1.3.7. Вибір і обгрунтування виду земляної греблі

Вид і конструкцію земляної греблі необхідно вибирати в залежності від топографічних і інженерно-геологічних умов основи і берегів, гідрологічних і кліматичних умов району будівництва, значення напору води, наявності грунтових будівельних матеріалів, сейсмічності району, загальної схеми організації, будівництва і виконання робіт, особливостей пропуску будівельних витрат, строків введення в експлуатацію та умов експлуатації греблі, а також з врахуванням загальної компоновки гідровузла [2].

1.3.8. Протифільтраційні пристрої в тілі греблі і її основі

Щоб зменшити фільтраційну витрату, не допустити фільтраційних деформацій в тілі греблі і основі, підвищити стійкість низового укосу шляхом пониження кривої депресії застосовуються протифільтраційні пристрої як в тілі греблі, так і в її основі [14]. Вибір грунтів для тіла греблі проводиться на основі техніко-економічного порівняння варіантів. При цьому повинні бути враховані фізико-механічні властивості грунтів, кліматичні умови будівництва, місця розташування кар’єрів, зручність розробки і транспортування грунту до місця будівництва.

Греблі з екраном. Екраном називається протифільтраційний пристрій, що розташований на верховому укосі і призначений для зменшення фільтраційної витрати через тіло греблі, пониження кривої депресії і зменшення градієнтів напору фільтраційного потоку. Екрани бувають з грунтових і негрунтових матеріалів. Греблі з грунтовим екраном (рис. 1.13, в) споруджуються в тих випадках, коли тіло греблі виконується з водопроникних грунтів (піски, супіски).Для влаштування екрану використовуються грунти з коефіцієнтом фільтрації k≤0,1 м/добу (глинисті, суглинисті), але можна використовувати і штучну грунтову суміш.

Товщина грунтового екрану повинна збільшуватись зверху вниз. Мінімальна товщина екрану верхом приймається з умови виконання робіт, але не менше 0,8 м, а низом не менше 0,1Z (напору). Для захисту від промерзання екран покривається із зовнішньої сторони захисним шаром з піску або піщано-гравійного грунту. Товщина захисного шару не менше 1-1,5 м в основі греблі і не менше глибини промерзання вище максимального рівня води у водосховищі. Кут нахилу екрану до горизонту θ знаходиться з умов його стійкості за формулою

, (1.16)

де k – коефіцієнт запасу (1,2...1,4) (в залежності від класу капітальності споруди);

- кут внутрішнього тертя грунта екрану в насиченому стані.

Верх протифільтраційних пристроїв не повинен бути нижче форсованого рівня води (ФПР) з врахуванням вітрового нагону [3].

Переваги гребель з екраном з грунтового матеріалу в тому, що в них менша частина профілю насичена водою. Крім того, екрани легкодоступні для огляду і ремонту, але в порівнянні з грунтовими ядрами для їх створення необхідно більше грунту і вони більш чутливі до деформацій основи або тіла греблі.

Греблі з екраном з негрунтових матеріалів влаштовуються в тих випадках, коли на місці будівництва придатні грунти. Такі пристрої виконуються з асфальтобетону, залізобетону, полімерних плівок. Мала економічність таких конструкцій через значну собівартість, можливість значних пошкоджень з порушенням водонепроникних властивостей при осіданні тіла греблі призвели до того, що греблі такої конструкції майже не будуються.

Греблі з ядром (рис. 1.13, б). Ядром називається протифільтраційний пристрій з грунтового матеріалу, що розташовується в середній частині профілю греблі і виконує такі ж функції, як і екран. Для влаштування ядра застосовуються такі ж грунти, як і для грунтового екрана. Гребінь ядра, яке розташоване в центральній частині, повинен бути вище ФПР, з врахуванням вітрового нагону води, але без врахування висоти накочування хвиль [2]. Греблі з грунтовим ядром, як і однорідні греблі, рекомендується споруджувати на основах, які сильно деформуються, крім того, для ядра необхідно менше матеріалу, ніж для екрану, але ядро недоступне для огляду і ремонту.

При відсутності відповідних грунтів для ядра будуються греблі з діафрагмами. Діафрагми виконуються з бетону, залізобетону, металу та полімерних матеріалів або шляхом нагнітання спеціального розчину [2].

За конструкцією протифільтраційних пристроїв в основі розрізняються греблі із зубом (рис. 1.13, а), із замком (рис.1.13, г), із діафрагмою, із зубом і діафрагмою, з ін’єкційною завісою, з ін’єкційною висячою завісою, з понуром (рис. 1.13, ж).

Однорідні грунтові греблі при товщині водопроникного шару 2-3 м виконуються з замком з водонепроникного грунту. Замок врізається в водонепроникний грунт на глибину не менше 0,5 м. Ширина нижньої основи замка 2-3 м. Коефіцієнт укосів замка залежить від умов виконання робіт. За допомогою замка з водонепроникним шаром основи зв’язуються і протифільтраційні пристрої (ядро, екран). Шари водопроникної основи товщиною до 5...7 м перерізаються зубом і діафрагмою (шпунтовою стінкою).

Якщо товщина водопроникного шару складає більше 7...8 м, то протифільтраційні пристрої можуть не доходити до водоупору. В таких випадках вони носять назву "висячих", або використовується гребля з понуром – горизонтальною постіллю з грунтового маловодопроникного матеріалу, що збільшує довжину шляху фільтрації. В переважній більшості ця конструкція поєднується з екраном (рис. 1.13, д) і виконується з того ж матеріалу, що і екран. Товщина грунтового понура у його верхньому кінці приймається не менше 0,5 м, а в місці примикання до греблі визначається з умови фільтраційної міцності. Довжина понура визначається в залежності від допустимих фільтра-ційних витрат, а також з умови недопущення небезпечних фільтраціних деформацій грунту основи (практично в межах 3...5Н). Зверху понур покривається захисним шаром з місцевого матеріалу товщиною 1,0...1,2 м [2].