9.4 Основания плотин и их устойчивость

Плотины набросные и из сухой кладки вообще менее требовательны к основаниям, чем массивные гравитационные, но более требовательны, чем земляные. Для набросных плотин пригодны все виды оснований, а из нескаль­ных - гравелисто-галечные и при ограниченной высоте - основания из крупно­зернистого песка, глины и плотных суглинков. Мелкий песок, слабые глины и суглинки, илистые, торфяные грунты непригодны в качестве оснований для набросных плотин, так как дают большую осадку под нагрузкой, что приводит к расстройству каменной кладки и особенно водонепроницаемого экрана. Ос­нования из мелкозернистого песка могут быть легко размыты случайными со­средоточенными фильтрационными токами через трещины в экране и вызвать неравномерную осадку плотины, а с нею и новые трещины в экране.

В случае нескального основания необходимо перед началом наброски уложить на основание достаточный переходный слой из щебня, гальки или мелкого камня, защищающий основание от повреждений сбрасываемым кам­нем и от возможной эрозии турбулентной фильтрацией воды, проникающей через экран и движущейся вдоль основания в наброске.

На фильтрующих основаниях в переходном слое материал должен быть уложен по принципу обратного фильтра, по крайней мере, на 30% ширины ос­нования, считая от зуба. При глинистых грунтах, как показывают последние исследования, обратный фильтр не обязателен.

Нескальное основание обязательно надо проверить на прочность, т.е. на возможность деформации его у низового откоса плотины, следствием чего явится недопустимая осадка и даже авария низовой части плотины. Проверка устойчивости основания может быть сделана аналогично тому, как это реко­мендовано для земляных плотин.

Устойчивость основания может быть повышена: 1) устройством более пологого низового откоса, что снизит интенсивность давления от плотины на основание у низового откоса; 2) пригрузкой отвального грунта за низовым от­косом; в последнем случае в отсыпи должны быть предусмотрены дрены для выпуска фильтрационной воды из наброски.

Водонепроницаемая часть плотины (экран, диафрагма) должна быть со­единена зубом, шпунтом или другими способами с водонепроницаемой зоной основания. В скале под зубом должна быть проведена цементация трещин.

Для плотины с пластичным экраном коэффициент устойчивости на сдвиг определяется по формуле

где к_с - коэффициент запаса устойчивости на сдвиг, согласно СНиП 2.06.05-84 в зависимости от класса плотины;

Yi - объемный вес каменной наброски, в среднем 1,8 т/м³;

/- объемный вес воды, т/м³;

/ - коэффициент трения наброски по основанию, принимается по

таблице 14;

Ъ - ширина плотины по гребню;

а - угол заложения верхового и низового откосов плотины (для удобства

принимается одинаковыми).

Расчет устойчивости на сдвиг плотин с диафрагмой определяется по формуле

Таблица 14 - Значения коэффициента трения наброски по основанию

Грунты	Коэффициент трения	Грунты	Коэффициент трения
Глинистые Суглинистые	0,20-0,30 0,25-0,35	Полускальные Известняки и песча­ники	0,30-0,50 0,50-0,60
Супесчаные Галечно-гравелистые	0,35-0,40 0,50-0,60	Скальные извержен­ные породы	0,65-0,70

Расчет устойчивости откосов производится по методам, приведенным для расчета откосов земляных плотин. Для плотин на скальном основании надо принимать положения кривых скольжения таким образом, чтобы они были ка­сательными к основанию.

Расчет устойчивости пригрузки и наклонного грунтового экрана ведется методом, изложенным в п. 3.9.

Рисунок 44 - Расчетная схема фильтрации через каменноземляную плотину с экраном