Конструкция грунтовой 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.

а	б	в
г	д	е
ж	з	и

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;

· набросные;

· взрывонабросные;

· 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 b назначается 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