) =1*0,75*1,05/ (0,07*0,15+0,017) =29,78

в боковых призмах (галечник)

Определение минимальной плотности сухого грунта

γсухмин = А γч /2,65 [∆Р (K1/2)] 0,05

=

γсухмакс = 1,794 +0,125 ln [1 - n) k γч], т/м3

По Жарницкому В. определение пористость горной массы, n

n = 0,45- 0,1 lg (d60/d10) = 0,45- 0,1 lg (3/0,007) =0,186

определение коэффициент неравномерности раскладки частиц грунта в слое, k

k=1+ 0,05 (d60/d10) = 1+ 0,05 (3/0,007) =22,42

определение максимальной плотности сухой горной массы

γсухмакс = 1,794 +0,125 ln [1 - n) k γч] = 1,794 +0,125 ln [1 - 0,186) 22,42*2,65] =2,2 т/м3

emax=γч-γсухмин/ γсухмин =0,65

emin= γч- γсухмакс/ γсухмакс=0,2

e= emax- ID (emax-emin) =0,65-0,87 (0,65-0,2) =0,26

где Id - коэффициент плотности уплотнения

γсухмин = А γч /2,65 [∆Р (K1/2)] 0,05=1,6

Определение расчетных параметров

ψ0 = θ + α IkD =40 º +8 º.0,870,9 = 47,06

tgφрасч = tgφнорм/1,15= tg47/1,15= 0,93

φ=43º

Заложение откосов плотины определяется расчетами устойчивости и зависит от конструкции плотины, расчетных характеристик прочности грунтов тела плотины, условий эксплуатации, геологического строения основания и т.п. На предварительных стадиях проектирования заложения откосов назначается на основе опыта проектирования и эксплуатации существующих плотин. Предварительно назначаем угол заложения откосов m1 и m2: m2 - Низовой откос сtg αн =1,3/tgφрасч = 1,4, m1-Верховой откос сtg αв= сtg αн+0,2=1,6

2.4 Расчет устойчивости откосов

Расчет был произведен с помощью программа UST.

1. Основные характеристики программы UST

Программа UST предназначена для нахождения коэффициента запаса откосов по КЦПС. Большим преимуществом UST по сравнению с другими подобными программами является то, что она требует малого времени машинного счета, что обеспечивает возможность эффективно увеличить количество граничных линий для различных грунтов и вариантов кругов скольжения. Эта программа, в частности, полезна для тех, кто имеет небольшой опыт в расчетах устойчивости. С ее помощью может быть исследована большая зона и получен минимальный коэффициент запаса. Основные особенности этой программы формулируются следующим образом:

1. Могут рассматриваться откосы любой конфигурации при наличии большого числа различных слоев грунта (до 25).

2. Фильтрация может быть учтена как введением пьезометрической поверхности, так и коэффициентом порового давления. Можно одновременно рассматривать несколько различных случаев фильтрации.

3. Могут быть вычислены коэффициенты запаса как статической, так и сейсмической устойчивости откосов.

4. Число точек описывающих геометрию области - до 125.

5. Число отсеков обрушения шириной "b" - до 200.

6. Максимальное число центров вращения - до 400.

7. Допускается большая гибкость при назначении радиусов. Для проверяемых зон можно устанавливать один или большее число радиусов и указывать количество кругов для каждой зоны.

8. Могут быть вычислены коэффициенты запаса для ряда отдельных центров или их групп, которые образуют сетку. Путем выбора одного или большего числа вероятных центров может быть задействована процедура поиска для локализации минимального коэффициента запаса.

Расчет по методу Терцаги-ВНИИГ в программе UST

Этот метод применяется для расчета статической и сейсмической устойчивости откосов всех грунтовых сооружений и плотин. При этом расчетная область делится на элементарные отсеки шириной "b" (рис.5.49).