Предисловие
Подземным контуром плотины называют обычно линию, которая ограничивает снизу водонепроницаемые и маловодопроницаемые элементы плотины, соприкасающиеся непосредственно с грунтом основания (см. линии 1—2—3—а—4—5—б—6 на рис. 17.1).
Под рациональным подземным контуром плотины понимают такой подземный контур из ряда возможных, при котором, с од, ной стороны, плотина и ее основание будут прочны и устойчивы, о другой, в наиболее рациональной форме будут сочетаться следующие условия: а) экономичность плотины; б) простота производства строительных работ; в) сроки выполнения этих работ; г) возмож ность использования для постройки плотины местных строительных материалов; д) удобство эксплуатации сооружения.
Необходимо учитывать, что фильтрационный поток воды, движущийся в порах грунта основания, омывает подземный контур плотины и затем выклинивается в нижний бьеф. При этом возникают следующие обстоятельства, обусловленные фильтрацией, которые необходимо учитывать при проектировании плотин: 1) фильтрационный поток производит давление снизу на плотину. Это давление, называемое противодавлением, следует учитывать при расчете устойчивости плотин; 2) из верхнего бьефа происходит утечка воды в нижний бьеф. Очень часто этими потерями воды можно пренебречь. Однако в некоторых случаях они могут иметь значение, и потому мы должны уметь их определять; 3) фильтрационный поток может нарушать фильтрационную прочность грунта, при этом под воздействием фильтрационного потока может происходить; а) внешняя суффозия по линии дна нижнего бьефа 6—В (см. рис, 17.1) ; б) внутренняя суффозия в толще основания плотины, например на контактах мелкозернистых и крупнозернистых грунтов; такая суффозия может возникать также в связи с раскрытием в грунте сосредоточенных ходов фильтрации; в) местный фильтрационный выпор грунта в нижний бьеф в области участка б—6 подземного контура (см. рис. 17.1).
Выше (см. § 2.5 и 2.6) мы отмечали, что необходимо различать; казуальную и нормальную фильтрационные прочности грунта.
Казуальная фильтрационная прочность грунта (равно как и некоторые виды нормальной фильтрационной прочности грунта) Должна оцениваться илискоростью фильтрации v = ki, или (что более удобно) градиентом напора.
При проектировании подземной части плотины необходимо прежде всего наметить рациональный подземный контур ее.
В общем случае задача о выборе рационального подземного контура плотины решается следующим образом: 1) применительно к данным конкретным условиям выбирают принципиальную схему подземного контура (см. § 17.2); 2) далее с помощью расчетов намечают в соответствии с данной принципиальной схемой ряд вариантов подземного контура, равнопрочных как в отношении устойчивости самой плотины так и в отношении фильтрационной прочности грунта основания. Устойчивость плотины и фильтрационную прочность грунта оценивают расчетами (см. § 17.6, 17.7 и гл. 19); 3) получив ряд равнопрочных вариантов контура, характеризуемых приемлемым запасом прочности, рациональный контур устанавливают методом сравнения вариантов с учетом условий, перечисленных в начале настоящего параграфа.
Для сокращения числа сравниваемых равнопрочных вариантов необходимо пользоваться различными правилами, позволяющими сразу же отбрасывать варианты, являющиеся нерациональными с точки зрения производства работ или явно .неэкономичными. Дополнительно при проектировании и устройстве подземного контура необходимо пользоваться также комплексом правил, обеспечивающих получение в натуре условий, которые учитывались при статическом расчете плотины и при расчете фильтрационной прочности ее основания.