Верховой откос земляной плотины
Лекция 8 грунтовые плотины Грунтовые плотины и их классификация
Грунтовые плотины являются самым старым типом плотин и гидротехническим сооружением вообще. Они строились в Египте, Индии, Перу и других странах за несколько тысяч лет до н. э. Благодаря малой стоимости материала, из которого строятся эти плотины, они образуют большую часть длины напорного фронта гидроузлов.
Грунтовые плотины классифицируются по следующим основным признакам.
По материалам, используемым для возведения плотин:
земляные, в которых основной объем тела плотины (более 50 %) выполняется из мелкозернистых глинистых, песчаных или песчано-гравийных грунтов;
каменные, в которых основное тело плотины выполняется из крупнозернистого материала;
из разнородных грунтов.
По конструкции плотин:
однородные, не имеющие специальных противофильтрационных элементов;
неоднородные, состоящие их двух или нескольких видов грунтов. Они, в свою очередь, делятся, по расположению противофильтрационного грунтового устройства на плотины с центральным ядром, с наклонным ядром и с экраном.
Если противофильтрационное устройство выполняется из негрунтового материала (бетон, железобетон, асфальтобетон, сталь, дерево, пластичный синтетический материал и т. п.), то по его положению в теле плотин различают диафрагму, расположенную по оси плотины, и экран, расположенный со стороны верхового откоса.
Рис. 8.1. Типы грунтовых плотин:
а — д — на нескальном основании: а — однородная; б — с центральным ядром; в — с наклонным ядром; г — с экраном и понуром; д — с экраном: 1 — ядро; 2 — зуб; 3 — переходные слои; 4 — защитный слой; 5 — экран; 6 — понур; е — и — на скальном основании: е — с жестким экраном из каменной кладки; ж — с экраном из пластичных материалов; з — с диафрагмой; и — с ядром;
1 — экран; 2 — подэкрановая кладка; 3 — каменная наброска; 4 — пригрузка грунтом; 5 — пластичный экран; 6 — обратный фильтр; 7 — диафрагма; 8 — ядро
По способу производства работ:
насыпные, возводимые насухо или отсыпкой грунта в воду;
намывные, возводимые с использованием средств гидромеханизации;
из сухой кладки камня.
По высоте плотины:
низкие, высотой до 30 м;
средние — от 30 до 75 м;
высокие — от 75 до 125 м;
сверхвысокие — более 125 м.
По условиям пропуска воды:
глухие, не пропускающие воду;
фильтрующие, через которые проходит фильтрационный расход, соизмеримый с расходом воды через водосбросные сооружения;
переливные, у которых на гребне и откосах располагаются безнапорные водосбросные сооружения для пропуска сберегательных и эксплуатационных расходов.
Конструкция грунтовой плотины
Важной характеристикой грунтовых плотин является заложение ее откосов, которые в общем случае зависят от грунтов тела и основания плотин, а также условий работы откоса (под водой или в подводной части сооружения).
Рис. 8.2. Поперечное сечение земляной плотины: 1 — берма
Обычно заложение откосов сооружения лежит в пределах от 2,5 до 6 и определяется, в первую очередь, необходимостью обеспечения их устойчивости.
Бермы устраивают на откосах плотины для более удобных условий для надзора за их состоянием и выполнения ремонтных работ (рис. 8.3). Кроме того, устройство берм повышает устойчивость откоса, а бермы на низовом откосе позволяют отодвинуть границу откоса от кривой депрессии на величину промерзания. Бермы на низовом откосе также позволяют предотвратить размыв откоса стекающими водами. Бермы обычно устраивают через каждые 7÷15 м по высоте, а их ширину 
назначают не менее 1÷2 м.
Высота плотины в общем случае определяется:
,
где а— запас, принимаемый обычно 0,5 ÷ 1,0 м;
— высота ветрового нагона воды с расчетной вероятностью превышения 1%. Величиной Δh во многих случаях пренебрегают в виду отсутствия такого явления.
— расчетная высота наката волны на верховой откос плотины с расчетной вероятностью превышения 1%;
, где
— высота волны.
Рис. 8.3. Конструкция бермы земляной плотины
Рис. 8.4. Схема к определению отметки гребня плотины: 1 — уровень покоя; 2 — средняя волновая линия
Ширина земляных плотин по верху bназначается в зависимости от типа транспортного перехода. Например, при наличии только автомобильного переезда в зависимости от класса автодороги может достигать 12 м, а при совместном размещении автомобильной и железной дорог до 22,1 м.
Рис. 8.5. Конструкция гребня плотины с автодорожным переездом
Рис. 8.6. Конструкция гребня плотины при совместном расположении автомобильного и железнодорожного переездов: 1 — ось колеи; 2 — ось междупутья
ПЛОТИНА
ПЛОТИНА, гидротехническое сооружение, возводимое из того или иного материала, преграждающее естественное или искусственное русло водного потока (река, ручей, канал, балка, овраг, сай) и удерживающее с одной стороны (напорной, верховой) воду на более высоком уровне, чем с другой (низовой).
Участок потока выше П. называется верхним бьефом и обычно сокращённо обозначается ВБ (рис. 1), а соответствующий ему уровень воды — горизонтом верхнего бьефа (ГВБ), а ниже П. — нижним бьефом и обозначается НБ, а соответствующий ему уровень воды — горизонтом нижнего бьефа (ГНБ). Разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов П. называется напором или подпором и обозначается буквой Н; в нек-рых случаях вода в нижнем бьефе может отсутствовать Н2=0, и тогда напор Н=Н1.
Рис. 1. Поперечные профили глухих плотин: а — профиль массивной бетонной плотины: 1 — гребень; 2 — верховая, или напорная, грань; 3 — низовая грань; 4 — подошва; б — профиль земляной плотины: 5 — гребень; 6 — напорный, или верховой, откос; 7 — сухой, или низовой, откос; 8 — подошва
П. могут быть классифицированы по след. основным признакам: 1) по водохозяйственному назначению; 2) по высоте подъёма воды перед плотиной; 3) по способу пропуска воды в нижний бьеф; 4) по роду материала, из к-рого возведена плотина. По водохозяйственному назначению П. могут быть подразделены на водохранилищные, водоподъёмные и смешанные. Водохранилищные плотины устраивают обычно высокими для образования водохранилищ (см.) с целью задержания и сбережения воды для орошения и обводнения земель, для получения гидравлической энергии или же (чаще всего) для комплексного использования запасённой в водохранилищах воды. Напр., Щербаковская плотина на р. Волге, выс. 19 м, образует водохранилище ёмкостью в 25 млрд. м 3 ; Цимлянская плотина на р. Дону, высотой св. 40 м, образует водохранилище ёмкостью в 24 млрд. м 3 . Водоподъёмные плотины устраивают для поднятия и регулирования уровня воды в верхнем бьефе (на несколько м). Такие П. на реках строят для забора воды так, чтобы уровень воды в реке всегда был выше орошаемой территории; строят их и для увеличения глубин на участке реки выше П. в целях улучшения судоходства и лесосплава. Часто П., регулируя сток, напр., для работы гидроэлектростанции, в то же время увеличивает глубины для судоходства на порожистых участках, как, напр., Днепровская плотина. По высоте подъёма воды П. делят на низконапорные, средненапорные и высоконапорные. Земляные П. считаются низконапорными, если глубина воды перед П. не больше 10 м, средненапорными, если глубина воды 10 — 25 м, и высоконапорными, если глубина более 25 м; П. из бетона и каменной кладки считаются низконапорными, если глубина воды перед П. не больше 25 м, средненапорными при глубине 25 — 50 м и высоконапорными при глубине больше 50 м. По способу пропуска воды в нижний бьеф П. разделяют на глухие, водосливные и комбинированные. П. называется глухой (рис. 2, а) в том случае, если в ней совершенно не имеется отверстий для пропуска воды и последняя не может переливаться через гребень; обычно, в случае переполнения водохранилища, подпираемая П. вода сбрасывается в нижний бьеф открытыми водосбросными каналами или трубами, туннелями, шахтами и др. сооружениями, устанавливаемыми чаще всего в стороне от П. и называемыми водосбросами. Встречаются П., имеющие лишь донные водоспускные отверстия (донные водоспуски), через к-рые можно опорожнить водохранилище. Такие отверстия показаны на рис. 2, б. Плотины, допускающие перелив воды через гребень, называются водосливными (рис. 2, в). Водосливные П. должны иметь очень прочное крепление гребня во избежание размыва. Водосливные П. могут быть разделены на П. без затворов на гребне и с затворами (щитами), к-рыми можно регулировать уровень воды в верхнем бьефе; поднимая затворы, можно пропускать воду в нижний бьеф.
П. с затворами на гребне или на пороге флютбета называются щитовыми, или П. с затворами (рис. 2, г, д). Эти П., в зависимости от высоты флютбета, подразделяются на 2 основных типа: 1)П. с высокими флютбетами, в к-рых напор поддерживается и флютбетом (основанием) П. и затвором (рис. 2, г); 2) П. с низкими флютбетами, в к-рых напор по высоте поддерживается, гл. обр., затвором (рис. 2, д). П. с затворами и высоким флютбетом позволяют поддерживать большие напоры, чем водосливные П. без затворов, и лучше регулировать горизонты и расходы воды. Напр., Днепровская массивная бетонная П., создающая подпор 37 м, оборудована 46 металлическими затворами, к-рые расположены на гребне П. Затворы на гребне имеют и другие П.: Земо-Авчальская на р. Куре, Фархадская на р. Сыр-Дарье. Такой же конструкции плотины сооружаются на Куйбышевской и Сталинградской гидроэлектростанций на р. Волге и Каховской на р. Днепре.
Рис. 2. Основные типы плотин: а — глухая массивная; б — массивная с донными водоспускными отверстиями; в — водосливная; г — водосливная с затворами на гребне; д — щитовая
П. с затворами и низким флютбетом (основанием) с гидравлической точки зрения характеризуются как водосливы с широким порогом, затопленным или незатоплённым, в зависимости от условий пропуска воды в нижний бьеф. Пороги этих П. закладываются обычно на уровне дна реки или несколько выше. Подобные конструкции находят самое широкое применение при напорах до 10 м. Очень часто встречаются П., имеющие глухую часть, водосливную со щитами или без щитов и донные отверстия. Такие П. называются комбинированными, смешанными. Примером такой П. является бетонная Алхан-Чуртская ирригационная П. на р. Тереке, где левые 7 пролётов — водосливные, а 2 правых — щитовые (рис. 3).
Рис. 3. Схема комбинированной плотины: 1 — водосливная бетонная плотина без щитов; 2 — щитовая бетонная плотина с донным порогом; 3 — глухие земляные плотины (сопрягающие дамбы); 4 — устои плотины; 5 — бычки плотины; 6 — затвор; 7 — служебный мост; 8 — гребень плотины; 9 — врезка в основание и берега; 10 — верховая напорная грань; 11 — низовая сливная грань; НГВ — нормальный горизонт воды; Мак. ГВ — максимальный горизонт воды
По роду материала П. разделяют на земляные, каменнонабросные и из сухой кладки, из каменной кладки на растворе, бетонные, железобетонные, деревянные и комбинированные. Для создания небольших прудов и водоёмов применяются П. из местных строительных материалов, гл. обр. земляные (см. Пруды и водоёмы). Комплекс гидротехнических сооружений, возводимых на одном участке реки и связанных между собой назначением и работой, образует узел гидротехнических сооружений (см.) или, сокращённо, гидроузел. Обычно в состав гидроузла при комплексном использовании реки входят: 1) П., подпирающая горизонт воды; 2) гидроэлектростанция, вырабатывающая электроэнергию; 3) судоходный шлюз для пропуска судов из верхнего бьефа в нижний и обратно. Примером таких гидроузлов может служить гидроузел на р. Днепре, а также гидроузлы на р. Волге — Куйбышевский и Сталинградский. В состав гидроузлов могут входить: плотоходы — сооружения для пропуска плотов; рыбоходы — сооружения для пропуска рыбы; регуляционные сооружения — дамбы, сооружения для забора воды на орошение; насосные станции, дорожные и ж.-д. мосты.
В гидротехнических узлах сооружений (ирригационных, гидроэнергетических, транспортных и др.) наиболее дорогой частью является П. Выбор типа П. определяется сложным комплексом условий: её назначением, условиями эксплуатации, совокупностью естественных условий местности, наличием на месте или поблизости нужного количества и требуемого качества строительных материалов, транспортными возможностями и, наконец, производственными соображениями (организация, механизация, сроки постройки). Широкое использование для строительства П. (в особенности невысоких) местных строительных материалов должно всегда приниматься во внимание при выборе типа плотины. Обычно выбор наиболее выгодного типа П., при нескольких возможных вариантах, производится путём сравнения стоимости их и эксплуатационных преимуществ.
Литература: Гришин М., Гидротехнические сооружения, ч. 1 — 2, М., 1947 — 49; Ефимов С., Намывные плотины для колхозных прудов, М., 1952; Колодезнев И., Делицын М., Проектирование земляных плотин для колхозных водоёмов, М., 1950; Кузнецов Н. и Златковский А., Сельскохозяйственные гидроэлектростанции, 2 изд., М., 1948 (см. гл. УН); Курс гидротехнических сооружений, ч. 1-2. Под ред. Е. А. Замарина, М., 1940 — 46; Попов К., Гидротехнические сооружения, М., 1950. СМ. также Пруды и водоёмы.
- Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 4 (П — С)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное — М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1955, с. 670
З
—плотина, выполненная в основном из глинистых, песчано-глинистых, песчаных и т. п. местных грунтов. В основании земляной плотины допускаются различные грунты — от несжимаемых прочных до сильно сжимаемых малопрочных. Земляные плотины как правило, глухие — без перелива воды через ее гребень. Поперечное сечение (профиль) земляной плотины имеет трапецеидальное или близкое к нему очертание. Основные элементы земляной плотины: тело плотины, противофильтрационные устройства, ограничивающие скорость фильтрационного потока и потери воды через тело и основание плотины, дренажные устройства, принимающие фильтрационную воду в нижний бьеф, и покрытия верхового, низового откосов и гребня, предохраняющие их от разрушающего действия воли, атмосферных осадков, ветра и пр.
Основные параметры земляной плотины: максимальная высота (уклон откосов, выражается обычно отношением высоты к горизонтальной проекции откоса, например 1:3, 1 : 2,5 и т. д.), ширина по гребню, превышение гребня над. Н. П. У. и объем тела плотины. Для оценки эксплуатационного качества земляной плотины важны: положение и очертание поверхности фильтрационного потока в теле плотины (поверхность или кривая депрессии), величина фильтрационного расхода через тело и основание плотины, степень устойчивости откосов (под действием собственного веса, фильтрационной воды, сейсмич. воздействий и пр.). Для надежной работы земляной плотины необходимо, чтобы кривая депрессии была заглублена в тело плотины не менее, чем на глубину промерзания грунта в данном районе, и выклинивалась на низовом откосе под уровень нижнего бьефа либо в границах дренажных устройств; фильтрационный расход не превышал предельного значения, установленного водохозяйственными расчетами; коэфф. устойчивости откосов на сползание был больше единицы и чтобы отсутствовали фильтрационные деформации грунтов в теле плотины, а также в ее основании.
По применяемым материалам и конструкции различают 6 основных типов земляных плотин. Однородная земляная плотина (1-й тип) состоит из одного и того же грунтового материала — песка, супеси, суглинка, глины. Неоднородная земляная плотина (2-й тип) возводится из разнообразных грунтов, начиная с суглинков или глин до гравелисто-щебенистых с расположением более мелкозернистых к верховому, а крупнозернистых к низовому откосу, или мелкозернистых в центральной части, а более крупных — к откосам. 3. п. могут иметь противофильтрационные устройства в виде экрана (3-й тип) или ядра (4-й тип).
Ядро или экран делаются из естественного мелкозернистого материала (суглинка, супеси, а иногда торфа) или из искусственной смеси разных грунтов (напр., жирный суглинок и гравелисто- галечниковый грунт, супесь и жирная глина и др.). Основные части плотины — упорные призмы — выполняются из самых разнообразных крупнозернистых материалов и в частности из камня (в последнем случае плотина называется каменно- земляной).
Между ядром или экраном и призмами при резко различной крупности материалов устраиваются переходные зоны в виде обратных фильтров, состоящих из 1—3 слоев постепенно укрупняющегося к откосам материала. 3. п. могут выполняться с экраном или диафрагмой из железобетона, бетона, металла, дерева и др. материалов (5-й и 6-й типы). Экран или диафрагма (ядро) применяется, если тело плотины образуется из водопроницаемых, крупнозернистых материалов (песка, песчано-гравелистого грунта, гравия).
В основаниях земляных плотин из проницаемых грунтов располагают противофильтрационные устройства. Если водонепроницаемые грунты залегают на небольшой глубине, то всю проницаемую толщу прорезают обычно зубом, диафрагмой (шпунтом) или заглублением в основание ядра или экрана. В тех случаях, когда водонепроницаемые грунты залегают на большой глубине (больше 30—40 л), устраивают глубокую завесу инъекционным способом, нагнетая в толщу грунта цемент, битум, бентонитовые глины, жидкое стекло и др., или удлиняют путь фильтрации устройством понура.
По способу возведения земляные плотины делятся на насыпные и намывные. Насыпные плотины возводятся отсыпкой грунта слоями с уплотнением катками, трамбовками и т. п. Лучшее уплотнение при укатке достигается при определенной влажности грунтов, к-рая, в частности для связных грунтов, близка к границе раскатывания. В связи с этим грунты, подготовленные для отсыпки в 3. п., или дополнительно увлажняются или, наоборот, подсушиваются в зависимости от их естественной (карьерной) влажности. Влажность связных грунтов доводят до оптимальной обычно непосредственно в карьерах.
В СССР в последние годы испытывались и в отдельных случаях применялись способы возведения насыпных плотин без специального уплотнения — с использованием энергии взрыва и пр. В стр-ве земляных плотин широко распространен способ гидромеханизации, т. е. намыва тела плотины. Большинство намывных плотин в СССР возведено из однородного песчаного грунта (1-й тип); неск. плотин, также песчаных, имеют противофильтрационное ядро (5-й тип) или диафрагмы (6-й тип). При разнородном составе намываемого грунта в теле земляной плотины может быть образовано в процессе намыва ядро (по 4-му типу) из мельчайших малоироницаемых частиц. Особенно широко применяется способ гидромеханизации при возведении плотин на широких равнинных реках. Таким же способом построена Мингечаурская плотина на р. Куре длиной ок. 1,5 км и высотой 84 м.
Земляные плотины небольшой высоты (10—12 JM) В СССР строятся по типовым проектам. Для более высоких плотин составляются индивидуальные проекты с обосновыванием их соответствующими расчетами, лабораторными и др. исследованиями. Для проекта 3. п. обычно проводятся разносторонние инже- нерно-геологич. и гидрогеологич. исследования; изучаются грунты в намечаемых карьерах, исследуется фильтрация на моделях и на установках электрогидродина- мич. аналогий (ЭГДА); проверяются осадки плотины, устойчивость откосов, основные конструктивные формы, размеры дренажных и противофильтрационных элементов, параметры крепления верхового откоса и пр.
Основные размеры существующих 3. п. Колеблются в весьма широких пределах: высота до 170 ж, длина до десятков км, объем до десятков млн. м3 (Цимлянская плотина — 30 млн. ж3, плотина Оахи в США — 60 млн. м3), ширина по гребню 3 : 10 и более ж, уклон откосов от 1:1,5 до 1:5. При крупнозернистых грунтах и прочных основаниях назначаются более крутые откосы; при связных мало- плотных грунтах в основании уклоны откосов в отдельных случаях достигают 1 : 15 — 1 : 12. Обычно откосы в верхней части профиля делают круче, чем внизу. В высоких плотинах для упора крепления и удобства стр-ва и эксплуатации делают фермы через 10 ж по высоте и реже.
Верховой откос 3. п. крепят в зависимости от высоты волны в водохранилище и материала тела плотины. При мелкозернистом материале тела плотины и высоких волнах (до 2 м и выше) крепление выполняют б. ч. из каменной наброски или бетонных армированных плит размером до 10×10 м и более. Плиты связываются между собой арматурой. Гребень крепится в зависимости от его использования (класса дороги). Низовой откос 3. п. обычно засевается травами или одерновывается; иногда-ого покрывают крупнозернистым материалом (гравий, щебень). В пределах колебания уровня воды в нижнем бьефе низовой откос укрепляется аналогично верховому.
Дренаж земляных плотин обычно состоит из обратного фильтра и водоотводящих устройств и выполняется в виде призмы заглубленного в тело тюфяка или галереи на пойменных участках плотины. Водоотводящие устройства осуществляются в виде каменной наброски, крупного гравия или бетонных труб (см. Дренаж). Иногда, преим. в русловой части плотины, применяют наслонный дренаж; понижения кривой депрессии он практически не дает, главная цель его — защита откоса от фильтрационного вымыва грунта.
Конструкция однородной земляной плотины
Конструкция однородной земляной плотины в общем случае состоит из следующих элементов (рис. 8.7):
· гребня плотины шириной b, на котором, как правило, размещаются авто- и железнодорожные переезды;
· верхового и низового откосов с уклоном от 1:2 до 1:4 (реже до 1:6);
· берм, устраиваемых на откосах плотины с шагом 7÷15 м;
· креплений верхового и низового откосов;
· дренажного устройства для организованного отвода фильтрующей воды и понижения кривой депрессии.
Рис. 8.7. Однородная земляная плотина:
1 — крепление верхового откоса; 2 — волноотбойная стенка; 3 — обратный фильтр; 4 — дренажный банкет (каменная призма); 5 — крепление низового откоса; 6 — кривая депрессии
Крепления земляных откосов устраивают для защиты их от следующих воздействий:
· размыва течением или волнением в бьефах;
· размыва фильтрационным потоком воды, вытекающей из тела плотины, например, при снижении горизонта воды в бьефе или при откате волн;
· размыва дождевыми водами, стекающими по откосу плотины;
· разрушения (эрозии) под воздействием ветра;
· прорастания растений с сильно развитой корневой системой;
· проникновения землеройных животных.
Крепление верхового откоса
В общем случае крепление верхового откоса выполняется из следующих составляющих:
· защитного покрытия (асфальтобетон, бетонные плиты, каменная наброска, габионы);
· дренаж — крупнозернистый материал (dк=20÷70 мм); не устраивается при защитном покрытии из каменной наброски;
· защитный слой (защищает от промерзания глинистый грунт тела плотины от прорастания растений и проникновения землеройных животных и выполняется из песчаного или крупнообломочного грунта с характеристиками не хуже подстилающего грунта тела плотины).
Рис. 8.8. Схема крепления верхового откоса:
1 — защитное покрытие; 2 — дренаж; 3 — обратный фильтр; 4 — защитный слой; 5 — подготовка
Защитное покрытие верхового откоса выполняют в виде:
· одиночного мощения камнем (dк=0,2÷0,3 м — средний диаметр камня);
· двойного мощения толщиной 0,3÷0,5 м;
· бетонных плит размерами порядка 1,5×2,5 м и 2×2 м, а толщиной от 0,15 до 0,6 м, а также железобетонных плит размерами до 20×20 м;
· каменной наброски толщиной (2,5÷3,0) dк, где ( — эмпирический, =0,25÷0,35).
Обратный фильтр на верховом откосе осуществляет защиту от суффозии грунта при откате волны с откоса (рис. 8.9). Обратный фильтр выполняется в 1÷3 слоя толщиной 0,2÷0,5 м. Крупность каждого слоя определяется таким образом, чтобы между соседними слоями выполнялось условие:
где — диаметр частиц вышележащего слоя (по направлению фильтрационного потока), масса которых вместе с массой более мелких частиц составляет 60 % в данном слое;
— диаметр частиц следующего слоя (по направлению фильтрационного потока), масса которых вместе с массой более мелких частиц составляет 40 % в данном слое.
Рис. 8.9. Конструкция обратного фильтра:
1 — грунт тела плотины; 2 — 1-ый слой обратного фильтра; 3 — 2-ой слой обратного фильтра;
4 — дренаж
Состав обратного фильтра должен исключать:
· химическую суффозию грунта, заключающуюся в проникновении частиц защищаемого грунта в поры фильтра на участках нисходящего фильтрационного потока;
· выпор и вдавливание частиц грунта в поры фильтра;
· суффозии грунта между отдельными слоями.
Для примера ниже на рис. 8.10 представлена схема крепления верхового откоса из каменной наброски.
Рис. 8.10. Пример крепления откоса каменной наброской
Крепление низового откоса
Выполняется в виде:
· уплотненного слоя гравия или щебня толщиной 0,15÷0,2 м;
· слоя растительного грунта толщиной 0,2 м с посевом трав;
· выстилки дерном толщиной 0,2÷0,3 м.
На участках низового откоса в зоне переменного уровня крепление выполняется аналогично верховому.
Дренажные устройства низового откоса
Дренаж низового откоса плотин устраивается для осуществления следующих целей:
· понижения кривой депрессии для увеличения устойчивости низового откоса и устранения опасности пучения грунта тела плотины в зимний период;
· защиты от внешней суффозии грунта.
Различают следующие типы дренажей (рис. 8.11).
| а | б | в |
| г | д | е |
| ж |
Рис. 8.11. Основные типы дренажа низового клина плотины:
1 — кривая депрессии; 2 — дренажный банкет; 3 — обратный фильтр; 4 — наслонный дренаж;
5 — труба; 6 — горизонтальная продольная дренажная лента; 7 — отводящая труба
Дренажный банкет (рис. 8.11, а), как правило, выполняют, на русловых участках плотины при ее возведении без перемычек и при перекрытии реки отсыпкой камня в воду.
Диаметр камней, слагающих дренажный банкет, устанавливают, исходя из устойчивости откосов при волновом воздействии.
Величина превышения гребня банкета над максимальным уровнем нижнего бьефа устанавливается с учетом нагонной волны и наката на откос, но не менее 0,5 м. Ширину поверху назначают по условиям производства работ, но не менее 1,0 м.
Банкет должен быть запроектирован таким образом, чтобы расстояние от поверхности низового откоса до кривой депрессии было не менее:
где — наибольшая глубина промерзания грунта в районе строительства;
— высота максимального капиллярного поднятия для данного грунта (для песка 0,5÷1,0 м).
Наслонный дренаж (рис. 8.11, б) следует выполнять на участках плотины, перекрывающих затопляемую пойму, а также при отсутствии на месте строительства достаточного количества камня.
Толщину наслонного дренажа назначают по условиям производства работ, но не менее:
где = ε hв — диаметр камней, масса которых вместе с массой более мелких фракций составляет 85 % массы грунта всего дренажного слоя;
— толщина обратного фильтра.
Трубчатый дренаж (рис. 8.11, в) следует применять, как правило, на тех участках плотины, где в период ее эксплуатации вода в нижнем бьефе отсутствует или присутствует кратковременно.
Трубчатый дренаж следует предусматривать из бетонных или пластиковых перфорированных труб с заделанными или незаделанными стыками, с обсыпкой обратным фильтром.
Сечение дренажных труб следует определять гидравлическими расчетами. Диаметр дренажной трубы следует принимать не менее 200 мм.
По длине трубчатого дренажа необходимо предусматривать смотровые колодцы.
Комбинированные схемы дренажа (рис. 8.11, г-ж)представляют собой одну из возможных комбинаций дренажей, указанных выше. Отметку гребня банкета комбинированного дренажа (см. рис. 8.11, д) следует назначать с учетом условий перекрытия русла реки.
