6 Устройства, регулирующие фильтрацию в земляных плотинах

Наиболее часто применяемыми противофильтрационными устройствами в теле плотины являются экраны, понуры и ядра, диафрагмы. Противофильтра-ционные устройства выполняются из суглинков, супесей, глин и пылевых мел­козернистых песков с коэффициентом фильтрации k_ф<А-10³ см/с.

Минимальный размер экрана или ядра поверху назначается из условий производства работ, но не менее 0,8 м (обычно 2-4 м), а понизу из того, что градиенты фильтрационного потока для глинобетона, глины и суглинка не бо­лее J=12 м и не менее 2, обычно δ_ян„=(0,2 - 0,5) Н_пл (рисунок 23), определяется из условия

где ΔН - падение напора в противофильтрационном устройстве. В первом приближении ΔН=Н.

Рисунок 23 - Схемы устройства ядра (а) и экрана (б)

Уклон низовой поверхности экрана по условиям устойчивости назнача­ется не круче 1:3. Сверху экран обязательно прикрывается защитным слоем (рисунок 23).

Возвышение экрана и ядра С, м над расчетным уровнем воды в водохра­нилище в зависимости от класса капитальности плотины и должно быть не ме­нее величин, указанных в таблице 9.

Таблица 9 - Возвышение противофильтрационных устройств над расчет­ным уровнем воды

Тип противофильтра-ционного устройства	Величина С при классе плотин, м
	1,2 класс	3,4 класс
Экран	0.7	0.5
Ядро	0.5	0.3

6.1 Экраны и понуры

Пластичные экраны и понуры устраивают из глины, глинобетона, суг­линка, торфа и асфальта. Материал и толщина экрана должны удовлетворять тем же требованиям, которые предъявляются и к материалам понуров плотин на нескальных основаниях. В верхней части глинистый экран должен быть толщиной не менее 0,75-1 м, книзу он утолщается, достигая максимума толщи­ны на высоте начала кривой депрессии за экраном (1/4-4/8)/∙, где h - высота плотины. Уклон низовой поверхности экрана для придания ему устойчивости против оползания делается обычно не круче 1:3 и поверяется расчетом. Сверху экран обязательно покрывают защитным слоем во избежание размыва и размо-кания, а также промерзания в период зимней сработки водохранилища (рису­нок 24).

Б итумные экраны обладают нужной водонепроницаемостью и гибкостью на случай деформаций откоса, легко ремонтируются и по стоимости дешевле бетонных. В осуществленных конструкциях они представляют собой асфаль­тобетонные покрытия толщиной 7-10 см, с арматурной сеткой, на слое гравий­ной подготовки. Состав покрытия - 8-9% асфальта, остальное - заполнитель из песка и щебня.

Рисунок 24 – Плотина с экраном и понуром на канале имени Москвы

Жесткие экраны (бетонные и пр.) в земляных плотинах применяют редко, так как условия их работы здесь неблагоприятны вследствие неизбежных де­формаций тела плотины и образования трещин в сплошном бетонном экране. Железобетонные экраны (рисунок 25) несколько лучше. Область возможного применения этих плотин из несвязных грунтов, (песок, гравий) на несжимае­мых основаниях.

Опора сталевого екрану

Зал.-бет. екран

Рисунок 25 - Железобетонный и стальной экраны

В аналогичных случаях иногда применяют стальные экраны (рисунок 25), обладающие простотой, прочностью и гибкостью, однако они дороги.