ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное образовательное учреждение
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Государственный университет морского и речного флота
имени адмирала С.О. Макарова»
Ушакевич А. Н.
Гидравлика гидротехнических сооружений.
Фильтрационный расчёт грунтовой плотины с ядром на водонепроницаемом основании
Санкт-Петербург
УДК 532
ББК
Рецензент:
Заведующий кафедрой портов, строительного производства, оснований и фундаментов Государственного университета морского и речного флота
им. адмирала С.О.Макарова
кандидат технических наук доцент Смирнов В.Н.
Ушакевич А. Н. Гидравлика гидротехнических сооружений. Фильтрационный расчёт грунтовой плотины с ядром на водонепроницаемом основании: методические указания к выполнению расчётно-графической работы. – СПб.: ГУМРФ, 2013. – 25 с.
Расчётно-графическая работа «Фильтрационный расчёт грунтовой плотины с ядром на водонепроницаемом основании» предназначена для выработки у учащихся навыков выполнения гидравлических расчётов фильтрационных потоков в теле грунтовых плотин.
Для студентов и бакалавров очной и заочной формы обучения по направлениям 270800.62 «Строительство», 280100.62 «Природообустройство и водопользование».
УДК 532
ББК
© Государственный университет морского
И речного флота имени адмирала
С.О.Макарова, 2013
© А. Н. Ушакевич, 2013
В В Е Д Е Н И Е
Расчётно-графическая работа «Фильтрационный расчёт грунтовой плотины с ядром на водонепроницаемом основании» предназначена для выработки у обучающихся навыков выполнения гидравлических расчётов фильтрационных потоков в теле грунтовых плотин. Выполнение таких расчётов производится на этапах проектирования большинства гидротехнических сооружений, поэтому методические указания могут быть использованы студентами, специальность которых связана с проектированием гидротехнических сооружений, при изучении соответствующих дисциплин, а также в ходе дипломного проектирования.
Оформление расчётно-графической работы должно производиться в соответствии с требованиями преподавателя. Пояснительная записка и чертежи должны содержать необходимые расчёты, графики и чертежи.
Основные понятия и определения.
Удельным фильтрационным расходом 
называется расход фильтрационного потока, приходящийся на единицу ширины 
рассматриваемого фильтрационного потока:
,
где 
– величина фильтрационного расхода рассматриваемого потока, 
.
Кривая депрессии – кривая линия, являющаяся фронтальной проекцией свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности).
Промежуток высачивания – расстояние, отсчитываемое по вертикали от уровня воды в нижнем бьефе до точки выхода депрессионной кривой на поверхность низового откоса. Промежуток высачивания образуется вследствие возникновения области с резко изменяющимся характером движения грунтовых вод в области выхода фильтрационного потока в нижний бьеф.
Коэффициент фильтрации – величина, характеризующая род грунта, в котором происходит движение грунтовых вод. Коэффициент фильтрации численно равен величине скорости фильтрации при величине пьезометрического уклона, равной единице, и имеет размерность скорости.
Уравнение Дюпюи – уравнение, которое описывает движение плавно изменяющегося фильтрационного потока на горизонтальном водоупоре, и наиболее часто используемое в практике выполнения фильтрационных расчётов. Уравнение Дюпюи, записанное для двух рассматриваемых плоских вертикальных сечений фильтрационного потока, имеет следующий вид:
,
где – величина удельного фильтрационного расхода рассматриваемого потока, 
;
– коэффициент фильтрации;
– глубина потока в первом рассматриваемом сечении по направлению движения фильтрационного потока, м;
– глубина потока во втором рассматриваемом сечении по направлению движения фильтрационного потока, м;
– расстояние между рассматриваемыми плоскими вертикальными сечениями потока, м.
1. Цель работы
Выполнить фильтрационный расчёт грунтовой плотины по способу Шаффернака:
· определить величину удельного фильтрационного расхода и промежутка высачивания;
· выполнить построение кривой депрессии;
· определить величину фильтрационного расхода и объем воды профильтровавшейся через плотину за сутки.
Исходные данные
1. Глубина воды в верхнем бьефе – 
,м.
2. Глубина воды в нижнем бьефе – 
, м.
3. Превышение гребня – 
, м.
4. Ширина плотины по гребню – 
, м.
5. Ширина ядра по верху – 
, м.
6. Ширина продольного профиля плотины – 
, м.
7. Заложение верхового откоса – 
.
8. Заложение низового откоса – 
.
9. Коэффициент фильтрации грунта тела плотины – 
, 
.
10. Коэффициент фильтрации материала грунта – 
, .
Рис. 1. Схема плотины с ядром
Порядок выполнения работы
Довольно часто в конструкциях грунтовых плотин для уменьшения величины фильтрационного расхода устраивают ядро из грунта с малым коэффициентом фильтрации. Для выполнения фильтрационного расчёта таких плотин можно поступить следующим образом: ядро из грунта с малым коэффициентом фильтрации мысленно заменяется виртуальным массивом грунта, состоящим из грунта тела плотины. При такой замене в качестве характерного размера принимается средняя ширина ядра. Результатом выполнения фильтрационного расчёта является определение величины удельного фильтрационного расхода, величины промежутка высачивания и построение кривой депрессии для рассматриваемого поперечного сечения тела плотины.
В выбранном масштабе в соответствии с исходными данными вычерчивается поперечный разрез плотины с указанием основных размеров. Впоследствии, по мере выполнения расчёта на этот чертёж наносятся соответствующие дополнения.
Назначается отметка поверхности ядра – на 0,5 м выше уровня воды в верхнем бьефе, и определяется высота плотины:
.