Фильтрационная прочность земляных напорных сооружений
Способность грунта (скелета грунта) сопротивляться фильтрационным деформациям может быть названа фильтрационной прочих грунта.
1. Нормальную фильтрационную прочность грунта, которая может быть нарушена в известных нам наиболее слабых местах поперечного профиля плотины, а также может быть оценена с помощью расчетов, основанных на правилах механики. Примеры нарушения такой прочности: а) в области выхода известного нам фильтрационного потока в нижний бьеф — фильтрационный выпор грунта, или внешняя суффозия; б) на контакте мелко и крупнозернистых грунтов, слагающих основание или само земляное сооружение,— значительная суффозия, обусловливаемая известным нам фильтрационным потоком;
2. Казуальная (случайная) фильтрационная прочность грунта, которая может быть нарушена в тех или других местах продольного профиля сооружения, заранее нам не известных, причем расчетные условия для оценки в таких местах прочности грунта могут носить случайный характер. Примеры состояния сооружения, обусловливающего возможное нарушение отмеченной прочности: а) в процессе строительства на какомлибо не известном нам участке земляной плотины (иногда незначительной протяженности) в силу случайных причин грунт оказался уложенным недостаточно тщательно; б) в процессе эксплуатации плотины произошли непредвиденные опасные неравномерные осадки основания и тела земляной плотины, причем в теле плотины открылись опасные ходы сосредоточенной фильтрации; в) в тело плотины при ее отсыпке случайно попал в недопустимом количестве лед или снег; г) в связи с жизнедеятельностью землеройных животных в теле плотины образовались опасные ходы сосредоточенной фильтрации и т. п.
Как нормальная, так и казуальная фильтрационные прочности могут быть общими (когда рассматривается невозможность разрушения сооружения в целом или на большой его длине) или местными (когда рассматривается локальное повреждение сооружения).
Дополнительно к сказанному отметим, что основные виды возможного повреждения земляных плотин, обусловленного фильтрацией воды,— 1) поддающиеся расчету на основании правил механики: а) общее обрушение земляного откоса плотины; в этом случае под влиянием сил тяжести и фильтрационных сил происходит значительный оползень (на рис. 2.8 линией ABC показана поверхность сдвига грунта); б) местный фильтрационный выпор — сдвиг относительно малого объема грунта (рис. 2.9) под влиянием фильтрационных сил; 2) не поддающиеся расчету по правилам механики — это разрушения казуального (случайного) характера.
Необходимо обратить внимание на возможную суффозию грунта плотины (внутреннюю ивнешнюю). Легко видеть, что суффо ши, так же как и местный фильтрационный выпор, не может сразу вывести сооружение из эксплуатации; однако по истечении некоторого времени, если такого рода фильтрационные деформации не прекратятся, сооружение в конечном счете разрушится.
Внутреннюю суффозию в построенных сооружениях можно кон тролировать двумя способами: 1) наблюдая (в натуре) фильтрационный расход (если с течением времени этот расход увеличивается, то внутренняя суффозия прогрессирует); 2) наблюдая с помощью ряда установленных пьезометров кривую депрессии в теле плотины; если эта кривая деформируется во времени, то фильтрационные деформации имеют место, причем на участках, где уклон кривой депрессии увеличивается,, наблюдается суффозия, а на участках, где уклон кривой депрессии уменьшается,— кольматаж.
Следует помнить, что рыхло уложенный песчаный грунт, насыщенный водой, под действием какойлибо динамической нагрузки может разжижаться и оплывать (в этом случае возможны так называемые плывунные явления).