3. Проектирование и расчет плотины из местных материалов

Земляной, а точнее, грунтовой плотиной называют водоподпор­ное сооружение, возводимое из однородных или неоднородных по ме­хани­ческому составу грунтов. Поперечный профиль земляной пло­тины пока­зан на рис. 1, где даны также названия отдельных элемен­тов ее.

Плотины из грунтов находят самое широкое применение в прак­тике гидротехнического строительства. Они являются основным со­оружением в водохранилищных гидроузлах, а также входят в состав речных гидро­узлов любого назначения, когда создается разность уровней бьефов. Значительное распространение получили земляные сооружения в водохозяйственном строительстве, особенно гидроме­лиоративного назначе­ния, при устройстве дамб обвалования, насыпей каналов и пр.

Основное и существенное преимущество земляных плотин со­стоит в том, что для их возведения используют местный строительный матери­ал—грунт. Получение этого материала связано с затратами только на вскрышных работах в карьерах, незначительными по срав­нению с общей стоимостью сооружения.

Земляные плотины получили широкое распространение благо­даря следующим их достоинствам:

возможность возведения в любых гео­графических районах; сохра­нение прочности и устойчивости в сейсмических условиях;

применимость для возведения практически любых грунтов, нахо­дящихся на месте строительства;

механизация всех про­цессов по разработке, перемещению, ук­ладке и уплотнению грунтов;

сохранение грунтом тела плотины своих свойств со временем; отс­ут­ствие необходимости в затратах на ремонтные работы в процессе экс­плуатации, за исключением ремонта покрытий вер­хового откоса.

К недостаткам земляных плотин можно отнести невозможность сбро­са паводковых расходов непосредственно через них, наличие в их теле фильтрационного потока, потенциально создающего условия для дефор­мации тела плотины, большие фильтрационные потери воды при некото­рых грунтах, заставляющие применять специальные противофильтрационные устройства.

К грунту как к стро­ительному материалу для грунтовых плотин предъявляют требования прочности (характеризуемой сдвиговыми характеристиками - углом внутреннего трения и сцеплением), водоус­тойчивости (характеризуе­мой степенью растворимости грунта в воде) и водопроницаемости (ха­рактеризуемой коэффициентом фильтра­ции). Согласно СНиП II-53-73, для строительства земляных насыпных плотин допускается использо­вать любые грунты, за исключением со­держащих более 5% хлоридных или сульфатохлоридных солей, более 2% сульфатных солей, более 5% не

полностью разложившихся или более 8% полностью разложившихся

органических примесей (такие грунты можно применять только при на­личии соответствующего обос­нования).По условиям размещения грунтов можно выделить три харак­терные части поперечного профиля плотины: 1) основная часть; 2) часть, занятая противофильтрационными устройствами; 3) часть, за­нятая дренажем. Грунты каждой из этих частей поперечного профиля плоти­ны должны отвечать различным требованиям исходя из выпол­няемых ими задач. В основной части практически можно использовать все виды нескальных грунтов, а также отходы металлургической про­мышленно­сти и тепловых электростанций. Для противофильтрацион­ных устройств применимы маловодопроницаемые грунты (суглинки, глины, торф) и искусственные грунтовые смеси (глинобетон), для дре­нажей — несвяз­ные грунты с повышенным коэффициентом фильтра­ции (пески различ­ной крупности, гравий, галька, щебень, песчано-гра­велистые смеси и крупные камни).