Проектирование и строительство земляных плотин - [16]
Из намывных однородных песчаных плотин, возведенных на реках центральной зоны России, приведен как типичный профиль на рис. 11.8 — разрез плотины Цимлянского гидроузла [5]:
2. Только несколько намывных плотин в СССР являются ядерными. Среди них -Мингечаурская [11] на р. Куре в Азербайджане. Она одна из самых высоких в мире земляных намывных плотин высотой 80 м, объемом 15 млн. м>3. На рис. 11.8 представлен её профиль и гранулометрический состав грунтов.
Рис. 11.3.2. Намывная песчаная однородная плотина Цимлянской ГЭС, построена 1952 г. Намывные плотины Цимлянского гидроузла: а — пойменная; б — русловая; 1 — бетонные армированные плиты; 2 — песок тела плотины; 3 — трехслойный ленточный фильтр; 4 — закрытый дренаж; 5 — щебеночное покрытие; 6 — дренажная призма и наслонный дренаж.
Плотина была возведена намывом из грунтов, которые добывали в разных карьерах — гравийном и песчаном, доставляли их по железной дороге в бункер-смеситель. Грунты строго дозировались для разных зон плотины, в бункере — смесителе размывались гидромониторами и подавались с помощью грунтового насоса 20-Р11 на карты намыва, где естественным путем при поддержании определенных границ прудка грунты сегрегировались и откладывались в определенные зоны плотины. В результате были сформированы боковые призмы их гравия, переходная зона и ядро из мелкопесчаных грунтов с низким коэффициентом фильтрации.
Такая конструкция плотины обеспечила высокую устойчивость плотины и малую водопроницаемость. Но ядерные намывные плотины не получили большого применения ввиду редкого наличия в районе строительства карьеров с разными грунтами и сложности технологии. Преимуществом ядерных плотин заключаются в возможности возведения высоких плотин и сокращения объема плотины за счет откосов повышенной крутизны.
При возведении этой сложной плотины, по предложению группы инженеров, в том числе инженера Звонцова А. А., был успешно внедрен безэстакадный намыв при намыве гравийных призм.
Рис. 11.3.3. Мингечаурская ГЭС с ядерной плотиной
1 — ядро: 2 — промежуточные зоны; 3 — боковые призмы; 4 — верховая перемычка; 5 — проектные границы; 6 — фактический состав смеси грунтов в бункере-смесителе.
3. Третий тип плотин, нашедший широкое распространение при намыве ограждающих дамб сравнительно небольших водоемов (охладители ТЭС и др.), относится к одностороннему намыву дамб с верхним пляжным откосом укладки грунта с заложением m = 30 — 40 при песчаных грунтах и m = 15 -20 при гравийных грунтах. Эти заложения откосов достигаются при торцовом безэстакадном намыве. При рассредоточенном намыве из выпусков и средней концентрации пульпы свободные откосы растекания приобретают заложение в 2 — 1.5 раза круче. Этих заложений откосов в большинстве случаев достаточно для защиты от волнового размыва и позволяет отменить их бетонное или каменное крепление. Экономия от отмены крепления откоса перекрывает увеличение объема намыва со свободным откосом.
Рис. 11.3.4. Дамба с динамически устойчивым для волны откосом.
В [2] приводится рекомендуемый расчет заложения волноустойчивого откоса в зависимости от высоты волны в водоеме и среднего диаметра частиц грунта. Схема такого сооружения приведена на рис. 11.3.4.
11.4. Фильтрация при намыве плотины и мероприятия по сохранению откосов
Приводим натурные наблюдения за состоянием кривой депрессии, выполненные при намыве плотины Цимлянской ГЭС (Л. Отчет по строительству Цимлянской ГЭС).
На строительстве Цимлянской земляной плотины силами Днепропетровского института инженеров транспорта имени Л. М. Кагановича велись наблюдения за положением депрессионной кривой в процессе намыва.
Силами строительства проводились опытные работы по искусственному повышению влагоотдачи намываемого грунта.
В результате наблюдений за депрессионной кривой установлены следующие зависимости.
Основным решающим фактором, влияющим на положение кривой депрессии, являются фильтрационные качества основания плотины. При песчаных основаниях депрессионная кривая располагается на глубине 4—5 м от внешних контуров откоса плотины (фиг. 89), а при основаниях из связных грунтов (суглинки) депрессионная кривая находится от поверхности откоса на глубине 2 м (фиг. 90).
Наблюдения за устойчивостью откосов показали, что при намыве крупнозернистых песков количество воды, фильтрующейся через откосы, увеличивалось и в результате гидродинамического воздействия уменьшалась устойчивость откосов. При намыве мелкозернистых песков, обладающих меньшей фильтрационной способностью, фильтрация через откосы плотины уменьшалась, что благоприятно отражалось на устойчивости откосов. С увеличением интенсивности намыва увеличивалась площадь пляжа карты, одновременно покрытой пульпой, и вместе с тем увеличивался выход воды из откосов плотины, снижая их устойчивость.
При исключительно малой интенсивности наблюдались случаи, когда вся вода пульпы успевала профильтроваться через грунт пляжа, не доходя до отстойного прудка и не поступая, таким образом, в водосбросную систему.
На строительстве Цимлянской плотины были проведены в производственных условиях опыты применения иглофильтровых установок и глубинных насосов для откачивания воды из тела намывной плотины. Необходимость применения иглофильтровых установок возникла на одной из карт правобережной части плотины, где вследствие наличия водоупора в основании и повышенной интенсивности намыва появились отдельные локальные оползни, угрожавшие устойчивости всего откоса. Для предотвращения дальнейшего разрушения откоса были поставлены два яруса иглофильтровых установок, которые снизили депрессионную кривую и прекратили оползневые явления.
