
- •Введение
- •1. Общие понятия о водоподпорных сооружениях и гидроузлах
- •1.1 Виды водоподпорных сооружений
- •1.2 Назначение гидроузлов
- •1.3 Классификация гидроузлов по величине напора
- •1.4 Состав сооружений в гидроузлах
- •2. Плотины и их классификация
- •2.1 Классификация плотин по целям их устройства
- •2.2 Классификация плотин по основному материалу, из которого они выполняются
- •2.3 Классификация плотин по конструктивным признакам
- •2.4 Деление плотин по условиям пропуска ими воды
- •2.5 Действие плотины (узла) на верхний и нижний бьефы
- •2.6 Действие речного потока на водоподпорные сооружения, имеющие водосбросные отверстия, и прилегающий участок русла
- •2.7 Фильтрация воды под сооружениями
- •3. Земляные плотины. Общие понятия, классификация и условия работы
- •3.1 Общие сведения
- •3.2 Типы земляных плотин
- •3.3 Деление земляных плотин по способам их возведения
- •3.4 Условия работы земляной плотины
- •3.5 Дренаж плотин
- •3.6 Пропуск воды через земляные плотины
- •3.7 Выбор типа земляной плотины. Роль имеющихся для плотины материалов
- •4 Материалы для земляных плотин
- •4.1 Общие требования к материалам для земляных плотин
- •4.2 Гранулометрический состав грунта
- •4.3 Водоустойчивость и примеси
- •4.4 Основные характеристики грунтов тела плотины, необходимые
- •5 Общие принципы конструирования земляных плотин
- •5.1 Общие положения
- •5.2 Назначение основных размеров профиля плотины
- •5.3 Отметка гребня плотины
- •5.4 Конструкции гребня и крепления откосов
- •6 Устройства, регулирующие фильтрацию в земляных плотинах
- •6.1 Экраны и понуры
- •6.2 Ядра и диафрагмы
- •6.3 Дренаж земляных плотин
- •6.4 Противофильтрационные устройства в основании плотины
- •6.5 Сопряжение упорных призм грунтовых плотин с основанием
- •6.6 Обратные фильтры
- •6.7 Фильтрационные расчеты
- •7.Устойчивость откосов земляных плотин
- •7.1 Устойчивость земляных откосов
- •7.2 Расчет устойчивости земляных откосов
- •7.3 Метод определения коэффициента устойчивости откоса
- •7.4 Расчет устойчивости экрана и защитного слоя
- •8.3 Возможность пропуска воды набросными плотинами
- •8.4 Материал для набросных плотин и его укладка. Общие требования к камню для наброски в плотины
- •8.5 Размеры и форма камня
- •8.6 Породы камня, пригодные для наброски и сухой кладки
- •8.7 Виды наброски камня
- •9 Основные размеры, форма плотин и их устойчивость
- •9.1 Классификация и конструктивные особенности каменнонабросных и каменно-земляных плотин
- •9.2 Противофильтрационные устройства
- •9.3 Фильтрационные расчеты
- •9.4 Основания плотин и их устойчивость
- •9.5 Расчет обратных фильтров, дренажей и переходных зон
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.).