Calculul coeficientului de stabilitate al taluzului aval

Calculul coeficientului de stabilitate al taluzului aval

Conditia clasica de stabilitate la alunecare sub efectul fortelor orizontale nu mai reprezinta a conditie de dimensionare a barajelor de pamant, aceasta conditie fiind intotdeauna indeplinita datorita greutatii mari a unui asemenea baraj. Ceea ce determina stabilitatea barajului este conditia de stabilitate la alunecarea taluzurilor. Pentru ca un taluz sa fie stabil, trebuie ca fortele care tind sa produca alunecarea sa fie preluate de rezistenta la taiere a materialului pe suprafata de alunecare considerata.

Suprafata de alunecare se considera de obicei de forma cilindrica circulara, spirala logaritmica, poligonala, etc.

Pentru barajele din pamant, stabilitatea la alunecare a taluzurilor se verifica dupa suprafete cilindrice circulare, procedeul fiind cunoscut sub denumirea de metoda suedeza.

Coeficientul de stabilitate la alunecare reprezinta raportul intre momentul fortelor care dau stabilitate si cel al fortelor de alunecare:

Pentru determinarea coeficientului de stabilitate minim se considera mai multe centre pentru fiecare determinandu-se coeficientul de stabilitate. Minimul dintre acestea se considera a fi k_s minim.

Pentru calculul stabilitatii taluzului aval vom folosi urmatoarele caracteristici ale materialului:

c = 0 -(material necoeziv)

e = 0,45 - indicele de porozitate

φ = 40° - unghiul de frecare interioara

Fie tf/m³. Se alege tf/m³

Calculam greutatile specifice:

- in stare uscata

- in stare umeda

- in stare imersata

In planurile 10.1-10.7 sunt reprezentate suprafetele de alunecare si marimile folosite la calculul coeficientului de stabilitate, iar in tabele 10.1-10.8 sunt prezentate calculele coeficientilor de stabilitate pentru fiecare caz in parte.

Tabelul 10.1. Calculul coeficientului de stabilitate k_s1

Tabelul 10.2. Calculul coeficientului de stabilitate k_s2

Tabelul 10.3. Calculul coeficientului de stabilitate k_s3

Tabelul 10.4. Calculul coeficientului de stabilitate k_s4

Tabelul 10.5. Calculul coeficientului de stabilitate k_s5

Tabelul 10.6. Calculul coeficientului de stabilitate k_s6

Tabelul 10.7. Calculul coeficientului de stabilitate k_s7

Tabelul 10.8. Valorile coeficientilor de stabilitate

In figura 10.1 sunt reprezentate valorile k_s de unde rezulta k_smin.

Figura 10.1. Determinarea grafica k_smin

11. Alegerea deversorului pentru barajul de pamant

Deversoarele cu canal lateral sunt deversoare izolate de baraj, la care creasta deversorului este paralela cu axa canalului sau galeriei de evacuare.

Astfel de evacuatori se folosesc in cazul barajelor din materiale locale atunci cand configuratia terenului nu permite realizarea unui deversor frontal canal. Acest lucru se intampla in general daca barajele respective sunt situate in vai cu versanti abrupti mult peste cota coronamentului. La un deversor cu canal lateral se disting trei principale elemente componente: pragul deversor, canalul colector si canalul sau galeria de evacuare.

Pragul deversant este un prag din beton masiv, fundat foarte atent pe roca sanatoasa, care are forma unui deversor cu profil practic si este asezat paralel cu curbele de nivel. Frontul de deversare se dispune la racordul barajului cu versantul, spre amonte pe o lungime corespunzatoare debitelor evacuate. La lungimi mari, frontul poate fi fragmentat prin pile intermediare. Cand este cazul poate fi echipat cu stavile, ceea ce permite evacuarea debitelor maxime fara suprainaltari importante ale nivelului apei in lac.

Canalul colector are o sectiune trapezoidala, este asezat paralel cu creasta deversorului si are debit variabil. In general latimea la fund este constanta si are o panta pozitiva spre aval, existand insa solutii in care latimea este variabila. Deoarece dupa deversare peste prag, in canalul colector apa isi schimba directia de curgere, este necesar ca sa se asigure accelerarea apei, pentru a nu se ajunge la inecarea deversorului. Se adopta unele solutii in care canalul colector are, in acest scop, o panta mare care depaseste panta critica, regimul de curgere este foarte mare, diferenta de nivel intre apa din lac si cea din colector produce de asemenea viteze mari ale lamei deversante, iar amestecul celor doi curenti se face turbulent, cu vartejuri, valuri si vibratii, ceea ce micsoreaza capacitatea canalului colector. Din aceasta cauza se prefera mentinerea unui regim lent de curgere in colector. Acest lucru se poate realiza fie printr-un prag in sectiunea aval fie printr-o ingustare in aceeasi sectiune. Aceasta sectiune, de legatura cu canalul de evacuare, in care se realizeaza inaltimea critica de curgere, este folosita ca o sectiune de control. Cota fundului canalului colector se determina din conditia ca la debitul maxim deversorul sa ramana neinecat.

Canalul sau galeria de evacuare are rolul de a conduce apa din canalul colector in bieful aval. Canalul de evacuare este un canal cu panta mai mare decat cea critica, in care curgerea se face in regim rapid, cu viteze foarte mari. Sectiunea transversala este dreptunghiulara. Racordul cu albia se face fie cu un disipator de energie clasic (cu salt hidraulic), fie cu o trambulina aruncatoare. In general, in zona de iesire in albia aval, canalul se evazeaza in plan, cu scopul de a micsora debitul specific. Se recomanda ca atat trambulina, cat si pragul disipatorului sa fie prevazute cu deflectori, care imprastie lama de apa descarcata. Ca si la deversorul frontal canal, canalul de evacuare cu panta mare trebuie foarte ingrijit executat, pentru ca orice macrorugozitate ar produce desprinderi, vartejuri, cavitatie si deci erodarea captuselii canalului.

Alegerea solutiei cu galerie de evacuare este indicata cand inscrierea in plan a canalului nu este economica (volume mari de excavatii si beton) si cand se poate utiliza partial fosta galerie de deviere a apelor. Dupa terminarea executiei barajului zona amonte a galeriei de deviere se betoneaza, iar zona de debusare se amenajeaza corespunzator noii utilizari. Scurgerea in galerie se poate face cu nivel liber (avand si avantajul evacuarii fara dificultati a plutitorilor) sau sub presiune.

In planul 11.1 si este prezentat planul de situatie al barajului de pamant, in planul 11.3 si 11.4 sunt prezentate detaliile coronamentului si bermei barajului.