2.2 Проектирование поперечного профиля плотины

Заложение откосов плотины должно отвечать их статической устойчивости. Верховые откосы принимают более пологими, чем низовые, так как их грунты насыщены водой.

Верховые откосы подвержены различного рода силовым воздействиям, из которых определяющими являются волновые. Для предотвращения разрушения откосов применяют различные защитные покрытия, наибольшее распространение получили каменные, бетонные и железобетонные, реже применяют асфальтовые и биологические.

Для повышения устойчивости крепления применяют упоры, располагая их в местах перехода к неукрепленному откосу и на бермах. Упоры препятствуют сползанию откосного крепления и предохраняют нижнюю часть от подмыва. Бетонные упоры выполняют монолитными или сборными, предусматривая их армирование, необходимое по условиям монтажных работ.

Для возможности проведения надзора за состоянием плотины, покрытия и ремонта, а также для увеличения ширины плотины по основанию в целях удлинения пути фильтрации устраивают бермы. Они выполняются через 10-15 м. по высоте плотины с целью обеспечения проезда и уменьшения потока талых и ливневых вод, стекающих по откосу и разрушающих его. Для сбора стекающих по откосу вод на внутренней стороне бермы устраивают кюветы с выпуском из них воды в лотки. Берме придают уклон в сторону кювета. Ширину берм, если по ним нет проезда, назначают в переделах 1-2 м.

Рис. 2.2.1. Поперечный профиль плотины

Дренажи в земляных плотинах служат для понижения депрессионной кривой, предотвращения выхода фильтрационного пото­ка на откос и отвода профильтровавшейся через тело плотины воды в нижний бьеф.

Исходя из задач, выпол­няемых дренажем, он дол­жен иметь две основные ча­сти: приемную в виде того или иного устройства, обес­печивающего поступление фильтрационного потока из тела плотины, а также ее основания и предотвращаю­щего фильтрационные де­формации, и отводящую, ко­торая транспортирует про­фильтровавшуюся воду за пределы плотины. В некото­рых типах дренажей четкого разграничения этих двух ча­стей не наблюдается.

Депрессионная кривая должна быть заглублена от­носительно плоскости низо­вого откоса не меньше чем на глубину промерзания. При этом отводящая часть дренажа должна беспрепят­ственно удалять воду за пре­делы плотины, для чего иногда отепляют выходную его.

Практика гидротехнического строительства выработала довольно много конструкций дренажей, применение которых зависит от типа пло­тины, грунтов основания и грунтов тела плотины. Основные конструк­ции дренажей, зарекомендовавшие себя в плотиностроении, показаны на рис. 3.

В зоне подхода фильтрационного потока к дренажу градиенты напора возрастают, не исключая появле­ния фильтрационных деформаций грунта тела плотины и основания. Для предотвращения этих деформаций приемную часть дренажей на контакте с телом плотины и основанием защищают обратными фильтра­ми. Гранулометрический состав материала обратного фильтра должен быть подобран с учетом характера дренируемого грунта и имеющихся местных фильтровых материалов. Состав фильтра должен исключать:

а) отслаивание глинистого грунта на контакте с материалом фильтра для плотин из глинистого грунта или для плотин на глинистом основа­нии;

б) проникание частиц грунта в поры фильтра для зон нисходяще­го фильтрационного потока в плотинах из песчаного грунта;

в) выпор грунта в поры материала фильтра для песчаного основания в зоне восходящего фильтрационного потока;

г) размыв грунта на границе с фильтром фильтрационным потоком, направленным вдоль контакта.

Материал, применяемый для обратных фильтров дренажей, должен быть морозостойким в зонах возможного промерзания, не должен раз­мокать и растворяться под действием фильтрационного потока.

Для обратных фильтров дренажей могут быть использованы и ис­кусственные минеральные волокнистые материалы, изготовленные из стеклянного, или базальтового волокна. Эти материалы ис­пользуют и вместо фильтровой подготовки под бетонные и железобетон­ные покрытия верховых откосов. Укладывают их под всей площадью плит или в виде лент (поясов) шириной 40 см в местах стыков плит.

Размеры грунто­вых противофильтрационных устройств определяют расчетом и коррек­тируют затем по условиям производства работ при в ыполнении их меха­низированным способом.

Рис. 2.2.2. Основные типы конструкций дренажей земляных плотин

а - дренажная призма; б - комбинированный; в - плос­кий; г - сочетание дренажной призмы с плоским дрена­жем; д - наслонный; е - ленточный в сочетании с наслонным; ж -трубчатый

Верх противофильтрационных элементов (ядер, экранов) принима­ют выше ФПУ, учитывая одновременно, чтобы расстояние от их верха до гребня плотины было не менее глубины промерзания.

Противофильтрационные устройства типа замков и зубьев обычно выполняют глубиной до 6 м.

Поверх экранов и понуров для защиты их от промерзания укладыва­ют пригрузку из песчаных или песчано-гравелистых грунтов. Толщину ее назначают исходя из климатических условий и производства работ.

В нашем случае в пойменной части низового откоса предусматривается трубчатый дренаж из перфорированных труб диаметром = 200 мм.

Толщина сборных железобетонных плит крепления определяется по формуле:

δ (2.13)

где: – объемная масса бетона;

– объемная масса воды;

– высота волны 1% обеспеченности;

– коэффициент заложения верхового откоса;

– длина волны 1% обеспеченности (при НПУ);

– размер плиты в направлении падения откоса.

δ 0,036 м.

Принимаем стандартную толщину δ = 10 см.

м.