4.3 Водоустойчивость и примеси

Грунты, укладываемые в частях плотины, насыщаемых водой, должны обладать водоустойчивостью, т.е. не должны разжижаться и растворяться в во­де; водорастворимых примесей допускается не более 3%. Однако в некоторых районах приходится возводить плотины ив грунтов с большим содержа­нием солей за отсутствием лучшего материала. Вопрос этот не является еще окончательно выясненным.

Грунты также не должны заключать в себе органических примесей более чем 1%, так как большое количество таких примесей может вызвать при раз­ложении их в период эксплуатации неравномерные осадки и неравномерную (сосредоточенную) фильтрацию.

Не допускаются в тело плотины растительные грунты, хотя имеется удовлетворительный опыт постройки и эксплуатации плотин высотой до 10-12 м с применением в низовом откосе смеси суглинка с черноземом и вооб­ще с растительным грунтом, снимаемым при рытье котлованов, карьеров и т. п.

По-видимому, для плотин II и III классов капитальности и для временных сооружений это допустить можно.

Рисунок 12 – Зерновые составы различных грунтов

4.4 Основные характеристики грунтов тела плотины, необходимые

для проектирования

Основные характеристики грунтов тела плотины, которые необходимо определять и использовать при проектировании:

• гранулометрический состав;

• объемный и удельный веса;

• пористость и влажность грунта с ненарушенной структурой (в карьере);

• компрессионные свойства, характеризующие сжимаемость грунта (необ­ходимо для насыпных укатываемых плотин);

• угол внутреннего трения и сцепление;

• коэффициент фильтрации (целесообразно определять коэффициент фильтрации в условиях грунта, уплотненного или преобразованного намывом до состояния, которое он будет иметь в будущей плотине);

• пределы консистенции для связных грунтов;

• высота капиллярного поднятия воды (в грунте, уплотненном до заданной степени);

• содержание водорастворимых и органических примесей в грунте. Последние три характеристики необходимы для плотин среднего и большого напора, в остальных случаях они необязательны.

5 Общие принципы конструирования земляных плотин

5.1 Общие положения

Земляная плотина, правильно сконструированная и построенная, должна удовлетворять следующим условиям:

• плотина и ее основание должны быть устойчивы при всех возможных условиях их работы;

• фильтрация воды через тело плотины и ее основание не должна вести к значительным потерям воды из подпертого бьефа (водохранилища) и не долж­на вызывать внутренний размыв грунта плотины (суффозию) или разрушение грунта при выходе фильтрационного потока в нижний бьеф;

• водопропускные устройства в гидроузле и высота гребня плотины над самым высоким горизонтом воды в подпертом бьефе должны при всех услови­ях гарантировать плотину от перелива воды через ее гребень;

• тело плотины должно быть защищено от вредного на него воздействия климатических и иных факторов;

• сооружение должно быть максимально экономичным. Устойчивость плотины достигается правильным выбором материалов и

рациональным распределением их в теле плотины, а также назначением соот­ветствующих размеров профиля (ширина, откосы) с учетом качества основа­ния. При выполнении тела плотины из различных материалов надо стремиться укладывать наиболее прочный и устойчивый грунт к откосам. С этой точки зрения тип плотины, в котором откосы выполнены из пористого крупнозерни­стого грунта с большим углом трения, один из лучших (рисунок 6в).

Во избежание нежелательных и опасных проявлений фильтрации необ­ходимо:

• обеспечить достаточную водонепроницаемость плотины;

• избегать всего, что может облегчить фильтрацию в отдельных местах и увеличить ее скорость: неравномерной плотности тела плотины и образования водопроницаемых прослоек, устройства в теле плотины водосбросных труб, галерей и пр.; особо тщательно следует уплотнять грунт в примыкании плоти­ны к стенкам водосбросов и других сооружений гидроузла; в некоторых случа­ях необходимо предусматривать меры борьбы с землеройными животными (каменные крепления, диафрагмы);

• не допускать выхода (высачивания) фильтрационных вод на откос, для чего применять в соответствующих случаях дренажные устройства;

• принимать все меры к снижению депрессионной поверхности фильтра­ционных вод в плотине для увеличения устойчивости откосов плотины (распо­лагать водонепроницаемые грунты или устройства ближе к напорному откосу, применять дренаж тела плотины и пр.).