4 Материалы для земляных плотин

4.1 Общие требования к материалам для земляных плотин

Основными качествами, которыми должен обладать грунт для тела одно­родной земляной плотины, являются водонепроницаемость, прочность, харак­теризуемая в основном внутренним трением и сцеплением, и водоустойчи­вость.

В плотине, выполняемой из нескольких грунтов, каждая часть ее требует грунта, обладающего специфическими для этой именно части качествами. Так, защитный слой должен обладать только прочностью и водоустойчивостью, для ядра и понура особенно важна водонепроницаемость, для экранов - пластич­ность, водонепроницаемость и прочность. Грунты, укладываемые у верхового (напорного) откоса, должны быть вообще возможно более водонепроницаемы; наоборот, зону низового откоса целесообразно устраивать из грунта более во­допроницаемого, так как это ведет к снижению кривой депрессии близ этого откоса и к увеличению его устойчивости. Наконец материал дренажных призм и обратных фильтров должен быть пористым, а для фильтров, кроме того, по­добранным по определенному закону. Материал для намывных плотин должен удовлетворять некоторым дополнительным требованиям, указываемым ниже.

4.2 Гранулометрический состав грунта

Основной характеристикой грунта, по которой можно судить о его важ­нейших свойствах, является гранулометрический состав.

Насыпные плотины. Наилучшим грунтом для однородной, земляной пло­тины была бы такая естественная смесь частиц разной крупности, в которой мельчайшие пылеватые и глинистые частицы (d < 0,01-Ю,005 мм) заполняли бы поры между более крупными (песчаными, гравелистыми), образующими ске­лет, обеспечивая вместе с тем непосредственное соприкосновение между собой крупных частиц. Подобный грунт обладает большим углом внутреннего трения и вместе с тем благодаря заполнению пор тонким глинистым материалом - нич­тожным коэффициентом фильтрации. Содержание глинистых частиц в грунте характеризует и водонепроницаемость и прочность грунта. При содержании этих частиц 6-25% всего объема грунта он пригоден для однородного тела пло­тины, при большем - только для ядер, экранов, понуров. Песчаные грунты мо­гут быть применены для однородных плотин, если коэффициент фильтрации их достаточно мал, в противном случае они идут в проницаемые части тела плотин (низовые), если же из них выполняется все тело плотины, требуются противофильтрационные устройства - ядра, диафрагмы, экраны и т.п.

Одной из основных характеристик грунта является его зерновой состав. Нижние границы зерновых составов и названия отдельных фракций по их раз­мерам приведены на рисунке 12.

Большое значение имеет степень неоднородности грунта, характеризуемая коэффициентом , где d₆₀ и d_l0 - размеры зерен, мельче которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % по весу. При грунты обладают малой порозностью и хорошо уплотняются, при грун­ты уплотняются плохо, обычно они более водопроницаемы.

Если поблизости не имеется грунтов для однородной плотины, то пере­ходят к другим типам - из нескольких грунтов, с водонепроницаемыми экрана­ми, ядрами и пр. При наличии специальных противофильтрационных уст­ройств тело плотины может быть выполнено из водопроницаемых грунтов. Во­обще земляные плотины строят только из грунтов, находящихся на месте или поблизости от места их постройки. Карьеры грунтов, расположенные далеко от створа плотины, нецелесообразно использовать, так как дороговизна перевозки грунта сделает плотину неэкономичной.