Проектирование и строительство земляных плотин - [9]

. Гранулометрический состав материала для намывных плотин с ядром должен быть таков, чтобы в нем были и мелкозернистые (глинистые) частицы для намыва водонепроницаемого ядра, и крупные — для образования боковых призм. Плотины без ядра не требуют обязательного наличия глинистых фракций и выполняются из песков и легких супесей.

Опыт показывает, что пригодным составом грунта для ядерных плотин будет тот, в котором глины содержится 10 — 25%, остальной же грунт — песок, гравий, галька. Большее содержание глины может привести к преувеличенным размерам ядра и тем самым уменьшить устойчивость откосов (аварии плотин Салюда, Александер, (США).

Рис. 7.2.2 Кривые гранулометрического состава грунтов насыпных плотин СССР

1 — Гизельдонская (экран); 2— Фархадская; 3 — Ханжонковская; 4 — Боз-Суйская (лёсс); 5 — Терская (на торфяном основании); 6 — Катта-Курганская (лёсс); 7 — Сталиногорская; 8 — Ольховская; 9 — Сызранская (песчаная с диафрагмой).

При небольшом количестве глинистых частиц (меньше 10%) образование водонепроницаемого ядра затрудняется. Состав ядра характеризуется действующим (эффективным) диаметром зерна d₁₀, который не должен снижаться за пределы d₁₀=0.01 мм; при меньших d₁₀ ядро твердеет медленно и возможны аварии при давлении ядра на боковые призмы (авария на плотине Калаверас при d₁₀= 0/002 мм)

Рис. 7.2.3 Профиль плотины верхнего бассейна Загорской ГАЭС

На рис. 7.2.1 приведены кривые гранулометрического состава карьеров намывных плотин России и некоторых зарубежных. В большинстве случаев материалом для намыва плотин в России служили супеси, пески и песчано-гравийные грунты. (Л. Гришин, с. 397)

На рис. 7.2.2 [2] приведены кривые гранулометрического состава грунтов насыпных плотин СССР. Из этого графика видно, что для насыпных плотин практически возможно использовать любые грунты при соответствующей конструкции плотины.

8. Назначение основных размеров профиля земляных плотин

Устойчивость плотины обеспечивается выбором грунта тела плотины, основания и назначением заложения откосов в зависимости от высоты плотины, плотности грунта и его способности сопротивляться сдвигу.

Форма профиля плотины — обычно неравнобокая трапеция, стороны которой, т.е. откосы, прямолинейны или представляют собою ломаные линии, уполаживающиеся книзу. Уклоны и форма откосов плотины назначаются в зависимости от высоты и рода грунта, от свойств основания и фильтрационных условий.

Для предварительной ориентировки можно пользоваться заимствованными из практики плотиностроения данными о примерных величинах откосов однородных плотин из песчано — глинистого грунта при плотных грунтах оснований [2].

Рис.8.1. Примерные откосы земляных плотин [2]

Верховой откос делают обычно более пологим, т.к. он насыщен водой почти на всю высоту плотины. С увеличением высоты плотины заложение откоса m (Ctg φ — угла наклона к горизонту) возрастает, при этом переходят обычно к ломаному очертанию откосов, увеличивая их пологость книзу.

Нередко на откосах устраивают горизонтальные площадки — бермы, которые служат упором для крепления вышележащей части верхового откоса, отвода дождевых вод с низового откоса и ремонтного обслуживания. Ширину бермы назначают обычно в 1.5 — 2 м, но бывает и шире в зависимости от назначения.

Ширина плотины по гребню назначается в зависимости от назначения для класса автодорог, железных дорог, прокладки ЛЭП и других коммуникаций, но не менее 3 м при отсутствии коммуникаций.

Возвышение гребня над максимальным горизонтом воды в водохранилище принимают в зависимости от расчетной высоты вкатывания волны по откосу. Обычно не менее 2 — 2.5 м, а в ответственных плотинах до 5 м.

Со стороны верхового откоса на гребне обычно возводят бетонный парапет для безопасности транспорта и людей [2].

9. Основание плотины и ее подготовка

В соответствии с [1] п. 1.5*, возведение плотин из грунтовых материалов можно предусматривать как на скальных, так и на нескальных грунтах основания, находящихся в талом или в мерзлом состоянии с учетом прогноза изменения их криогенного состояния в период строительства и эксплуатации.

Возведение плотин на нескальных грунтах основания, содержащих водорастворимые включения в количестве большем, чем указано в п. 2.5*, допускается только при проведении исследований скорости расселения и выщелачивания и учете этих процессов при оценке фильтрационного расхода, устойчивости и деформируемости сооружения. Для предотвращения выщелачивания грунтов основания могут предусматриваться различные конструктивные меры (например, устройство понуров, зубьев, завес, обеспечение насыщения раствора в основании плотины и др.).

При строительстве плотин из грунтовых материалов на торфяном (заторфованном) основании необходимо выполнять исследования по прогнозу разложения торфа во времени и учету этого процесса при обосновании устойчивости сооружения.

Плотины на илистых грунтах допускается возводить только при наличии надлежащего обоснования.

На основаниях, сложенных сильнольдистыми грунтами i_i> 0,4 и сильносжимаемыми при оттаивании вечномерзлыми грунтами следует предусматривать строительство мерзлых плотин из грунтовых материалов.