Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Каменно-земляные плотины

Плотины, тело которых выполнено из каменной отсыпки с противофильтрационными устройствами в виде грунтового экрана или ядра, называются каменно-земляными. В качестве противофильтрационных устройств используют маловодопроницаемые грунты— глины, глинобетон, торф, а также асфальтобетон и полимерные пленки.


Каменно-земляные плотины возводят на скальных и нескальных основаниях. Особенность их — применение переходных зон (слоев) от каменной отсыпки или крупнообломочных грунтов к грунтам противофильтрационных устройств.

Со стороны верхнего бьефа переходные зоны предназначены для предупреждения концентрации напряжений и самозалечивания возможных трещин, появляющихся в противофильтрационных устройствах, а также для недопущения просыпания мелких частиц грунта в поры каменной отсыпки.

С низовой стороны переходные зоны (слои) необходимы для обеспечения фильтрационной прочности грунтового ядра или экрана. Подбор фракций в переходных зонах (слоях) выполняют по методике, принятой для обратных фильтров.

Грунты противофильтрационных устройств в переходных зонах (слоях) и пригрузках со стороны верхнего бьефа уплотняют. Благодаря этому увеличивается плотность грунта, повышается коэффициент ф и снижается Кф.

Связные грунты уплотняют катками и трамбующими плитами, а несвязные с преобладанием песчаных н песчано-гравелистых частиц — виброкатками. Плотность связного грунта достигается при послойной отсыпке толщиной 0,15..,0,2м при оптимальной влажности 16...18 % (устанавливается при опытных уплотнениях грунта). С увеличением или уменьшением влажности плотность при тех же условиях уменьшается.

Каменно-земляные плотины с экраном (рис. 5.41,а). Сопряжение экрана с наброской происходит через переходные зоны, которые выполняют однослойными и многослойными. Предпочтение следует отдавать однослойным переходным зонам. Ширину каждого слоя по горизонтали, при обеспечении встречных разъездов, принимают 4...4,5 м (иногда сокращают до 3,5 м). Экран с верховой стороны, включая и переходные зоны, пригружают защитным слоем из каменной мелочи, песчано-гравелистых грунтов, а иногда и каменной наброской. Пригрузку выполняют переменной толщины, меньшую у гребня и большую у основания. Минимальный размер пригрузки у гребня плотины принимают с учетом глубины промерзания; при этом учитывают также удобство механизированной укладки. Поверх при- грузочного слоя устраивают крепление верхового откоса; целесообразно его выполнять в виде каменной наброски.

Заложение верхового откоса в каменно-земляных плотинах с экраном определяют расчетом в зависимости от сдвиговых характеристик грунтов переходных зон, пригрузки и экрана; обычно ml = 2...4.

Наряду с грунтовыми экранами можно применять экраны из полимерных пленок, например из полиэтилена. Такие экраны укладывают на грунтовую подготовку (подстилающий слой), являющуюся продолжением переходных зон (слоев). Подготовку выполняют из суглинков, супесей и песка (лучше) . Дробленые материалы использовать не допускается. Толщину подготовки принимают не менее 0,3...0,4 м.


Сверху пленку покрывают защитным слоем грунта того же состава и толщины, что и подстилающий слой.

При укладке пленок в экран во избежание разрыва, что может последовать при деформации каменной отсыпки, необходимо предусмотреть компенсаторное устройство.

Толщину синтетической пленки определяют расчетом или по номограммам при определяющих параметрах — среднего диаметра пор грунта и прочностных характеристик пленки.

Каменно-земляные плотины с ядром (рис. 5.41,6). Ядро выполняют из маловодопроницаемых грунтов — глины, суглинка, глинобетона, а для плотин с центральной грунтовой противофильтрационной призмой используют супеси и мелкопесчаные отложения. Для устройства ядер применяют также асфальтобетон и полимерные пленки.

Грунтовое ядро выполняют вертикальным или слабонаклонным, в отдельных случаях применяют комбинацию — верхнюю часть ядра делают вертикальной, а нижнюю—наклонной.

Грунтовым ядрам чаще всего придают трапецеидальную форму, при этом ось ядра обычно совмещают с осью плотины; допускается и смещение оси ядра в сторону ВБ. Размеры ядра поверху назначают из условия удобства работ при отсыпке грунта, но не менее 3 м. Размеры ядра понизу определяют расчетом при принятом допускаемом градиенте напора для материала ядра по формуле (5.7). К грунтовому ядру с обеих сторон примыкают переходные зоны; назначение их такое же, как и в плотинах с экраном.

При сопоставлении двух конструкций плотин (с экраном и ядром) следует учесть, что плотины с экраном имеют некоторые преимущества: независимость укладки экрана от тела плотины; большая часть поперечного профиля свободна от воды; возможность относительно легко восстановить экран при его повреждении и т. д. Объем отсыпки тела плотины с экраном будет больше, чем у плотины с ядром. Условия работы ядра будут значительно лучше, чем у экрана (возможность оползания). В плотинах с экраном проще выполнить цементационную завесу.

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики